在动态载荷作用下混凝土材料抗力有别于其准静态下的抗力,主要影响因素是混凝土材料的应变率敏感效应,即混凝土材料承受的加载应变速率越大其抗力增强越显著。在同量级应变率变化范围内,混凝土材料受拉抗力的增强效果比受压抗力的增强效果大。混凝土材料应变率敏感效应的物理机制复杂,一般认为有黏性效应、裂纹演化效应和惯性效应等。当应变率响应大于或等于10/秒时,惯性效应对混凝土材料抗力提高占主导地位。
在强烈地震作用下,大坝混凝土材料的应变率响应范围为10-4/秒~10-2/秒,对应动态抗力较静态抗力增强率为20%~50%,已取得的试验结果离散性较大。
大坝混凝土动态抗力主要通过混凝土动态试验获得。抗力测试的主要试验方式有立方体试件抗压试验、立方体试件劈裂抗拉试验、圆柱体或棱柱体轴向拉伸试验及简支梁三分点加荷棱柱体试件抗弯试验等。
大坝混凝土一般采用三级配或四级配骨料,骨料最大粒径达120~150毫米,粗骨料含量约占混凝土重量的60%~70%,胶凝材料仅占混凝土重量的8%~10%。大坝混凝土动态抗力测试所用试件分为全级配大试件和湿筛小试件。采用湿筛小试件试验主要是受试验设备能力所限。湿筛小试件制备过程中将搅拌好的大坝全级配混凝土中粒径大于40毫米的骨料筛除。与大坝全级配混凝土相比,湿筛小试件的粗骨料含量减少50%~60%,而胶凝材料含量提高1~2倍。材料组成和配合比的变化,特别是水泥砂浆含量与骨料含量比例的变化,会造成湿筛小试件得到的试验结果与大坝全级配混凝土实际物理力学性质有显著差异,难以真实反映大坝混凝土的实际性能。因此,在测试大坝混凝土动态抗力试验中应采用大坝全级配混凝土试件。
在往复循环荷载作用下大坝混凝土动态抗力较单调增加荷载作用下的抗力有所降低,主要源于大坝混凝土材料内部损伤累积效应。因此,测试大坝混凝土在地震作用下的动态抗力的试验中应考虑动态循环加载影响。