高溫前后高強(qiáng)混凝土多軸力學(xué)性能試驗(yàn)研究.pdf

1、目前，國內(nèi)外關(guān)于混凝土多軸力學(xué)性能研究絕大多數(shù)局限于普通強(qiáng)度混凝土，而且是在常溫條件下；而在實(shí)際工程中經(jīng)常會(huì)遇到高溫或火災(zāi)前后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性設(shè)計(jì)與分析問題，這就需要建立高溫前后混凝土多軸破壞準(zhǔn)則和本構(gòu)關(guān)系；近年來，高強(qiáng)混凝土正逐漸取代現(xiàn)有的普通混凝土；因此，常溫下和高溫后高強(qiáng)混凝土在多軸應(yīng)力狀態(tài)下力學(xué)性能研究迫在眉睫。本文結(jié)合遼寧省教育廳高等學(xué)?？茖W(xué)研究項(xiàng)目《惡劣環(huán)境因素下混凝土破壞準(zhǔn)則和耐久性研究》(2023901023)和正在

2、申請(qǐng)中的高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目《剪力墻持載下抗火性能及火災(zāi)后抗震性能試驗(yàn)研究》，進(jìn)行了常溫下和高溫后6個(gè)試驗(yàn)溫度(20℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃)的兩種強(qiáng)度等級(jí)(C60和C50)高強(qiáng)混凝土在多軸應(yīng)力狀態(tài)下強(qiáng)度與變形性能試驗(yàn)，并在分析其試件在不同應(yīng)力狀態(tài)和不同應(yīng)力比，以及不同溫度高溫后的相應(yīng)破壞形態(tài)及機(jī)理、多軸強(qiáng)度和峰值應(yīng)變與應(yīng)力應(yīng)變曲線規(guī)律性等基礎(chǔ)上，給出了其相應(yīng)的強(qiáng)度與變形結(jié)論，建立了其相應(yīng)的

3、高溫前后高強(qiáng)混凝土多軸力學(xué)模型，其與試驗(yàn)結(jié)果符合較好；本文的主要研究工作和創(chuàng)新成果具體如下： 1.進(jìn)行了常溫下兩種高強(qiáng)混凝土在多軸應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度與變形試驗(yàn)，其應(yīng)力狀態(tài)包括6種：?jiǎn)屋S拉、單軸壓、雙軸拉壓、雙軸壓壓、三軸拉壓壓、三軸壓壓壓。建立了高強(qiáng)混凝土在多軸應(yīng)力狀態(tài)下的破壞準(zhǔn)則公式。在多軸壓下高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度和峰值應(yīng)變提高倍數(shù)較普通混凝土小，而其多軸拉壓力學(xué)性能相差不大，略有降低。 2.進(jìn)行了高溫后兩種高強(qiáng)混凝土單軸受拉

4、和受壓強(qiáng)度與變形試驗(yàn)。給出了能夠反映其單軸抗拉和抗壓強(qiáng)度與其初始彈性模量等隨溫度變化的公式，并建立了其應(yīng)力-應(yīng)變曲線方程。高溫200℃、300℃后，其單軸壓強(qiáng)度較常溫下略有升高，其峰值應(yīng)變反而略有降低。 3.進(jìn)行了高溫后兩種高強(qiáng)混凝土在雙軸壓、三軸壓下的強(qiáng)度與變形試驗(yàn)。給出了其在雙軸壓下第三主應(yīng)力方向的初始彈性模量計(jì)算公式。在多軸應(yīng)力狀態(tài)下分別建立了帶有溫度參數(shù)的高溫后高強(qiáng)混凝土破壞準(zhǔn)則公式。高溫后高強(qiáng)混凝土雙軸壓、三軸壓強(qiáng)度相

5、對(duì)于其單軸壓強(qiáng)度提高倍數(shù)取決于其應(yīng)力比以及不同溫度高溫后高強(qiáng)混凝土單軸壓強(qiáng)度；200℃、300℃后稍低，400℃～600℃逐漸升高，三軸壓強(qiáng)度提高幅度較雙軸壓更大；其峰值應(yīng)變變化規(guī)律相似于強(qiáng)度。常溫下和高溫后高強(qiáng)混凝土單軸壓強(qiáng)度越大，其多軸壓強(qiáng)度提高倍數(shù)越??；反之，則越大。 4.進(jìn)行了高溫后高強(qiáng)混凝土(C60)在雙軸拉壓、三軸拉壓壓下的強(qiáng)度與變形試驗(yàn)。建立了帶有溫度參數(shù)的高溫后高強(qiáng)混凝土多軸拉壓破壞準(zhǔn)則公式。高溫前后多軸拉壓強(qiáng)度

6、在所有的應(yīng)力比下都比其相應(yīng)的單軸拉、壓強(qiáng)度小，在應(yīng)力比α=0~0.2，多軸拉壓強(qiáng)度σ3f迅速降低；但高溫400℃~600℃后兩者應(yīng)力狀態(tài)差異程度逐漸減小，而且，其多軸拉壓強(qiáng)度降低幅度較常溫下的更大。 5.基于過-徐正交異性本構(gòu)模型，考慮了高溫因素、高強(qiáng)混凝土特點(diǎn)對(duì)其破壞形態(tài)和應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響，在不同應(yīng)力狀態(tài)下分別建立了高溫前后高強(qiáng)混凝土多軸正交異性本構(gòu)模型。 本項(xiàng)研究填補(bǔ)了國內(nèi)外關(guān)于“高溫后高強(qiáng)混凝土多軸力學(xué)性能試驗(yàn)