钢纤维对混凝土单轴受压损伤本构模型的影响

第１８卷第２期

２０１５年４月

建筑材料学报

ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＢＵＩＬＤＩＮＧＭＡＴＥＲＩＡＬＳ

Ｖ０１．１８。Ｎｏ．２

Ａｐｒ．，２０１５

文章编号：１００７—９６２９（２０１５）０２一０２１４一０７

钢纤维对混凝土单轴受压损伤本构模型的影响

宁喜亮，

丁一宁

（大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连１１６０２４）

摘要：基于ＷｅｉｂｕＵ统计分布理论和等效应变假设，推导出纤维混凝土（ＳＦＲＣ）受压损伤本构模型．为更好地描述钢纤维对混凝土受压损伤的影响，模型中引入考虑纤维体积分数与纤维几何特征的纤维因子．结合纤维混凝土单轴受压试验数据，对模型中的参数进行修正，并将修正后的理论曲线与试验曲线进行比较．为验证模型的有效性，分别选取压应变为１．５ｓｐｋ＇２．Ｏｅ止处的压应力试验值与预测值进行对比．结果表明：理论曲线与试验曲线吻合较好，该模型在压应变为。一１．５ｅ。ｋ时可有效地描述单轴受压状态下纤维混凝土的损伤扩展过程以及纤维对峰值应力后的混凝土受压性能的改善作用．

关键词：ＷｅｉｂｕＵ分布；纤维因子；损伤模型；应力一应变关系；损伤变量中图分类号：ＴＵ５２８．５７２

文献标志码：Ａ

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—９６２９．２０１５．０２．００６

ＥｆｆｅｃｔｏｆＳｔｅｅＩＦｉｂｅｒ

ｏｎ

ｔｈｅＤａｍａｇｅＣｏｎｓｔｉｔｕｔｉＶｅ

Ｍｏｄｅｌｏｆ

ＣｏｎｃｒｅｔｅｕｎｄｅｒＵｎｉａｘｉａｌＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ

ＮｊＮＧＸｉＺｉ口竹ｇ，

ＤｆＮＧＭ咒ｉ咒ｇ

（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｓｔａｌａｎｄ０ｆｆｓｈｏｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅ

Ｗｅｉｂｕｌｌ

ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓｏｆｓｔｒａｉｎｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ，ａｄａｍａｇｅｍｏｄｅｌｆｏｒ

Ｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｉｎｎｕｅｎｃｅｏｆｆｉｂｅｒ

ｏｎ

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ｔｈｅ

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ａ

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ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆＳＦＲＣｕｎｄｅｒｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＫｅｙ

ｗｏｒｄｓ：Ｗｅｉｂｕｌｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｆｉｂｅｒｆａｃｔｏｒ；ｄａｍａｇｅｍｏｄｅｌ；ｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ；ｄａｍａｇｅＶａｒｉａｂｌｅ

钢纤维混凝土（ｓｔｅｅｌ

ｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ

ｃｏｎｃｒｅｔｅ，

弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性与耐久性‘１｜．然而，钢纤维混凝土的应用仅限于工业地坪、机场跑道和隧道支护等工程，在结构设计中考虑纤维对混凝土抗弯、抗剪承载力贡献的工程应用仍然少见，主要原因之一就是对纤维混凝土的损伤本构

ＳＦＲＣ）是在普通混凝土中掺入三维随机分布的钢纤维所形成的一种新型多相复合材料．这些随机分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展并延缓宏观裂缝的形成，显著改善混凝土的抗拉、抗

收稿日期：２０１３１０一１６；修订日期：２０１４一０２一０７

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１０７８０５８）

第一作者：宁喜亮（１９８４一），男，吉林长春人，大连理工大学博士生．Ｅ—ｍａｉｌ：ｎｉｎｇ—ｔｏｎｙ＠１６３．ｃｏｍ

通信作者：丁一宁（１９６２一），男，江苏南京人，大连理工大学教授，博士生导师，博士．Ｅ＿ｍａｉｌ：ｙｎｄｉｎｇ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏ“

第２期

宁喜亮，等：钢纤维对混凝土单轴受压损伤本构模型的影响

关系尚不十分明确．

混凝土材料或构件的宏观力学性能的劣化直至破坏机理及其计算方法备受关注．损伤理论通过引入损伤变量的概念，利用宏观方法来描述混凝土材料内部微裂纹和微孔洞的形成、宏观裂纹产生直至材料完全破坏的全过程［２］．因此，国内外一些学者应用损伤理论对混凝土的力学性能、裂缝扩展及其演化规律和耐久性能进行了探讨，提出了不同的本构模型．如经典的Ｌ０１ａｎｄ损伤模型［引、Ｍａｚａｒｓ损伤模型［４３和Ｋｒａｊｃｉｎｏｖｉｃ损伤模型［５］等．王中强等［６１从能量损失的角度建立了混凝土的损伤模型．随着损伤统计理论的引入，应用Ｌｅｍａｉｔｒｅ应变等价性假说［７］，吴政［８３建立了混凝土的拉压损伤本构模型，王春来、薛云亮等［９。１们建立了考虑钢纤维体积分数的混凝土损伤本构模型．然而，纤维的作用主要取决于纤维与混凝土基体的黏结性能以及纤维掺量等参数，现有模型尚不能很好地反映纤维的作用．为了更好地描述钢纤维对混凝土损伤的影响，本文在混凝土受压损伤本构模型中引入同时考虑纤维体积分数和纤维几何特征的纤维因子Ｆ［１１］，表达式如下：

维体积分数；ｚｔ为纤维长度；矾为纤维直径．

本文研究了单轴受压状态下不同掺量钢纤维对混凝土受压性能的影响，所建立的混凝土受压损伤本构模型能够较合理地描述钢纤维混凝土材料的损伤破坏过程，可为纤维混凝土在结构工程 …… 此处隐藏：8537字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……