混凝土受壓損傷本構(gòu)模型試驗研究及應用.pdf

1、混凝土是土木工程中應用極為廣泛的材料,是由水泥、砂、石及水按一定配合比拌合，經(jīng)過凝固硬化形成的一種復雜的多相復合材料，各組分具有不同的性質(zhì),并且存在初始微裂縫。從反應其力學特性的應力-應變關(guān)系（即本構(gòu)關(guān)系）來看，其不能以全彈性或是以全塑性來闡述，而混凝土工作破壞機理與金屬材料明顯不同，也不能完全依照經(jīng)典的彈塑性本構(gòu)模型，因此尋找一個合理有效的本構(gòu)關(guān)系對解決混凝土結(jié)構(gòu)分析有著至關(guān)重要的作用。
　　 損傷理論的出現(xiàn)為尋找這種本構(gòu)關(guān)系

2、提供了一個較好的解決方法。損傷理論與經(jīng)典彈塑性理論結(jié)合的混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型可以較好的解決對混凝土不可逆變形、卸載剛度退化以及對峰值應力后軟化階段的描述這一系列問題。建立損傷彈塑性本構(gòu)模型需要以實驗結(jié)果為基礎(chǔ)且必須滿足熱力學基本原理。本文在前人所作的工作的基礎(chǔ)上，對彈塑性損傷本構(gòu)模型的研究作了一些有益的嘗試，其主要工作如下：
　　 ①通過對已有本構(gòu)模型的總結(jié)歸納，羅列了常見的幾種模型的特點及適用范圍，對比了這些模型的優(yōu)缺點。

3、總的來說，這些模型在解決某些具體問題時是較為有效的，但也都只是適用于一定范圍；一些模型的建立過于的簡單，提出的假設(shè)主觀成分太多，物理意義也不是很明確；另一些模型太過追求對材料力學性質(zhì)的真實反應而使模型過于復雜，使用的參數(shù)過多，計算的難度與工作量都較大，不便于工程實際應用。
　　 ②通過對混凝土塑性理論和損傷理論方面文獻的查閱與分析，指出：從應變等效假設(shè)的角度建立損傷模型必須首先確定材料的無損傷參考工作狀態(tài)（即文中的理想無損傷狀態(tài)

4、）；變形模量(割線模量)的退化等價于有效應力的衰減,是度量損傷的基本出發(fā)點；證明了卸載剛度的退化可以作為彈塑性材料損傷變量的定義。
　　 ③針對不同強度等級混凝土進行定圍壓比的三軸單調(diào)加載實驗。首先對C25混凝土試件進行了圍壓應力比值不同（0.15、0.18、0.19、0.20、0.22）的三軸單調(diào)加載實驗，結(jié)果觀察得出：當圍壓應力比達到0.20，混凝土內(nèi)部無裂縫發(fā)展、應力-應變曲線無下降段，且體積處于壓縮狀態(tài)，可以認為混凝土內(nèi)

5、部無損傷，從而得出混凝土理想無損傷狀態(tài)所對應的應力-應變關(guān)系曲線。其次對C35、C45混凝土試件作了同樣的三軸單調(diào)加載實驗，得出其對應的應力-應變關(guān)系圖，為不同等級混凝土本構(gòu)關(guān)系的建立統(tǒng)一形式提供了實驗數(shù)據(jù)。
　　 ④對C25、C35混凝土試件進行了圍壓應力比為0.20的循環(huán)加卸載試驗，證實了本文得到的理想應力-應變關(guān)系可以作為無損傷受壓狀態(tài)的參考曲線。
　　 ⑤根據(jù)三軸實驗資料得出一條適合常規(guī)強度等級混凝土的理想無損傷