二向应力状态下早龄期C20混凝土的破坏准则和本构关系试验研究

论文摘要

早龄期混凝土材料的破坏准则和本构关系是施工期混凝土结构非线性分析和计算的基础,但是由于目前其理论研究的严重滞后,造成了早龄期混凝土结构计算分析时先进算法和粗略理论的不匹配,甚至根本找不到适合的破坏准则和本构关系可以依据,从而严重的制约了模板早拆等先进施工技术的发展和应用。因此,进行早龄期混凝土材料的破坏准则和本构关系的研究,具有着重要的实用价值和理论意义。为了给最不利条件下模板早拆施工技术研究中早龄期混凝土结构的非线性计算分析提供理论依据,进行了二向应力状态下早龄期混凝土材料的强度与变形特性试验。在试验基础上,首先建立了早龄期混凝土材料的破坏准则和初始屈服准则,然后依据二者关系建立了基于非均匀等向强化法则的后继屈服准则,最后根据这三个强度准则的特性,建立了早龄期混凝土材料的弹塑性本构关系。本文的主要研究成果如下:1、通过早龄期混凝土材料的强度试验测定了立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、轴心抗拉强度以及静力受压弹性模量,并对测试数据进行了研究分析,得到了各强度指标在试验龄期范围的最佳数学回归方程,从而为早龄期混凝土结构计算中力学参数的选取提供了理论依据;2、在早龄期混凝土单轴受压强度与变形特性试验基础上,对比分析了早龄期混凝土和普通混凝土单轴受压应力-应变全曲线的差异,并进一步通过数学方法建立了早龄期混凝土单轴受压应力-应变标准全曲线方程,从而为早龄期混凝土结构或构件在单轴受力状态下的非线性分析提供了理论依据;3、基于二向应力状态下早龄期混凝土材料强度试验数据在八面体应力空间中的分布特点,通过回归分析和数学推导,建立了八面体应力空间的早龄期混凝土材料的破坏准则、初始屈服准则和后继屈服准则,并在破坏准则基础上进一步建立了以主应力形式表达的早龄期混凝土的二轴强度包络图,从而为早龄期混凝土材料在单轴和双轴受力状态下的强度分析提供了理论依据;4、借鉴弹塑性本构理论,根据早龄期混凝土材料的破坏包络面、初始屈服包络面以及参照面对八面体应力空间的划分状况,依据被划分区域和两个强度包络面及参照面在应力空间中的相对位置关系,分别给出了各划分区域的本构模型,进而得到了早龄期混凝土材料一般形式的弹塑性本构关系,从而为早龄期混凝土结构或构件在双轴受力状态下的非线性分析提供了理论依据。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 混凝土破坏准则和本构关系的研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及创新点
• 第二章 弹塑性本构关系的基础理论
• 2.1 弹塑性本构理论基本假定
• 2.2 破坏准则
• 2.3 初始屈服准则
• 2.4 加载准则
• 2.5 流动法则
• 2.6 强化法则
• 2.7 有效应力和有效塑性应变
• 2.8 增量形式的一般弹塑性本构关系
• 2.9 增量形式一般弹塑性本构关系的矩阵表达
• 2.10 本章小结
• 第三章 早龄期C20 混凝土的强度与变形特性试验
• 3.1 试验条件及准备工作
• 3.2 立方体抗压强度试验
• 3.3 单轴受压强度与变形特性试验
• 3.4 单轴受拉强度试验
• 3.5 双轴压-压强度与变形特性试验
• 3.6 双轴拉-压强度试验
• 3.7 静力受压弹性模量试验
• 3.8 本章小结
• 第四章 早龄期C20 混凝土的破坏准则和屈服准则
• 4.1 早龄期C20 混凝土的破坏准则
• 4.2 早龄期C20 混凝土的初始屈服准则
• 4.3 早龄期C20 混凝土的后继屈服准则
• 4.4 早龄期C20 混凝土的二轴强度包络图
• 4.5 本章小结
• 第五章 早龄期C20 混凝土的弹塑性本构关系
• 5.1 早龄期C20 混凝土的弹塑性本构关系
• 5.2 早龄期C20 混凝土弹塑性本构关系的试验验证
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢