附录C 混凝土的多轴强度和本构关系

C.1  总则

第附录C.1.1条   

混凝土的多轴强度和本构关系可采用下列方法确定:

1. 制作试件并通过试验测定:

2. 选择合理形式的数学模型,由试验标定其中所需的参数值;

3. 采用经过试验验证或工程经验证明可行的数学模型。

  

第附录C.1.2条   

本附录中所给出的各种数学模型适用于下述条件:混凝土强度等级;混凝土质量密度;正常温度、湿度环境;正常加载速度。

  

第附录C.1.3条   

本附录中,混凝土的应力-应变曲线和多轴强度均按相对值

 

等给出。其中,分母为混凝土的单轴强度()和相应的峰值应变()。
 

根据结构分析方法和极限状态验算的需要,单轴强度()可分别取为标准值()、设计值()或平均值()。其中,平均值应按下列公式计算:

 

  (C.1.3-1)

 

  (C.1.3-2)

  

式中

: 混凝土抗压强度、抗拉强度的变异系数,宜根据试验统计确定。

C.2  单轴应力-应变关系

第附录C.2.1条   

混凝土单轴受压的应力-应变曲线方程可按下列公式确定(图C.2.1):
 

 

  (C.2.1-1)

 

  (C.2.1-2)

 

  (C.2.1-3)

 

  (C.2.1-4)

 

式中

: 单轴受压应力-应变曲线上升段、下降段的参数值,按表C.2.1采用;
 

: 混凝土的单轴抗压强度();
 

: 与相应的混凝土峰值压应变,按表C.2.1采用。

 


 

表C.2.1

混凝土单轴受压应力-应变曲线的参数值

f*c(N/mm2)

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

εc(×10-6)

1370

1470

1560

1640

1720

1790

1850

1920

1980

2030

αa

2.21

2.15

2.09

2.03

1.96

1.90

1.84

1.78

1.71

1.65

αd

0.41

0.74

1.06

1.36

1.65

1.94

2.21

2.48

2.74

3.00

εuc

4.2

3.0

2.6

2.3

2.1

2.0

1.9

1.9

1.8

1.8

※注:

为应力-应变曲线下降段上应力等于时的混凝土压应变。

  

第附录C.2.2条   

混凝土单轴受拉的应力-应变曲线方程可按下列公式确定(图C.2.2):
  当

 

  (C.2.2-1) 

 


 

 

  (C.2.2-2)

 

  (C.2.2-3)

 

  (C.2.2-4)

 

式中

: 单轴受拉应力-应变曲线下降段的参数值,按表C.2.2取用;

 

: 混凝土的单轴抗拉强度();

 

: 与相应的混凝土峰值拉应变,按表C.2.2取用。

 

表 C.2.2

混凝土单轴受拉应力-应变曲线的参数值

f*t(N/mm2)

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

εt(×10-6)

65

81

95

107

118

128

137

αt

0.31

0.70

1.25

1.95

2.81

3.82

5.00

 

C.3  多轴强度

第附录C.3.1条   

二维、三维结构或处于多维应力状态的杆系结构的局部,由线弹性分析、非线性分析或试验方法求得应力分布和混凝土主应力值后,混凝土多轴强度验算应符合下列要求:

 

  (C.3.1)  

 

式中

: 混凝土主应力值:受拉为正,受压为负,且

 

: 混凝土多轴强度:受拉为正,受压为负,且,宜按第C.3.2至C.3.4条的混凝土多轴强度相对值()计算。

 

第附录C.3.2条   

在二轴(压-压、拉-压、拉-拉)应力状态下,混凝土的二轴强度可按图C.3.2所示的包络图确定。

 


 

第附录C.3.3条   

在三轴受压(压-压-压)应力状态下,混凝土的抗压强度可根据应力比按图C.3.3插值确定,其最高强度值不宜超过
 

第附录C.3.4条   

在三轴拉-压(拉-拉-压、拉-压-压)应力状态下,混凝土的多轴强度可不计的影响,按二轴拉-压强度取值(图C.3.2)。
在三轴受拉(拉-拉-拉)应力状态下,混凝土的抗拉强度可取

 


 

C.4  破坏准则和本构模型

第附录C.4.1条   

混凝土在多轴应力状态下的破坏准则可采用下列一般方程表达:

 

  (C.4.1-1)

 

  (C.4.1-2)

 

  (C.4.1-3)

 

  (C.4.1-4)

 

  (C.4.1-5)

 

式中

: 按混凝土多轴强度计算的八面体正应力;

 

: 按混凝土多轴强度计算的八面体剪应力;

 

: 参数值,宜由试验标定;无试验依据时可按下列数值取用:

 

第附录C.4.2条   

混凝土的本构关系可采用非线弹性的正交异性模型,也可采用经过验证的其他本构模型。