在復(fù)合應(yīng)力作用下的(混凝土)強度（中英文文獻,Word,7）

1、 在復(fù)合應(yīng)力作用下的(混凝土)強度在許多結(jié)構(gòu)中,混凝土同時受到不同方向各種應(yīng)力的作用.例如在梁中大部分混凝土同時承受壓力和剪力,再樓板和基礎(chǔ)中,混凝土同時承受兩個相互垂直方向的壓力外加剪力的作用.根據(jù)材料力學(xué)學(xué)習(xí)中已知的方法,無論怎樣復(fù)雜的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài),都可化為三個相互垂直的主應(yīng)力,它們作用在材料適當(dāng)定向的單元立方體上.三個主應(yīng)力中的任意一個或者全部既可是拉應(yīng)力,也可是壓應(yīng)力.如果其中一個主應(yīng)力為零,則為雙軸應(yīng)力狀態(tài)。如果有兩個主應(yīng)力為零，則為單軸應(yīng)力狀態(tài)，或為簡單壓縮或為簡單拉伸。在多數(shù)情況下，根據(jù)簡單的試驗，如圓柱體強度fc和抗拉強度ft，只能夠確定材料在單軸應(yīng)力作用下的性能。為了預(yù)測混凝

2、土在雙軸應(yīng)力或三軸應(yīng)力作用下的結(jié)構(gòu)強度，在通過試驗僅僅知道fc 或fc與ft的情況下，需要通過計算確定混凝土在上述復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強度。盡管人們連續(xù)不斷地進行了大量的研究，但仍然沒有得出有關(guān)混凝土在復(fù)合應(yīng)力作用下的強度的通用理論。經(jīng)過修正的各種強度理論，如最大拉應(yīng)力理論、莫爾-庫侖理論和八面體應(yīng)力理論 (以上理論都在材料力學(xué)課本中討論過)應(yīng)用于混凝土，取得了不同程度的進展?，F(xiàn)在的試驗結(jié)果表明，極限拉應(yīng)變 (它是平均正應(yīng)力的函數(shù))可能是一個通用的混凝土破壞標準。目前這些理論中沒有一個被普遍接受，其中許多還有明顯的自相矛盾的地方。建立一個通用的強度理論的主要困難在于混凝土的高度非均質(zhì)特性和混凝土在

3、高應(yīng)力下和斷裂時，其性能受微小裂縫和其他不連續(xù)現(xiàn)象的影響程度較大。然而，至少少對雙軸軸應(yīng)力的的各種試試驗確定定了混凝凝土的強強度。各各種試驗驗結(jié)果可可用圖11這樣的的相互作作用圖的的形式表表現(xiàn)出來來。該圖圖把朝方方向1的強度度表示為為作用在在方向22的應(yīng)力力的函數(shù)數(shù)。所有有的應(yīng)力力都根據(jù)據(jù)單軸抗抗壓強度度fcc而無量量綱化了了。在表表示雙軸軸壓力的的象限中中可以看看出，其其強度可可達到比比單軸抗抗壓強度度大200%左右右，強度度增加的的量取決決于f22和f1的比比值。在在雙軸受受拉情況況下，方方向1的強度度與方向向2的拉應(yīng)應(yīng)力無關(guān)關(guān)。當(dāng)方方向2的拉應(yīng)應(yīng)力與方方向1的壓應(yīng)應(yīng)力同時時作用時時，抗壓

4、壓強度幾幾乎呈線線性下降降。例如如，大約約是單軸軸抗拉強強度的一一半的橫橫向拉應(yīng)應(yīng)力，將將使抗壓壓強度減減小到單單軸抗壓壓強度的的一半。這這一點在在預(yù)測深深梁或剪剪力墻內(nèi)內(nèi)裂縫的的出現(xiàn)方面具有有非常重重要的意意義?；炷寥S軸強度的的實驗研研究很少少，主要要是因為為在三個個方向同同時加荷荷實際上上難以避避免由加加荷設(shè)備備產(chǎn)生的的很大約約束。根根據(jù)現(xiàn)有有資料，關(guān)關(guān)于混凝凝土三軸軸強度可可得出以以下初步步結(jié)論:(1)在三軸軸壓應(yīng)力力相等狀狀態(tài)下，混混凝土的的強度可可能比單單軸抗壓壓強度高高一個數(shù)數(shù)量級，(2)對于雙軸壓應(yīng)力相等并在第三個方向上有一較小的壓應(yīng)力的狀態(tài)，其強度可指望增加20%以上，(3

5、)在壓應(yīng)力與至少另外一個方向的拉應(yīng)力同時作用的應(yīng)力狀態(tài)下，中間主應(yīng)力是無足輕重的，抗壓強度可以根據(jù)圖1可靠地預(yù)計出來。莫爾-庫侖侖理論可可用來近近似地描描述三軸軸應(yīng)力對對強度的的影響。它它代表莫莫爾理論論的特殊殊形式，規(guī)規(guī)定材料料破壞的的包絡(luò)線線，使任任何一個個與包絡(luò)絡(luò)線相切切的莫爾爾應(yīng)力圓圓都代表表引起材材料破壞壞的復(fù)合合應(yīng)力。對對于此處處的莫爾爾應(yīng)力圓圓，水平平直徑的的兩個端端點由三三個主應(yīng)應(yīng)力中的的最大和和最小主主應(yīng)力所所決定，因因此應(yīng)力力圓的大大小和位位置不受受中間主主應(yīng)力的的影響。圖圖2中的應(yīng)應(yīng)力圓11表示應(yīng)應(yīng)力為fft時時簡單拉拉伸引起起的破壞壞，而應(yīng)應(yīng)力圓22表示應(yīng)應(yīng)力為ffc時

6、時的壓力力破壞。破破壞的包包絡(luò)線可可以近似似地用兩兩條直線線表示，如如圖。試試驗研究究表明，在在受壓一一側(cè)與應(yīng)應(yīng)力圓22相切的的直線具具有377。的傾傾角。在在受拉一一側(cè)，直直線是一一截線，與與應(yīng)力圓圓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.