常用混凝土受压应力_应变曲线的比较及应用.doc

word整理版 学习好帮手 常用混凝土受压应力—应变曲线的比较及应用 摘要：为了对受弯截面进行弹塑性分析及其他研究，在对各种混凝土受压应力应变曲线研究的基础上，总结出了四种常用曲线，这些曲线已经被广泛应用。对四种常用曲线进行简介，并指出了它们的适用范围及优缺点。在进行受弯截面弹塑性分析时，介绍了运用四种常用曲线对其受力性能进行分析的计算模式，并且运用实际案例进行受弯截面弹塑性分析，方便工程师们参考和借鉴。 关键词：混凝土；受压应力应变曲线；本构关系；受弯截面 0 引言 混凝土受压应力—应变曲线是其最基本的本构关系，又是多轴本构模型的基础，在钢筋混凝土结构的非线件分析中，例如构件的截面刚度、截面极限应力分布、承载力和延性、超静定结构的内力和全过程分析等过程中，它是不可或缺的物理方程，对计算结果的准确性起决定性作用。 近年来，国内外学者对其进行了大量的研究及改进，已有数十条曲线表达式，其中部分具有代表性的表达式已经被各国规范采纳。常用的表达式包括我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)、CEB-FIP Model Code(1990)、清华过镇海以及美国学者Hognestad建议的混凝土受压应力应变关系，在已有研究的基础上，本文将对各个表达式在实际运用中的情况进行比较，并且通过实际算例运用这些表达式进行受弯截面弹塑性分析，从而为工程师们在实际应用时提供参考和借鉴。 1 常用混凝土受压应力—应变曲线比较 至今已有不少学者提出了多种混凝土受压应力应变曲线，常用的表达式采用两类，一类是采用上升段与下降段采用统一曲线的方程，一类是采用上升段与下降段不一样的方程。 中国规范 我国《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）采用的模式为德国人Rüsch1960年提出的二次抛物线加水平直线，如图1-1所示。上升阶段的应力应变关系式为： （1-1） A点为二次抛物线的顶点，应力为，是压应力的最大值，A点的压应变为。 下降阶段的关系式为： （1-2） B点为第二阶段末，其压应变为εu。过了B点，认为混凝土已破坏，不能再工作，故取εu为混凝土受压时的极限应变。 欧洲规范 欧洲规范CEB-FIP Model Code(1990)建议的应力应变关系为Sargin1971年提出的有理分式来表示，如图1-2所示，应力应变关系为： （1-3） （1-4） 式中:εc1为相应于压应力峰值σ0的压应变εc1=-0.0022，εc1为从原点到压应力峰值点的割线模量, =/0.0022，为混凝土初始弹性模量；εu为混凝土极限压应变, 其大小与、及εc1有关。 1.3 清华过镇海曲线 清华大学的过镇海教授在1982年结合自己多年的研究成果提出了自己的混凝土受压应力-应变曲线表达式，如图1-3所示。第 = 1 \* ROMAN I阶段中，OA仍为二次抛物线，与德国人Rüsch提出的抛物线模式相同如下： （1-1） 第 = 2 \* ROMAN II阶段中，下降段AB用有理分式表示如下： （1-5） 其中，，见下表： 表1-1 材料 强度等级 水泥标号 ／10-3 普通混凝土 C20～C30 325 425 0.4 0.8 1.40 1.60 C40 425 2.0 1.80 陶粒混凝土 CL25 425 4.0 2.00 水泥砂浆 M30～M40 325,425 4.0 2.50 1.4 美国Hognestad曲线 美国人E.Hognestad在1951年提出的应力-应变全曲线方程分为上升段和下降段，上升段与德国人Rüsch所提出模型的上升段相同，但是下降段采用一条斜率为负的直线来模拟，如图1-4所示，上升段表达式如下： （1-1） 下降段表达式为： （1-6） 其中：α=0.015；εu=0.038经过化简以后，表达式变为如下： (1-7) 对于以上四种常见的混凝土单轴受压应力—应变曲线先将其优缺点进行总结，如下表： 表1-2 优点 缺点 中国规范 （1）OA段表达式比较简单，又能反映