混凝土的率效应成因探析

坝体混凝土材料的动态强度较静态强度高，并随其预静载水平提高而提高的现象，初步作如下解释。

首先，对动态强度随应变率增长的现象，其机理可解释为：从细观角度看，混凝土是一种由不同粒径的多级配骨料、水泥砂浆、以及两者的界面所组成的多相介质复合非均质材料。这三种介质的位置及其强度在空间的分布都是随机的。通常，骨料与水泥浆的界面是薄弱部位，在混凝土浇筑和凝固过程中，必然存在一些也是随机分布的初始微裂纹。在静态外载作用下，在某些初始微裂纹尖端存应力集中现象。从而使初始微裂纹沿材料最薄弱部位扩展，形成新的尖端应力。在此过程中，在其邻近的次薄弱部位的应力，则相应有所减小。因而裂纹始终追踪邻近最薄弱部位并逐渐顺延扩展，直至形成相对集中的宏观裂纹而导致最终破坏。而在动载作用下，最薄弱部位的应变率强化效应比次薄弱部位显著，其强度有较大提高，随应变率的加大而快速增长，导致某些次薄弱部位的微裂纹也同时扩展，逐渐形成多条宏观裂纹共同吸纳外载能量，使破坏时间缩短，极限拉伸减小。这样，材料的抗力得以更充分发挥，使动态强度增长。

其次，动态强度随预静载的增加而提高的的现象，可进一步解释为：大坝混凝土动态弯拉强度有明显的率效应。率效应是指其动态弯拉强度随材料的应变率增大而提高，并非仅取决于加载速率。在静态预载超过极限强度一定比值，例如30%以上时，混凝土材料内部已经有某些损伤。使之在同样的荷载增量下，应变增量加大，即应变率较无预静载时为高，应变率效应对动态强度的提高超过了损伤对强度削弱的影响，从而使动态强度的增长有所加大。(www.xing528.com)

但以上对混凝土动态强度增大及其动态破坏机理的解释，需要进一步在力学上取得相应的数值分析成果的印证。