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基于损伤泊松比的混凝土多轴强度准则

基于两个基本假定并提出损伤泊松比的概念,应用损伤力学理论和最小耗能原理,根据混凝土单元体的耗能率应受到强度准则的约束,建立了混凝土在多轴应力状态下强度准则的一般形式并揭示混凝土的破坏机理,指出损伤泊松比是决定混凝土破坏的关键。根据混凝土破坏包络面的特征和已

基于损伤泊松比的混凝土多轴强度准则1

丁发兴*,余志武

(中南大学 土木建筑学院,湖南 长沙 410075)

*E-mail:

摘 要: 基于两个基本假定并提出损伤泊松比的概念,应用损伤力学理论和最小耗能原理,根据混凝土单元体的耗能率应受到强度准则的约束,建立了混凝土在多轴应力状态下强度准则的一般形式并揭示混凝土的破坏机理,指出损伤泊松比是决定混凝土破坏的关键。根据混凝土破坏包络面的特征和已有试验资料,初步确定了损伤泊松比的表达式,其拉、压子午线和偏平面特征与已有认识有所差异:在二轴受拉一轴受压和一轴受拉二轴受压应力状态时与已有认识基本一致,在三轴受拉应力状态时与以往认识略有差别,而在三轴受压应力状态时与以往认识差别较大。通过与国内外633组多轴应力下混凝土强度试验资料的比较,结果表明该强度准则计算结果与试验结果符合较好。针对二轴应力状态下,新混凝土强度准则可进一步简化,其形式更简单,且偏于安全。该准则概念清晰,物理意义明确,计算简便,可应用于C20~C130混凝土在二轴受拉一轴受压、一轴受拉二轴受压、三轴受拉和二轴应力状态下的结构分析和计算。

关键词:混凝土,多轴,破坏准则,子午线,偏平面

1. 引 言

混凝土强度理论是判断混凝土在复杂应力状态下是否破坏的理论,是混凝土结构强度计算和设计必需的基础理论,它在理论研究、工程应用和有效利用材料等方面具有很重要的意义。实际工程结构中,混凝土大多处于多轴复杂受力状态。

研究表明,经典强度理论不能准确描述复杂应力状态下混凝土的强度规律。20世纪70年代以来,国内外学者在对混凝土进行大量多轴应力下强度试验的基础上,确定了混凝土在主应力空间破坏包络面的大致形状,提出了众多各种各样的混凝土多轴强度准则[1~3],其中与试验结果符合较好[3]的有过-王准则(五参数)、Ottosen准则(四参数)和Podgorski准则(五参数),这些准则大多以拟合混凝土破坏包络面的88必发国际娱乐模型为主要特征,故缺乏明确的物理意义。近年来,随着高强混凝土的广泛应用,国内外学者对高强混凝土多轴强度试验展开大量的研究[4,5],而普通混凝土多轴强度试验研究仍在继续[6,7],建立强度准则的方式主要仍以拟合混凝土破坏包络面的88必发国际娱乐模型为主[4~7],也有学者采用神经网络模型来预测[8],仍然难以认识混凝土的破坏机理。

在混凝土多轴强度准则的理论研究方面,周筑宝[2]提出最小耗能原理,并从理论上建立了混凝土多轴强度准则,阐明了混凝土的破坏机理;计算精度较高,但计算公式复杂,准则1

本课题得到国家自然科学基金项目(50438020;50578162)资助。

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