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1、第36卷第11期建筑结构2006年11月普通砖砌体受压本构模型1,21吕伟荣施楚贤(1湖南大学土木工程学院长沙410082;2湖南工业大学土木工程系株洲412008)[提要]从普通砖砌体的受压试验结果出发,借鉴混凝土本构模型,全面描述了普通砖砌体受压的本构关系。同时采用5次多项式的数学模型,用一条曲线反映普通砖砌体受压的应力-应变全过程,对比结果表明该模型是可行的,能满足工程计算和有限元分析的要求。[关键词]砖砌体受压本构关系应力-应变曲线1,21ConstitutiveRelationshipofBrickMasonryPLWeirong,ShiChuxian(1Colleg
2、eofCivilEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,China;2DepartmentofCivilEngineering,HunanUniversityofTechnology,Zhuzhou412008,China)Abstract:Thestress-straincurveofcommonbrickmasonryincompressioniscompletelydescribedbasedoncompresstestresultsofliteratureandconstitutiverelationshipofconcre
3、te.Atthesametime,amathematicmodelof5degreespolynomialisused,andthewholeprocessofcommonbrickmasonryincompressionisdescribedbyonesmoothcurve.Theresultsofcontrastindicatethattheproposedmodelisfeasibleandmeetstherequestofengineeringcalculationandfiniteelementanalysis.Keywords:commonbrickmasonry;
4、compress;constitutiverelationship;stress-straincurve1前言普通砖砌体轴心受压的应力-应变关系已被众多国内外学者所研究。图1为四川省建筑科学研究院采用MU10砖和M5砂浆砌筑的砌体所测得的受压应力-应变全曲线,该曲线较为典型地反映了砌体受压过程[1]中的四个阶段。文[2]对四种类型砖和1B1P4B3的砂浆砌筑的砌体进行了受压试验,得出的应力-应变全曲图3文[2]的实测图4普通砖砌体受压线如图2所示。荷载-位移全曲线应力-应变全曲线应力RA=(018~0185)fm,因此认为该点可视为普通砖砌体的延性性能点,即xC能反映砌体的延性
5、性能;D为破坏点,即下降段曲线的曲率最大点;fm为砌体轴心受压强度平均值。如何能较好地反映上述试验结果并方便应用,长期以来一直是国内外砌体研究人员的追求。早在上世图1普通砖砌体应力-图2四种类型砖砌体受压纪30年代就提出对数型的表达式,文[1]应变试验曲线应力-应变曲线在此基础上结合国内87个砖砌体试验资料的统计分文[3]对1P2比例的模型砖进行轴心受压试验,得析结果,提出以砌体抗压强度平均值fm为基本变量的出荷载-位移全曲线如图3所示。综合上述试验资料,砖砌体本构关系表达式。该表达式能较好地反映普通认为普通砖砌体受压应力-应变全曲线可以借鉴混凝砖受压应力-应变曲线的上升段,且
6、具有明确的物理意[4]土受压应力-应变全曲线的确定方法,对曲线上4个义,但受当时试验水平的影响,终归是一条上升段曲关键点赋予相应的数学和物理意义,如图4所示。线。文[5]根据试验结果,提出了两段式全曲线表达[1]图4中,A为弹性界限点,RA=0143fm;B为应式,但其下降段采用的是直线式模型,这与试验结果是力峰值点,其对应应变值为E0;C为下降段曲线的拐不相符合的。文[6]根据试验结果,提出了抛物线型的点(或反弯点),从图1,3的试验曲线中不难发现该点砌体本构关系表达式,文[7]提出了与文[6]类似的,但77稍简单的抛物线型表达式,这类二次抛物线型模型的1RE=-ln1-(3
7、)共同缺点就在于无法体现下降段的各个特征点。文460fmfm[8]基于文[1]提出的砌体受压本构关系,采用四个方上式两边对E求导,并令E=0可得原点切线弹性模量程式分段模拟砌体本构关系曲线,该本构关系的优点E0=460fmfm。由文[1]近似取E0=01005Pfm,则是可反映砌体受压应力-应变全曲线的四个特征,即比有:Es=200fmfm。由式E0,Es即可得B=213。例极限点、应力峰值点、反弯点和极限应变点,而且曲21确定xD线在四个特征点处光滑连续,但该模型过于复杂,不便由图1~3的
