二級(jí)結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)知識(shí)輔導(dǎo)：材料力學(xué)性能試驗(yàn)

材料力學(xué)性能試驗(yàn)

材料的力學(xué)性能指標(biāo)是由鋼材、鋼筋和混凝土等各種材料分別制成的標(biāo)準(zhǔn)試樣或試塊進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的平均值。由于材質(zhì)的不均勻性等原因，測(cè)定的結(jié)果必然會(huì)有較大的波動(dòng)，尤其當(dāng)試驗(yàn)方法不妥時(shí)，波動(dòng)值將會(huì)更大。

長(zhǎng)期以來(lái)人們通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)方法對(duì)材料強(qiáng)度指標(biāo)有著一定的影響，特別是試件的形狀、尺寸和試驗(yàn)加載速度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響尤為顯著，對(duì)于同一種材料，僅僅由于試驗(yàn)方法與試驗(yàn)條件的不同，就會(huì)得出不同的強(qiáng)度指標(biāo)。下面我們就混凝土材料來(lái)作進(jìn)一步的說(shuō)明。

1.試件尺寸與形狀的影響

在國(guó)際上各國(guó)混凝土材料強(qiáng)度測(cè)定用的試件有立方體和圓柱體兩種。按照我國(guó)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》規(guī)定，采用150mm×l50mm×l50mm的立方體試件測(cè)定的抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)值，采用h/a=2：1的150mm×l50mm× 300mm的棱柱體試件(h為試件的高度，a為試件的邊長(zhǎng))，為測(cè)定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和彈性模量的標(biāo)準(zhǔn)試件。國(guó)外采用圓柱體試件時(shí)，試件尺寸為hl/d=2：1的Ø 100mm×200mm或Ø 50mm×300mm的圓柱體(h為圓柱體高度，d為圓柱體直徑)。

隨著材料試件尺寸的縮小，在試驗(yàn)中出現(xiàn)了混凝土強(qiáng)度有系統(tǒng)地稍有提高的現(xiàn)象。截面較小而高度較低的試件得出的抗壓強(qiáng)度偏高，這可以歸結(jié)為試驗(yàn)方法和材料自身的原因等兩個(gè)方面的因素，試驗(yàn)方法問(wèn)題可解釋為試驗(yàn)機(jī)壓板對(duì)試件承壓面的摩擦力所起的箍緊作用，由于受壓面積與周長(zhǎng)的比值不同而影響程度不一。對(duì)小試件的作用比對(duì)大試件要大。材料自身的原因是由于內(nèi)部存在缺陷(裂縫)的分布，表面和內(nèi)部硬化程度的差異在大小不同的試件中起不同影響，隨試件尺寸的增大而增加。

采用立方體或棱柱體的優(yōu)點(diǎn)是制作方便，試件受壓面是試件的模板面，平整度易于保證。但澆搗時(shí)試件的棱角處都由砂漿來(lái)填充，因而混凝土拌合物的顆粒分布不及圓柱體試件均勻，由于圓形截面邊界條件均一性好，所以圓柱體截面應(yīng)力分布均勻。此外圓柱體試件外形與鉆芯法從結(jié)構(gòu)上鉆取的試樣一致。但由于圓柱體試件是立式成型，試件的端面即是試驗(yàn)加載的受壓面，比較粗糙，因此造成試件抗壓強(qiáng)度的離散性較大。

2.試驗(yàn)加載速度的影響

在測(cè)定材料力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)，加載速度愈快，即引起材料的應(yīng)變速率愈高，則試件的強(qiáng)度和彈性模量也就相應(yīng)提高。

鋼筋的強(qiáng)度隨加載速度的提高面加大。見(jiàn)圖18―1―8 (a)，圖中的數(shù)字ε為應(yīng)變速率;和ts為達(dá)到屈服的時(shí)間，反應(yīng)了加載速度。

混凝土盡管是非金屬材料，但也和鋼筋一樣，隨著加載速度的增加而提高其強(qiáng)度和彈性模量。特別在很高應(yīng)變速率的情況下，由于混凝土內(nèi)部細(xì)微裂縫來(lái)不及發(fā)展，初始彈性模量隨應(yīng)變速率加快而提高。圖18―1―9表示了應(yīng)變速率對(duì)混凝土應(yīng)力―應(yīng)變曲線的影響。

例：結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的加載制度的內(nèi)容不包括( )。

A.加載速度的快慢B.加載荷載形式 c.分級(jí)荷載的大小D.加載卸載循環(huán)次數(shù)

【解】加載制度的內(nèi)容包括了A、C、D項(xiàng),但不包括加載荷載形式,故應(yīng)選B項(xiàng)。