钢纤维再生砖骨料混凝土损伤本构模型研究

发布时间：2019-07-12 17:11

【摘要】：基于应变等效原理与钢纤维再生砖骨料混凝土(SFRBC)微元强度服从Weibull统计分布的规律,建立了SFRBC的统计损伤本构模型.为更好地反映SFRBC实际受压情况,考虑材料残余强度修正系数与损伤应变阈值对模型的影响.基于分布参数模型曲线,拟合出考虑纤维掺量的纤维因子与分布参数的表达式,得出了以纤维因子为变量的统计损伤本构曲线,并与试验结果进行对比.结果表明:修正后的理论曲线与试验曲线符合较好,能有效反映钢纤维掺量的增加、SFRBC的韧性增强及宏观平均强度提高等特点.通过分析SFRBC的累计损伤演化过程可知:纤维掺量的增加可有效延缓SFRBC在峰后的累计损伤发展以及损伤发展速率,模型曲线的下降度应变硬化明显,其韧性及延性随纤维掺量的增加而得到不同程度的增强.
文内图片：图３试验应力－应变曲线１—ＳＦＲＢＣ１；２—ＳＦＲＢＣ２；３—ＳＦＲＢＣ３；４—ＳＦＲＢＣ４；５—ＳＦＲＢＣ５．

图３试验应力－应变曲线１—ＳＦＲＢＣ１；２—ＳＦＲＢＣ２；３—ＳＦＲＢＣ３；４—ＳＦＲＢＣ４；５—ＳＦＲＢＣ５．

图片说明：图２不同纤维掺量试件的破坏形态坏，且加入纤维重合；而在ＳＦＲＢＣ３～ＳＦＲＢＣ５试件中，由于纤维掺量的增加，有效抑制了裂缝的发展，当荷载达到极限荷载后试件没有立即破坏，荷载由峰值处逐的再生砖骨料混凝土具有稳定、平１—ＳＦＲＢＣ１；２—ＳＦＲＢＣ２；３—ＳＦＲＢＣ３；４—ＳＦＲＢＣ４；５—ＳＦＲＢＣ５．图３试验应力－应变曲线缓的下降段，曲线比较饱和，具有一定的残余强度，说明钢纤维的加入有效增加混凝土后期的韧性及延性．表１为每组棱柱体应力－应变曲线上的特征点参数的试验平均值．表中：Ｆｐ为钢纤维再生砖骨料混凝土峰值荷载；σ０．２为残余应力；ε０．８５为极表１棱柱体应力－应度曲线特征点参数的试验平均值编号Ｆｐ／ｋＮσｐ／ＭＰａσ０．２／ＭＰａεｐ／１０－３ε０．８５／１０－３Ｅ０／ＧＰａＥｍ／ＭＰａＳＦＲＢＣ１３９３．８１７．５０３．５０２．７１４．０６１０．８０３６４８１ＳＦＲＢＣ２４５６．７２０．３０４．０６２．９３４．５４１１．６９５７０００ＳＦＲＢＣ３４１３．９１８．４１３．６８３．５２４．５９９．０５６５３０６ＳＦＲＢＣ４４００．５１７．８１３．５６２．９１６．２０１２．４３９６１３８ＳＦＲＢＣ５４５９．１２０．３６４．０８３．５０６．２１１２．６６７５８２８限应变；Ｅｍ为割线模量．３模型及参数探讨与验证３．１损伤修正系数确定及分布参数对本构关系影响为合理确定ＳＦＲＢＣ的损伤修正系数β以反映其破坏残余强度，以ＳＦＲＢＣ３为例，当β分别为１．００，０．９
文内图片：图６不同Ｓ０值下的统计损伤应力－应变曲线１—Ｓ０＝２２．２７；２—Ｓ０＝２７．２７；３—Ｓ０＝３２．２７；４—Ｓ０＝３７．２７；５—Ｓ０＝４２．２７．

图６不同Ｓ０值下的统计损伤应力－应变曲线１—Ｓ０＝２２．２７；２—Ｓ０＝２７．２７；３—Ｓ０＝３２．２７；４—Ｓ０＝３７．２７；５—Ｓ０＝４２．２７．

图片说明：１—ｍ＝１．３６；２—ｍ－１．８６；３—ｍ＝２．３６；４—ｍ＝２．８６；５—ｍ＝３．３６．图５不同ｍ值下的统计损伤应力－应变曲线１—Ｓ０＝２２．２７；２—Ｓ０＝２７．２７；３—Ｓ０＝３２．２７；４—Ｓ０＝３７．２７；５—Ｓ０＝４２．２７．图６不同Ｓ０值下的统计损伤应力－应变曲线ａ．ｍ的取值对曲线的线性上升段影响不大；当应力达到某一值时，随着ｍ的增大，ＳＦＲＢＣ的峰值应力与应变均有不同程度的增大，残余强度呈现不同程度的减小；当应力达到峰值应力后，曲线斜率随着ｍ值的增大而增大，即材料的脆性逐步增强．ｍ主要反映钢纤维再生砖骨料混凝土材料内部微元强度的分布集中程度以及材料的脆性程度．ｂ．Ｓ０的取值对曲线的线性上升段影响不大；当应力增大到某一值时，曲线开始出现明显变化，主要表现为材料的峰值应力、应变以及残余应力随着Ｓ０的增大而呈现不同程度的增大．因此，Ｓ０主要反映钢纤维再生砖骨料混凝土宏观统计平均强度的大小，又因应力－应变全曲线在峰值应力后近似呈平行排列，故Ｓ０的取值不影响曲线峰后的弱化模量．３．２纤维因子λ对ｍ和Ｓ０的影响为建立考虑不同纤维掺量的再生砖骨料混凝土的统计损伤本构关系，引入考虑纤维掺量的纤维因子λ来描述钢纤维掺量对再生砖混凝土统计损伤的影响．纤维因子λ的计算式为［１５］λ＝ηＶｆｌ／ｄ，式中：η为纤维黏结系数，，与纤维的几何特性有关，波纹型钢纤维的η取为１．２；Ｖｆ为纤维体积分数；ｌ和ｄ分别为
【作者单位】：西安建筑科技大学土木工程学院;中铁一局集团有限公司;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51578446;51378416) 长江学者和创新团队发展计划资助项目(IRT13089)
【分类号】：TU528

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