混凝土结构基本理论学习有感
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对于一个学土木的学生来说混凝土结构应该是再熟悉不过了的，我们从步入大学时学习的第一门跟自己未来专业相关的课程就是混凝土结构了，它是我们专业学习中的最基本的与专业息息相关也是应用中使用最广泛的一种材料，也是我们学习研究中最多的一种。所以说我们本应该对它了解的相当的透彻，对它的各个方面都能说出个一二三点出来。但当老师说要我们写一篇关于混凝土结构基本理论的学习有感时，我的第一感觉是虽然学习了这么多年的混凝土结构，但我竟不知道从何谈起，我也不知道我对它学习到底有多透彻。本科就开始了混凝土结构的学习，如今研究生期间再学习混凝土结构，那么本科和研究生的学习到底有什么的不同，而我又对混凝土结构有了什么不一样的理解和体会。答案是肯定的，研究生的学习让我收获颇多也是自己体会思考最多的时候。具体的体会有如下几点： 1.研究生的混凝土结构基本理论的学习让我对土木工程的发展史、混凝土理论的发展有了更加深刻的了解。
2.学习到了很多的经典的实验方案及实验分析的方法理论 3.对混凝土结构的理解更加透彻，尤其是对其中的一些公式及一些经验数据的由来有了更好的理解
4.提高了自己发现问题、分析问题、解决问题的能力。
接下来我将重点从这四方面来谈我的学习感受，其实学习中的感受远不止如此，只是很多东西只可意会不能言传。但是不断地学习确实让我收获颇多，终生难忘，定将在我未来的职业道路上让我受益一生。
1.对土木工程及混凝土理论的发展史有了更多的了解
学习混凝土结构不尽要了解它特性和应用，还应该了解它的发展历程及其发展过程中对此做出过巨大贡献的人。因为这样不仅可以使我们对其了解更深，开阔我们的视野，也能开拓我们学习研究的道路，扩大我们的研究应用的范围，不只是局限在狭小的一个圈子里。试问一下，一个土木专业的学生如果对这个专业的历史都不了解怎么能说是学这个专业的，当别人问你在这个专业有哪些人作出过巨大贡献，我们怎能不知道呢? 100多年前，人们就发现了混凝土的抗压强度远高于其抗拉强度，然而由于抗拉强度的限制，使得单纯的混凝土很难得到广泛的应用。但钢筋具有很强的抗拉强度，为了充分利用混凝土的性能，将钢筋很混凝土结合，这是一种非常完美的结合，天作之合。人类的建筑史从此改写。通常认为这是由法国园丁约瑟夫·莫尼尔发现这一特性并且开始应用的。
当然真正使得钢筋混凝土得到广泛应用的还得归功于那些早期对于混凝土研究的人。最重要的理论发展是约束混凝土的计算模型，其中的代表人物有Mander，Park的FRP约束混凝土模型。修正压场模型-软化桁架模型，代表人物有Vecchio-Collins，Hsu等人。混凝土尺寸效应模型，如Bazant等。设计理论方面则是基于位移的结构设计理论和方法，理论方面有Cornell;设计方法有Priestley等人。
当然随着计算机技术的发展，使得混凝土理论的发展速度更快，各种计算仿真软件、有限元软件，使得大型复杂的计算工作成为可能，并且计算更加快速，更加安全可靠，工作量也大大减少。
2.学习到了很多的经典的实验方案及实验分析的方法理论
混凝土是一种非均匀、非连续的人工混合材料。通常意义上的混凝土力学性能指混凝土的强度和变形性能；而所谓本构关系，则强调混凝土的应力-应变关系。混凝土在工程实践中最重要的混凝土性能指标是混凝土的抗压强度，其次是混凝土的抗拉强度，变形计算时还要用到混凝土的弹性模量。但如何才能获得混凝土的应力-应变关系曲线，这在其研究的过程中经历了一段漫长的岁月。在实验方法上经历了混凝土的单轴受压实验、双轴受压实验和三轴受压实验。混凝土结构的空间非线性分析，要求采用三维的混凝土本构模型。由于混凝土受力具有与应力路径相关的特点，以及获取试验数据困难，完整的非线性混凝土三维应力-应变关系很难完全依靠试验来得到。因此采用单轴受力的混凝土应力-应变关系作为多轴受力的混凝土非线性应力-应变关系。但即使是最简单的单轴受压试验以及单轴受压试验获得的混凝土的受压应力-应变关系，其研究过程也经历了很长一段时间。
早期的混凝土单轴试验所获得的数据在混凝土应力-应变曲线的上升阶段能够很好的得到拟合，但在混凝土应力-应变曲线的下降阶段，由于不同的实验方法、实验器材等所得到的数据具有很大的离散性，混凝土应力-应变曲线的下降阶段基本都是脆性的，曲线越过峰值点后试件随即就被完全破坏，但直到20世纪50年代，由于刚性试验机技术的发展，混凝土受压的应力-应变曲线才得到系统研究。这是由于受压混凝土试件和试验机系统之间存在作用力和反作用力的关系，试件的承载力下降意味着试验机积蓄的变形能开始释放，如果试验机释放的变形能能得到控制，可以得到稳定的的承载力下降段过 3
程。否则，混凝土试件在试验机释放的变形能冲击下，表现为脆性的突然破坏。而刚性试验机能够很好的控制变形能的释放，得到稳定的下降段过程。利用刚性试验机来获取混凝土应力-应变曲线比较早的有Wang等采用混凝土试件增加高强度钢管与混凝土共同受力提高试验机刚度的方法。虽然实验考虑到了试验机刚度的影响，实验系统比较简单，但也存在一些缺陷等等。随着时间，许多实验者都对试验机做了不断改进，如今的电液伺服试验机使得试验更加智能化。目前应用的最广泛的的混凝土受压应力-应变曲线方程式所谓的Hognestad曲线。
其实在进行单轴混凝土应力-应变曲线的试验时，人们就发现除了试验机的刚度外，还有一些因素影响混凝土的应力-应变曲线关系。比如边界条件的影响、尺寸效应的影响等等。我们都知道，由于试验机压板与试件端面之间的摩擦作用，限制了裂缝的发展，使得混凝土的强度得到提高。同样混凝土的尺寸也会影响其强度。所以在考虑进行混凝土的双轴受压试验时，我们首先需要解决的问题就是试验机压板与试件之间的摩擦作用。因为双向受压时，两个方向具有同样的尺寸，如果存在边界约束，根据圣维南原理，双向受力的试件中处处都会受到边界影响。因此，必须解决边界约束问题，得到理想的双轴应力状态，混凝土的双轴受力试验才有意义。
为了消除摩擦，有人采用施加静水压力的方式，在混凝土周边施加径向压力。用这种方式实现混凝土的双轴等压有两个条件，一个条件是混凝土圆柱试件的上下表面必须为自由表面而不受任何约束，另一个条件是施加压力的液体不能渗透到混凝土内部。实际试验时，这两个条件并不容易完全满足。一般认为解决这个问题并得到较为完整 4
的试验结果的是慕尼黑大学的Kupfer教授。Kupfer创造性的采用钢刷取代试验机钢压板以消除试验机压板与混凝土试件的端部摩擦，成功地得到了混凝土双轴受压应力状态下的强度包络线。
Kupfer等的试验可以说是一个里程碑式试验方法，不仅试验方法被看做混凝土双轴应力状态试验的标准，试验控制的也是相当的严格精确，其中所体现出的一些创造性的思想值得我们每位学者学习和思考。为了证明钢刷能够消除摩擦，Kupfer等不仅得到较为理想的应力场，还用钢刷进行单轴受压试验，结果表明钢刷完全可以完全消除接触面上的摩擦，最后再与普通钢压板实验结果比较，表明有约束作用与消除约束作用的差别。这是一个非常完美的证明过程。值得我们好好学习和深思。
前面就说过，三轴受压是最难最复杂的，单从实验技术的角度看，混凝土三轴强度问题就更加复杂。早期的混凝土三轴受力试验受当时试验条件和设备能力的限制，试验机不能独立地在三个方向上施加主动荷载，大多利用单轴试验在一个方向施加主动荷载，在利用其它装置施加侧向压力。但随着试验技术的不断发展，我们已经能够获得很多很好的三轴试验机了，如法国的高性能常规三轴试验机，德国的真三轴试验机等等。试验的限制越来越少，所得到的试验数据也越来越精确了。
如此可以看到，单一个混凝土的应力-应变曲线的获得就经过如此漫长的发展过程，所以说我们现在看到的也许一个个简简单单的理论，前人可能经过无数的摸索克服无数的困难才得到，我们更应该站在巨人们的肩膀上好好学习，好好创新，将其不断壮大发展。
3.对混凝土结构的理解更加透彻，尤其是对其中的一些公式及一些经验数据的由来有了更好的理解。
还记得大学时期刚学习混凝土的时候，当时的第一感觉就是里面的公式好多好复杂啊，关键这还不是最难得，最让人理解不透的就是很多数字都不明白怎么来的，很多的系数让人混乱不堪。通过研究生的混凝土的再次学习，我不能说我已经对所有的东西都了如指掌，但至少是比之前是有很大的提升的，是有质的飞跃的。
比如就拿简单的平截面假定来说，解释起来感觉很简单的一个定义，即变形前的平面在变形后仍保持为平面。但这个问题确实困扰我很久，我不知道为什么要进行平截面假定；在什么时候要假定平截面；平截面假定有什么特殊的优越之处。这些老师在上课的时候不会跟你来详细说明的，只会让你记住一些公式就可以了，如果只是停留在本科的学习你也不会觉得有什么不妥之处，但其实通过不断的学习你会发现学的东西越来越多反而让你越来越困惑。通过学习我的理解是由于混凝土受力是非均匀的，所以混凝土的应力-应变是曲线的，在建立基本方程是就必须考虑变形协调条件即变形连续性条件，而在混凝土受压过程中，平截面能够得到很好的拟合的。所以平截面假定不仅可以简化计算过程而且能够形成统一的规范化的公式，并且在实际工程应用过程中能够得到得到很好的实际效果。
再比如说在进行偏心受压计算过程中规范就假定了一个初始偏心距，其实学了这么久你也不会觉得有什么，没激发自己的好奇心，因为课本上说是因为构件制造存在误差，但经过老师的一番讲解之后我才突然发现这里面原来还存在这么多的学问。之所以假定初始偏心距是因为在偏心受压向轴心受压的过程中我们规范中的公式是不能 6
完美的连续性过度的，所以需要一个初始偏心距使得偏心受压和轴心受压能够有所区分又能有所联系。
往往都是一些很细的知识点，很容易让人忽略的地方，但其实有很多能让人捉摸的地方。也许上面的一些知识点很小，但对更加深入的学习更好的理解混凝土结构确实是不可忽略的。只有更好的学习了相关的知识才能够更随心所欲的将其应用到实际工程当中。
4.提高了自己发现问题、分析问题、解决问题的能力。
所谓研究生就是研究一些东西解决一些相应的问题，那么做实验是必不可少的。研究生再学习混凝土结构，老师不在局限于只要我们死记一些公式，有所了解就可以了，而是要我们能够真正的自己理解这些知识点，将它们消化吸收成为我们自己的东西，而不再只是课本上的东西了。我们的学习也不再只是局限在相关的概念、理论的介绍上了，老师给我们讲述了很多的经典试验，这在我们研究生的学习期间是十分重要也是十分的有用的，像单轴受压试验、双轴受压试验、三轴受压试验等等。这些试验不仅给我们提供了自己研究方向的理论基础，也对我们自己确定自己的实验方案、试验方法有所启迪，有所帮助。考虑到更多的影响因素，才能做出更加真实可靠的试验，研究成果才会更加可靠，更高效。通过学习不仅学习到很多的试验方案，更提高了自己发现问题、分析问题、解决问题的能力。这是非常重要的，在未来的学习中也将终生受益。
其实说来这么多只是自己深有体会中的一小部分罢了，虽然上面只是从混凝土的发展历史、经典试验的简单涉猎、概念理解的更加清晰透彻以及个人发现问题分析问题解决问题能力的提高四个方面浅析谈论了一下自己对学习混凝土的感受。但其实感受最深的还是老师 7
的那种让人敬畏的教学理念。老师常说：“授人以鱼不如授人以渔”，从他的教学过程中，我能感觉老师不仅是如此说的更是这样做的。学习混凝土结构的目的不只是理解书本上的概念而已，关键是怎样理解和掌握混凝土结构的研究方法，以及混凝土研究的结果怎样用于指导工程实践。我们要懂得学以致用，但也不能做井底之蛙，盲目自信，正所谓学无止境，还有更多的知识等待着我去学习领悟。 8
