混凝土单轴受压统一随机损伤本构关系研究

论文摘要

混凝土已被广泛地应用于建筑结构领域。随着高层、超高层等大跨结构以及各种特种结构的飞速发展,普通强度混凝土已不再满足结构性能的需要,人们转而开始研究高强高性能混凝土及超高强高性能混凝土。混凝土材料固有的离散性与随机性特点给高强高性能混凝土的本构关系理论研究带来了极大的困难,然而既有的确定性本构关系却不能很好地解决该困难。随机损伤本构模型理论是一类可以考虑混凝土随机性与离散性的本构理论,主要包括两部分内容:一是应用随机场理论,将材料固有属性参数引入随机损伤模型中,分析其随机损伤演化规律;二是将混凝土材料中的砂浆和粗骨料模拟为细观弹簧模型,然后利用统计学原理将其进行分析,得出随机损伤本构关系。国内外现有的混凝土材料非确定性本构关系理论研究主要针对普通强度混凝土,对高强高性能混凝土及超高强高性能混凝土的非确定性本构关系理论研究较少,且都没有将不同强度等级混凝土加以区分。本文在现有的混凝土随机损伤本构理论基础上,引入了一种全新的混凝土随机损伤本构模型,以实现对不同强度等级混凝土特性的区别研究,进而建立不同强度等级混凝土的单轴受压统一随机损伤本构关系。为了验证上述本构关系的合理性和准确性,进行了超高强高性能混凝土的单轴受压试验研究,结合本课题组以往的试验研究成果,分析了水泥标号及胶凝材料用量、粗骨料级配、砂率、高效减水剂、水胶比、养护条件及龄期等因素对混凝土力学性能的影响。将试验所得不同强度等级混凝土试件单轴受压应力-应变曲线与本文所建立的本构关系进行比较,结果大多数试验数据都落在理论应力-应变均值曲线的一倍方差以内,表明本文所提损伤本构关系与试验结果吻合较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出和研究的意义
• 1.2 混凝土的研究及应用
• 1.2.1 普通混凝土研究及应用
• 1.2.2 高强高性能混凝土研究及应用
• 1.2.3 超高强高性能混凝土研究及应用
• 1.3 损伤理论的研究现状
• 1.3.1 损伤理论的发展历程
• 1.3.2 损伤理论的研究方法
• 1.3.3 损伤理论的分类
• 1.4 混凝土损伤的研究现状及发展趋势
• 1.4.1 混凝土损伤的研究现状
• 1.4.2 混凝土损伤的发展趋势
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 混凝土损伤模型分析
• 2.1 概述
• 2.2 确定性损伤本构模型
• 2.2.1 各向同性弹性损伤模型
• 2.2.2 各向异性弹性损伤模型
• 2.2.3 弹塑性损伤模型
• 2.2.4 塑性宏观损伤模型
• 2.2.5 塑性细观损伤模型
• 2.3 随机损伤本构模型
• 2.3.1 弹簧模型
• 2.3.2 随机场损伤模型
• 2.4 本章小结
• 3 混凝土单轴受压随机损伤本构关系
• 3.1 概述
• 3.2 随机破坏机理及损伤单元分析
• 3.2.1 混凝土单轴受压随机损伤机理
• 3.2.2 混凝土随机损伤细观模型
• 3.3 细观模型的破坏机制分析
• 3.3.1 超高强高性能混凝土的破坏机制
• 3.3.2 普通混凝土的破坏机制
• 3.3.3 高强高性能混凝土破坏机制
• 3.4 单轴受压随机损伤变量
• 3.5 混凝土静力随机损伤本构关系
• 3.5.1 超高强高性能混凝土静力随机损伤本构关系
• 3.5.2 普通混凝土静力随机损伤本构关系
• 3.5.3 高强混凝土静力随机损伤本构关系
• 3.6 混凝土动力随机损伤本构关系
• 3.6.1 概述
• 3.6.2 混凝土动力损伤细观模型
• 3.6.3 混凝土动力随机损伤本构关系
• 3.7 本章小节
• 4 混凝土随机损伤本构关系的试验验证
• 4.1 试验概况
• 4.1.1 试验背景及目的
• 4.1.2 配置目标
• 4.1.3 试验选材
• 4.2 影响混凝土性能的因素
• 4.2.1 水泥标号及胶凝材料用量
• 4.2.2 粗骨料级配
• 4.2.3 砂率
• 4.2.4 高效减水剂
• 4.2.5 水胶比
• 4.2.6 养护条件及龄期等其他影响因素
• 4.3 混凝土损伤分析
• 4.3.1 混凝土损伤检测试验分析
• 4.3.2 混凝土损伤变量
• 4.4 混凝土单轴受压随机损伤本构关系的试验验证
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 附录一：研究生期间发表的论文
• 附录二：研究生期间参加的科研项目
• 附录三：研究生期间获奖情况
• 致谢