多轴强度和本构关系.ppt

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1、4多轴强度和本构关系1什么是多轴强度？钢筋混凝土结构中，混凝土处于非单一的压力或拉力状态，而是处于二维或三维的应力状态。2为什么要考虑多轴强度？混凝土极少处于单一的压力或拉力状态，而大多是处于二维或三维的应力状态。如果采用混凝土的单轴抗压或抗拉强度，则会造成过低或过高的给出多轴拉-压混凝土的强度，造成材料浪费或埋下不安全隐患，显然这是不合理的。4.1试验设备和方法按试件的应力状态分为两大类：常规三轴试验机、真三轴试验装置常规三轴试验机当试件三轴受压时必有两方向应力相等试验时将试件置于油缸内的活塞之

2、下，试件的横向由油泵施加液压，纵向由试验机通过活塞加压。真三轴试验装置三个垂直方向单独设液压加载系统三个方向可以施加任意比例的荷载三轴试验所存在的技术难点试件表面摩擦在混凝土立方体试件的标准抗压试验中，由于压板对试件端面的横向约束从而提高了混凝土的试验强度。在多轴受压试验时，如不采取消除或减小摩擦作用，则各端约束相互强化，可使混凝土试验强度成倍增长，则实验结构不真实，毫无实际价值。减小表面摩擦措施（1）在试件和加压板之间设置减摩垫层（2）刷形加载板（3）柔性加载板（4）金属箔液压垫试件表面的摩擦是

3、怎么产生的？应力途径的控制实际结构中一点的三向主应力值随荷载的变化可有不同的应力途径，大部分三轴试验是等比例单调加载、直到试件破坏。施加拉力对立方体或板式试件施加拉力，必须有高强粘结胶把试件和加载板牢固的粘结在一起。应力和应变的量测测定试件的应力或强度一般采用两类方法：直接量测法或间接量测法。多数装置在油路系统中设置液压传感器，由测得的液压确定加载和应力值。4.2强度和变形的一般规律混凝土的多轴强度是指试件破坏三向主应力的最大值，受拉为正，受压为负。用f1f2f3表示，相应的峰值主应变为ε1Pε2

4、pε3P符号规则为由于各个研究者所用的三轴试验装置、试验方法、试件的形状和材料等都有很大差异。但混凝土的多轴强度和变形随应力状态的变化仍有规律可循，且得到普遍认可。4.2.1二轴应力状态1二轴受压（C/C,σ1=0）随应力比例的变化规律为：σ2/σ3=0～0.2f3随应力比的增大而提高较快；σ2/σ3=0.2-0.7f3变化平缓，最大抗压强度为(1.25～1.60)fc，发生在σ2/σ3＝0.3～0.6之间，σ2/σ3=0.7～1.0f3随应力比的增大而降低。σ2/σ3=1(二轴等压)fcc=(1

5、.15～1.35)fc混凝土的两轴抗压强度(f3)均超过其单轴抗压强度（fC）3二轴受拉（T/T,σ3=0）特点：混凝土二轴拉/压的抗压强度随另一方向拉应力的增大而降低,抗压强度随压应力的加大而减小。在任意应力比例情况下，混凝土二轴拉/压强度均低于其单轴强度。2二轴拉/压（T/C,σ2=0）任意应力比(σ2/σ1=0～1)下，混凝土的二轴抗拉强度f1均与其单轴抗拉强度ft接近。f1≈ft4.2.2三轴应力状态1常规三轴受压特点：混凝土常规三轴抗压强度（f3）随侧压力（σ1=σ2）的加大而成倍的增长

6、，峰值应变（ε3p）的增长幅度更大。试件刚开始受力时，侧压应力的存在使主压应变很小，应力—应变曲线陡直。此后，侧压应力结束了混凝土的横向膨胀，阻滞纵向裂缝的出现和开展，在提高其极限强度的同时，塑性变形有很大的发展，应力—应变曲线平缓的上升。过了强度峰点，试件在侧压应力的支撑下残余强度缓慢的降低，曲线下降段平缓。2真三轴受压混凝土的三轴抗压强度f3随应力比σ1/σ3和σ2/σ3变化，其一般规律为：①随应力比（σ1/σ3）的加大，三轴抗压强度成倍地增长；②第二主应力（σ2或σ2/σ3）对混凝土三轴抗压

7、强度有明显影响。当σ1/σ3=const，最高抗压强度发生在σ2/σ3=0.3～0.6之间，最高和最低强度相差20%-25％；③当σ1/σ3=const时，若σ1/σ3＜0.15，则σ2＝σ1时的抗压强度低于σ2＝σ3时的强度，即图中σ1/σ3等值线的左端低于右端；反之，若σ1/σ3＞0.15，等值线的左端高于右端。3三轴拉/压有一轴或二轴受拉的混凝土三轴拉、压试验，技术难度大，已有试验数据少且离散度大。混凝土在三轴拉/压应力状态下，大部分是拉断破坏，其应力—应变曲线与单轴受拉曲线相似。应力接近极

8、限强度时，塑性变形才有所发展。4三轴受拉混凝土的三向主应力都是受拉的状况，在实际结构工程中极少可能出现。有关的试验数据极少。混凝土在二轴和三轴受拉状态下的极限强度，等于或低于其单轴抗拉强度，可能是内部缺陷和损伤引发破坏的概率更大的缘故。土木工程与建筑学院西南科技大学4.3典型破坏形态及其界分4.4破坏准则4.5本构关系4.3典型破坏形态及其界分1.拉断2.柱状压坏3.片状劈裂4.斜剪破坏5.挤压流动拉断混凝土在多轴受拉或拉-压应力状态下，主要是主拉应力σ1作用，主拉应变（ε1）超过