三軸加壓下混凝土損傷模型與損傷特性研究.pdf

1、混凝土是以水泥砂漿為基體，以骨料為加勁材料的非均勻多相復(fù)合材料，在材料成型之時(shí)，常存在內(nèi)部微裂紋，在外載及環(huán)境因素作用下，材料原有缺陷發(fā)展的同時(shí)，又出現(xiàn)新的微裂紋。這些微缺陷對(duì)混凝土材料的劣化作用可定義為損傷。工程中混凝土常處于三軸受壓應(yīng)力狀態(tài)，例如螺旋箍筋柱、鋼管混凝土柱、FRP約束混凝土，因此，研究三軸受壓下混凝土的損傷材料特性對(duì)結(jié)構(gòu)分析有重要意義。本文從能量耗散的角度，對(duì)混凝土三軸受壓損傷模型進(jìn)行了研究，并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)三軸受壓下

2、混凝土的損傷特性進(jìn)行了深入分析。
　　 首先，介紹了混凝土損傷研究的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)比分析了幾種典型的混凝土單軸損傷模型。重點(diǎn)從能量耗散的角度，基于Najar損傷理論，結(jié)合Saenz提出的典型混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)推薦的單軸受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系建立了混凝土單軸受壓、受拉損傷模型。利用積分精度較高的高斯積分法計(jì)算損傷，通過算例和模型對(duì)比驗(yàn)證了模型。
　　 其次，基于混

3、凝土多軸強(qiáng)度理論，結(jié)合Ottosen四參數(shù)破壞準(zhǔn)則，建立三軸應(yīng)力狀態(tài)下混凝土等效單軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。假設(shè)損傷在主應(yīng)力空間正交各向異性，仿效混凝土單軸損傷模型建立的思路，將損傷模型從一維推廣到三維。通過對(duì)三種不同的三軸比例加載下?lián)p傷的研究，初步驗(yàn)證了模型的有效性，且模型形式簡單，精度高，便于應(yīng)用。試驗(yàn)和模型計(jì)算結(jié)果表明：三軸受壓加載下，混凝土的損傷發(fā)展趨勢(shì)與單軸受壓狀態(tài)下?lián)p傷發(fā)展的趨勢(shì)一致，但損傷發(fā)展明顯要比單軸應(yīng)力狀態(tài)緩慢。三軸比例加載

4、下，在兩側(cè)壓力與豎向壓力比例相同時(shí)，損傷隨加載比例的加大變得更加緩慢；損傷在兩側(cè)壓力與豎向壓力加載比例不同時(shí)比相同時(shí)發(fā)展得快；在一定的側(cè)壓范圍內(nèi)，恒定不等側(cè)壓和三軸比例加載下?lián)p傷的發(fā)展比恒定等側(cè)壓加載下更快。
　　 最后，對(duì)三軸比例反復(fù)加壓下的混凝土損傷進(jìn)行了研究,提出了等效包絡(luò)線的概念。仿效混凝土三軸單調(diào)加壓損傷模型建立的思路，建立了混凝土三軸比例反復(fù)加載下的損傷模型。模型結(jié)果與其他學(xué)者試驗(yàn)結(jié)果規(guī)律一致，初步驗(yàn)證了模型的正確性