混凝土荷载一挠度曲线拟合方法.pdf

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2012年第3期(总第269期)
泥
凝
理论研究
Number 3 in 2012(Total No 269)
Concrete
THEORETICAL RESEARCH
doi:10.39695.is3.1002-3550.2012.03.001
混凝士荷載一绕度曲线拟合方法
韩建国1,阎培渝,郝卫增2
(1.清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京100084;
2.河南红旗渠建设集团有限公司,河南郑州450000
摘要:应用过镇海提出的应力-应变曲线模型,建立了混凝土的荷载一挠度曲线模型。使用所建立的荷载一挠度曲线模型和最小二乘拟
合方法,对不同强度等级和养护龄期混凝土的荷载一挠度曲线进行了拟合,同时比较了使用部分和全部测试数据进行拟合所得断裂能计
算结果的差异。研究结果表明:所建立的荷载一挠度曲线模型可很好地对实测荷载一挠度曲线进行拟合,同时,使用所建立的荷载一挠度曲
线模型,可利用大于反弯点的部分数据来很好地拟合外延整个荷载一挠度曲线。
关键词:混凝土;弯曲;荷载一挠度曲线;最小二乘法;拟合
中图分类号:TU528.01文献标志码:A文章编号:1002-3550(2012)03-0001-03
Concrete load-deflection curve fitting method
HAN Jian-guo YAN Pei-yu HAO Wei-zeng
(1. Department of Civil Engineering, Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of China Education Ministry
Tsinghua University, Beijing 100084, hina; 2. Henan Hong iqu onstruction Group Co, Ltd, Henan 450000, China)
Abstract: Based on Gu Zhenhai s stress-strain curve model, a load-deflection model is put forward by the authors. Using the load-deflection
model and least square fit ing method, load-eflection curve sted om de rent strength grade samples are fitted, meanwhile, the difference be-
tween the fracture energy alculated by partial and otal data is compared. Research results show that the load-deflection model can fit the tested
load-deflection curve well, and using partial data can deduce the whole load-deflection curve fairly well also
Key words: concrete; flexure; load-deflection curve; least square method; fitting
0引言
由上述 RILEM50-FMC委员会建议的混凝土断裂能测试
和计算方法可见,只有通过三点弯曲试验,获得完整的荷载一挠
随着材料制备技术的发展和建设工程对混凝土强度要求度曲线,才可以求得混凝土的断裂能。在混凝土试样的三点弯曲
的提高,高强混凝士的应用日益广泛。但随着混凝土强度提高,试验过程中,为了使得裂纹处于稳态扩展状态,除了要使用具
混凝土的脆性趋于增大,因此,如何表征混凝土的脆性,以及使有闭环控制能力的伺服试验机外,还要求对试样跨中的挠度以
用纤维等增强材料来减小混凝士的脆性是当前混凝土科学研恒定位移的方式进行控制。同时,完整的荷载一挠度曲线要求在
究的热点之
测试过程中,荷载的值要下降到零值为止,这对于脆性较大的
断裂能用来衡量裂纹扩展过程中,形成单位面积的裂纹所混凝土试样或控制能力较差的试验机往往难以达到,而该缺失
消耗的能量,该参数可用来表征混凝土的脆性。美国 RILEM的荷载一挠度曲线的尾端会对减小式(1)中W和8。的值,从而
50-FMC委员会制定了测试混凝土断裂能的试验方法阳,该方法对混凝土断裂能计算结果的准确性产生较大的影响叫。
通过测试具有切口的混凝土试样在三点弯曲状态下的荷载一挠
为获得完整的荷载一挠度曲线,除采用试验测试的方法外,
度曲线,通过式(1)来计算混凝土的断裂能
还可采用数值模拟的方法。对于素混凝土可采用虚拟裂纹模型
(1)( Fictitious Crack Model)或裂纹饨化带模型( Blunt Crack Model)
结合有限元方法,在已知混凝土断裂能的前提下,反算不同尺
式中:Gp混凝土的断裂能,N/m
寸和形状混凝土试样的荷载一挠度曲线。数值模拟的方法虽
荷载下降为零时,整个荷载挠度曲线下的面积,Nm;具有试验工作量小的有点,但其缺点是模拟结果与实际试验结
下部两支点之间混凝土试样的质量,加上两倍的果的偏差较大,因而使得断裂能的计算结果的偏差也较大
与试验机不相连接的加载用器具的质量,kg;
同时,当使用虚拟裂纹模型或裂纹钝化带模型来反算混凝土的
8-重力加速度常数,一般认为等于9.81Nkg;
断裂能时,还需要事先通过试验或查阅资料来获得混凝土的断
8一荷载下降为零时,混凝土试样跨中的挠度值,m;
裂能。
A一一混凝土断裂面的投影面积,m2。
因此,如能对实测荷载一挠度曲线依据某种模型进行拟合,
收稿日期:2011-09-13
基金项目:“す十ー五”国家科技支撑计划(2008BAE61B05)