湿筛混凝土试件细观分析

在细观层次上，混凝土是由粗骨料、水泥水化物、孔隙及骨料与水泥砂浆黏结界面等细观结构组成的多相复合材料。考虑到骨料级配及混凝土细观各相力学特性的差异，按照随机骨料随机参数模型生成一种骨料分布，投影到图11.2的有限元网格上，并形成如图11.4所示的细观有限元网格模型。在该随机骨料模型中，中骨料18颗，粒径为30mm；小骨料107颗，粒径为15mm；骨料单元2702个，固化水泥砂浆体单元3142个，界面单元3756个，两支座外侧混凝土单元180个。各类单元力学特性参数值见表11.2。由该细观模型计算得到静载时的应力—位移曲线与上述宏观分析中变异系数（VE，Vt）为（0.10，0.10）时的应力—位移曲线相吻合，静载强度均为2.90MPa，但两种模型的动弯拉强度增强系数随初始预静载水平的变化情况不同，如图11.5所示。这是因为混凝土细观各相材料力学特性存在差异，使其动弯拉强度增强系数对初始预静载的敏感性增强。

图11.4　湿筛混凝土细观有限单元模型（单位：mm）

图11.6给出了具有相同统计特征的三种骨料随机分布的计算结果，静载强度均值为2.92MPa。从图中可看出，三种骨料分布的动弯拉强度增强系数随着预静载水平的变化趋势基本一致。

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图11.5　细观不均匀性对静动综合弯拉强度的影响

图11.6　三种骨料分布静动综合弯拉强度

以上算例说明，材料参数的离散性越大，动弯拉强度增强系数越大，初始预静载对静动综合强度影响程度越大。通常，全级配混凝土具有比湿筛混凝土更为明显的细观结构不均匀性，因此就不难解释一定条件下全级配混凝土动弯拉强度增强系数高于湿筛混凝土的动弯拉强度增强系数的现象。