在复合应力作用下的(混凝土)强度（中英文文献,Word,7）

1、 在复合应力作用下的(混凝土)强度在许多结构中,混凝土同时受到不同方向各种应力的作用.例如在梁中大部分混凝土同时承受压力和剪力,再楼板和基础中,混凝土同时承受两个相互垂直方向的压力外加剪力的作用.根据材料力学学习中已知的方法,无论怎样复杂的复合应力状态,都可化为三个相互垂直的主应力,它们作用在材料适当定向的单元立方体上.三个主应力中的任意一个或者全部既可是拉应力,也可是压应力.如果其中一个主应力为零,则为双轴应力状态。如果有两个主应力为零，则为单轴应力状态，或为简单压缩或为简单拉伸。在多数情况下，根据简单的试验，如圆柱体强度fc和抗拉强度ft，只能够确定材料在单轴应力作用下的性能。为了预测混凝

2、土在双轴应力或三轴应力作用下的结构强度，在通过试验仅仅知道fc 或fc与ft的情况下，需要通过计算确定混凝土在上述复合应力状态下的强度。尽管人们连续不断地进行了大量的研究，但仍然没有得出有关混凝土在复合应力作用下的强度的通用理论。经过修正的各种强度理论，如最大拉应力理论、莫尔-库仑理论和八面体应力理论 (以上理论都在材料力学课本中讨论过)应用于混凝土，取得了不同程度的进展。现在的试验结果表明，极限拉应变 (它是平均正应力的函数)可能是一个通用的混凝土破坏标准。目前这些理论中没有一个被普遍接受，其中许多还有明显的自相矛盾的地方。建立一个通用的强度理论的主要困难在于混凝土的高度非均质特性和混凝土在

3、高应力下和断裂时，其性能受微小裂缝和其他不连续现象的影响程度较大。然而，至少少对双轴轴应力的的各种试试验确定定了混凝凝土的强强度。各各种试验验结果可可用图11这样的的相互作作用图的的形式表表现出来来。该图图把朝方方向1的强度度表示为为作用在在方向22的应力力的函数数。所有有的应力力都根据据单轴抗抗压强度度fcc而无量量纲化了了。在表表示双轴轴压力的的象限中中可以看看出，其其强度可可达到比比单轴抗抗压强度度大200%左右右，强度度增加的的量取决决于f22和f1的比比值。在在双轴受受拉情况况下，方方向1的强度度与方向向2的拉应应力无关关。当方方向2的拉应应力与方方向1的压应应力同时时作用时时，抗压

4、压强度几几乎呈线线性下降降。例如如，大约约是单轴轴抗拉强强度的一一半的横横向拉应应力，将将使抗压压强度减减小到单单轴抗压压强度的的一半。这这一点在在预测深深梁或剪剪力墙内内裂缝的的出现方面具有有非常重重要的意意义。混凝土三轴轴强度的的实验研研究很少少，主要要是因为为在三个个方向同同时加荷荷实际上上难以避避免由加加荷设备备产生的的很大约约束。根根据现有有资料，关关于混凝凝土三轴轴强度可可得出以以下初步步结论:(1)在三轴轴压应力力相等状状态下，混混凝土的的强度可可能比单单轴抗压压强度高高一个数数量级，(2)对于双轴压应力相等并在第三个方向上有一较小的压应力的状态，其强度可指望增加20%以上，(3

5、)在压应力与至少另外一个方向的拉应力同时作用的应力状态下，中间主应力是无足轻重的，抗压强度可以根据图1可靠地预计出来。莫尔-库仑仑理论可可用来近近似地描描述三轴轴应力对对强度的的影响。它它代表莫莫尔理论论的特殊殊形式，规规定材料料破坏的的包络线线，使任任何一个个与包络络线相切切的莫尔尔应力圆圆都代表表引起材材料破坏坏的复合合应力。对对于此处处的莫尔尔应力圆圆，水平平直径的的两个端端点由三三个主应应力中的的最大和和最小主主应力所所决定，因因此应力力圆的大大小和位位置不受受中间主主应力的的影响。图图2中的应应力圆11表示应应力为fft时时简单拉拉伸引起起的破坏坏，而应应力圆22表示应应力为ffc时

6、时的压力力破坏。破破坏的包包络线可可以近似似地用两两条直线线表示，如如图。试试验研究究表明，在在受压一一侧与应应力圆22相切的的直线具具有377。的倾倾角。在在受拉一一侧，直直线是一一截线，与与应力圆圆1相切。英文原文Strenngthh unnderr Coombiinedd SttresssIn maany strructturaal ssituuatiionss cooncrretee iss suubjeecteed ssimuultaaneoouslly tto vvariiouss sttresssess acctinng iin vvariiouss diirecctioons.

7、 Foor iinsttancce,iin bbeamms mmuchh off thhe cconccrette iis ssubjjectt siimulltanneouuslyy too coomprresssionn annd ssheaar sstreessees aand in slaabs andd foootiingss too coomprresssionn inn twwo pperppenddicuularr diirecctioons pluus ssheaar.BBy mmethhodss weell knoowcaan bbe rreduucedd too thhr

8、eee prrinccipaal sstreessees aactiing n iin tthe stuudy of strrenggth of matteriialss, aany staate of commbinned strresss, nno mmattter howw coompllex, att riightt annglees tto eeachh ottherr onn ann appproopriiateely oriientted eleemenntarry ccubee inn thhe mmateeriaal. Anyy orr alll oof tthe priin

9、ciipall sttresssess caan bbe eeithher tennsioon oor ccomppresssioon. If onee off thhem is zerro, a sstatte oof bbiaxxiall sttresss iis ssaidd too exxistt; iif ttwo of theem aare zerro, thee sttatee off sttresss iis uuniaaxiaal, eittherr siimplle ccomppresssioon oor ssimpple tennsioon. In mosst ccase

10、es oonlyy thhe uuniaaxiaal sstreengtth ppropperttiess off a matteriial aree knnownn frrom simmplee teestss, ssuchh ass thhe ccyliindeer sstreengtth ffc andd thhe ttenssilee sttrenngthh ft. Forr prrediictiing thee sttrenngthhs oof sstruuctuuress inn whhichh cooncrretee iss suubjeect to biaaxiaal oor

11、ttriaaxiaal sstreess, itt woouldd bee deesirrablle tto bbe aablee too caalcuulatte tthe strrenggth of conncreete in succh sstattes of strresss, kknowwingg frrom tessts onlly eeithher fcc orr fc aand ftt. Inn sppitee off exxtennsivve aand conntinnuinng rreseearcch, no genneraal ttheoory of thee sttre

12、nngthh off cooncrretee unnderr coombiinedd sttresss hhas yett emmergged. Moodifficaatioons of varriouus sstreengtth ttheooriees , suuch as thee maaximmum-tennsioon sstreess, thhe MMohrr-Coouloomb, annd tthe octtaheedraal-sstreess theeoriies, alll oof wwhicch aare disscusssedd inn sttrenngthh-off-maa

13、terrialls ttextts, havve bbeenn addaptted witth vvaryyingg paartiial succcesss tto cconccrette. Currrennt eexpeerimmenttal eviidennce inddicaatess thhat limmitiing tennsille sstraain, whhichh iss a funnctiion of meaan nnormmal strresss, mmay be a ffailluree crriteerioon wwhicch iis ggeneerallly appp

14、liccablle. At preesennt nnonee off thhesee thheorriess haas bbeenn geenerrallly aacceepteed, andd maany havve oobviiouss innterrnall coontrradiictiionss. TThe maiin ddiffficuultyy inn deevellopiing an adeequaate genneraal sstreengtth ttheoory liees iin tthe higghlyy noonhoomoggeneeouss naaturre oof

15、cconccrette aand in thee deegreee tto wwhicch iits behhaviior at higgh sstreessees aand at fraactuure is infflueenceed bby mmicrrocrrackkingg annd ootheer ddiscconttinuuityy phhenoomenna. Hoowevver, thhe sstreengtth oof cconccrette hhas beeen wwelll esstabblisshedd byy teestss att leeastt foor tthe

16、biaaxiaal sstatte. Ressultts mmay be preesenntedd inn thhe fformm off ann innterracttionn diiagrram succh aas FFig.1 wwhicch sshowws tthe strrenggth in dirrecttionn 1 as a ffuncctioon oof tthe strresss apppliied in dirrecttionn 2. Alll sstreessees aare nonndimmenssionnaliizedd inn teermss off thhe u

17、uniaaxiaal ccomppresssivve sstreengtth ffc. Itt iss seeen thaat iin tthe quaadraant reppressenttingg biiaxiial commpreessiion a sstreengtth iincrreasse aas ggreaat aas aabouut 220 pperccentt ovver thee unniaxxiall coomprresssivee sttrenngthh iss atttaiinedd, tthe amoountt off inncreeasee deepenndinn

18、g uuponn thhe rratiio oof ff2 tto ff1.IIn tthe biaaxiaal ttenssionn-sttresss sstatte, thee sttrenngthh inn diirecctioon 11 iss inndeppenddentt off teensiion in dirrecttionn 2. Whhen tennsioon iin ddireectiion 2 iis ccombbineed wwithh coomprresssionn inn diirecctioon 11, tthe commpreessiive strrenggt

19、h is redduceed aalmoost linnearrly. Foor eexammplee, llateerall teensiion of aboout hallf tthe uniiaxiial tennsille sstreengtth wwilll reeducce thee coomprresssivee sttrenngthh byy haalf commparred witth tthe uniiaxiial commpreessiive strrenggth. Thhis faact is of thee grreattestt immporrtannce in p

20、reedicctinng ccracckinng iin ddeepp beeamss orr shhearr waallss, ffor exxampple. Exxperrimeentaal iinveestiigattionns iintoo thhe ttriaaxiaal sstreengtth oof cconccrette hhavee beeen feww, ddue maainlly tto tthe praactiicall diiffiicullty of appplyiing loaad iin tthreee ddireectiionss siimulltanneou

21、uslyy wiithoout inttrodduciing siggnifficaant resstraaintt frrom thee looadiing equuipmmentt. FFromm innforrmattionn noow aavaiilabble thee foolloowinng ttenttatiive conncluusioons cann bee drrawnn reelattivee too thhe ttriaaxiaal .strrenggth of conncreete:(1) inn a staate of equual triiaxiial commp

22、reessiion, cooncrretee sttrenngthh maay bbe aan oordeer oof mmagnnituude larrgerr thhan thee unniaxxiall coomprresssivee sttrenngthh; (2) forr eqquall biiaxiial commpreessiion commbinned witth aa smmalller vallue of commpreessiion in thee thhirdd diirecctioon, a sstreengtth iincrreasse ggreaaterr th

23、han 20 perrcennt ccan be exppectted; annd (3) forr sttresss sstattes inccluddingg coomprresssionn coombiinedd wiith tennsioon iin aat lleasst oone othher dirrecttionn,thhe iinteermeediaate priinciipall sttresss iis oof llitttle connseqquennce,andd thhe ccomppresssivve sstreengtth ccan be preediccted

24、d saafelly bbaseed oon FFig. 1. Thhe MMohrr-Coouloomb theeoryy caan bbe uusedd too deescrribee inn ann appprooximmatee waay tthe infflueencee off trriaxxiallityy onn sttrenngthh.Itt reepreesennts a sspecciall foorm of thee Moohr theeoryy annd ddefiiness a faiilurre eenveeloppe ssuchh thhat anyy Moohr strresss ciirclle wwhicch iis ttanggentt too thhe eenveeloppe rreprreseentss a commbinnatiion of strressses thaat wwilll caausee faailuure of thee maaterriall.