一種混雜纖維混凝土受壓強度破壞準則的建立方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種混雜纖維混凝土受壓強度破壞準則 的建立方法。
【背景技術】
[0002] 自上個世紀末以來，纖維混凝土以其優越的強度和變形性能得到了廣泛的應用， 尤其是混雜纖維混凝土，由于存在纖維的混雜效應，其往往表現出更為優越的力學性能。迄 今為止，國內外許多學者均對混雜纖維混凝土結構或構件的力學性能進行了大量研究，取 得了豐富的研究成果，但由于研究尺度所限，所得結論往往僅適用于對應的結構或構件。為 進一步推廣混雜纖維混凝土的應用，深入開展對混雜纖維混凝土材料層次的本構研究就顯 得十分有必要，這其中，首要的就是需要確定混雜纖維混凝土材料的強度破壞準則，尤其是 受壓強度破壞準則。但是，目前見諸報道的混凝土材料的受壓強度破壞準則多為針對普通 或單一纖維混凝土，且多為經驗或半經驗公式，缺乏可靠的理論依據，參數的物理意義不甚 明確，不能直接適用于混雜纖維混凝土材料，導致所建立的強度破壞準則往往適應性不強。 因此，這在很大程度上限制了該領域課題研究的開展程度和研究深度。
【發明內容】
[0003] 為了解決上述技術問題，本發明克服了現有混凝土材料受壓強度破壞準則普遍存 在的多為針對普通或單一纖維混凝土，且多為經驗或半經驗公式，缺乏可靠的理論依據，參 數的物理意義也不甚明確，不能直接適用于混雜纖維混凝土材料，導致所建立的強度破壞 準則往往適應性不強的問題，提出了一種混雜纖維混凝土受壓強度破壞準則。
[0004] 本發明所采用的技術方案是：一種混雜纖維混凝土受壓強度破壞準則的建立方 法，是一種基于經典普通混凝土 Wi 1 lam-Warnke (W-W)五參數模型的適用于混雜纖維混凝土 的受壓強度破壞準則;其特征在于:數學表達式如下：
[0008]其中，eHF(ξ，Θ)表示混雜纖維混凝土在某一靜水壓力（ξ)下不同Lode角（Θ)的破壞 面方程;為普通混凝土的單軸抗壓強度;分別為混雜纖維混凝土拉、壓子午線上 的偏應力，6嚴=%~6嚴=如。，％，仏為纖維影響系數，用以表征纖維的摻入對破壞面的影 響；系數ao，ai，a2，bo，bi，b2為普通混凝土材料常數。
[0009]作為優選，所述纖維影響系數rUi過混雜纖維混凝土與普通混凝土單軸受壓試驗 值的比值得到;所述纖維影響系數nt通過旋轉拉子午線，使其某特定中間子午線經過三軸 強度試驗對應的實測值得到。
[0010]作為優選，將纖維影響系數％，η。與纖維特征值h進行擬合：
[0011]
[0012]
[0013] 其中，，為混雜纖維中某一纖維的纖維特征值，Vf>1為纖維體積 參數，If,i為纖維長度，du為纖維直徑;分別為該纖維對混雜纖維混凝土受壓破壞 面的影響比重，為混雜纖維混凝土各種纖維特征值的加權和。 i-1
[0014] 本發明的創新點在于:基于經典的W-W五參數模型，通過特殊的參數標定方式，弓丨 入纖維對拉、壓子午線上偏應力的影響系數％，η。，并將其與纖維特征心進行擬合，最終得到 可適用于混雜纖維混凝土的受壓強度破壞準則。
[0015] 本方法理論基礎成熟、原理簡介明了、計算步驟方便，特別是其適用性強，可用于 確定摻有多種纖維、多種混摻方式的纖維混凝土的受壓破壞屈服面，計算結果滿足科學研 究或工程應用的需要。
【附圖說明】
[0016] 圖1:是本發明實施例的總體流程圖。
[0017]圖2:是本發明實施例纖維影響系數％，ric標定的示意圖。
[0018]圖3:是本發明實施例模型子午線的驗證圖。
[0019]圖4:是本發明實施例模型偏平面的驗證圖。
【具體實施方式】
[0020]為了便于本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖及實施例對本發 明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發明，并不 用于限定本發明。
[0021]請見圖1，本發明提供的一種混雜纖維混凝土受壓強度破壞準則的建立方法，是一 種基于經典普通混凝土 Willam-Warnke(W-W)五參數模型的適用于混雜纖維混凝土的受壓 強度破壞準則;其數學表達式如下：
[0022]
[0023]
[0024]
[0025] 其中，eHF(ξ，θ)表示混雜纖維混凝土在某一靜水壓力（ξ)下不同Lode角（θ)的破壞 面方程;為普通混凝土的單軸抗壓強度;分別為混雜纖維混凝土拉、壓子午線上 的偏應力，％，Π 。為纖維影響系數，用以表征纖維的摻入對破壞面的影響；系數ao，ai，a2，bo， h，出為普通混凝土材料常數，通過強度試驗確定，具體取值可參考表1。
[0026]表1普通混凝土相關材料參數取值
[0027]
[0028]請見圖2,纖維影響系數II。通過混雜纖維混凝土與普通混凝土單軸受壓試驗值的 比值得到；
[0029] 混雜纖維混凝土單軸抗壓強度在壓子午線上對應的偏應力為：
[0030]
[0031]在相同靜水壓力條件下，普通混凝土在壓子午線上對應的偏應力為：
[0032]
[0033]比較上述兩式，得到nc = ecHF/ec。
[0034]纖維影響系數％通過旋轉拉子午線，使其某特定中間子午線經過三軸強度試驗對 應的實測值得到；
[0035] (a)混雜纖維混凝土處于某一特定三軸壓力作用下的靜水壓力、偏應力及c〇S0值
分別為：
[0036]
[0037]
[0038]
[0039] (b)該靜水壓力下普通混凝土拉、壓子午線上對應的偏應力，依次如下：
[0040]
[0041]
[0042] 則混雜纖維混凝土壓子午線偏應力對應為ecHF = qcec。
[0043] (c)結合(8)式，通過隱式求解計算出混雜纖維混凝土的拉子午線偏應力et HF，使得 其在該靜水壓力下對應的中間子午線經過(7)式的計算結果，此時，標定nt= etHF/et。
[0044] 作為本發明的進一步技術方案，將纖維影響系數n。，％與纖維特征值λ?的擬合：
[0045] 根據復合材料理論，將上述計算所得纖維影響系數11。，取與纖維特征值h進行擬 合：
[0048] 其中，, i = Vf, i(If, i/df,i)，為混雜纖維中某一纖維的纖維特征值，Vf,i為纖維體積 參數，If,:為纖維長度，dy為纖維直徑;分別為該纖維對混雜纖維混凝土受壓破壞
[0046]
[0047] 面的影響比重，為混雜纖維混凝土各種纖維特征值的加權和。 ?-1
[0049] 為了驗證本發明的適用性，選取了兩篇相關文獻1和2中的試驗數據進行對比，結 果如，圖3和圖4所示，顯示本發明可準確計算含有不同纖維種類、摻量的混雜纖維混凝土的 受壓破壞屈服面。
[0050] 文獻l、Chern JC，Yang HJ，Chen HW.Behavior of steel fiber reinforced concrete in multiaxial loading.ACI Mater J 1992;89:32-40;
[0051] 文南犬2、Song Y，Zhao G，Peng F.Strength behavior and failure criterion of steel fiber concrete under triaxial stresses.J Civ Eng 1994;29:14-23.
[0052] 盡管本文較多地使用了混雜纖維混凝土，拉壓子午線，中間子午線，影響系數ru、 η。，偏應力1~、6嚴、6嚴等術語，但并不排除使用其他術語的可能性。使用這些術語僅僅是 為了更方便的描述本發明的本質，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相 違背的。
[0053] 應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本 發明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明權 利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發明的保護范圍之內，本發 明的請求保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1. 一種混雜纖維混凝土受壓強度破壞準則的建立方法，所述準則是一種基于經典普通 混凝土 Willam-Warnke(W-W)五參數模型的適用于混雜纖維混凝土的受壓強度破壞準則;其 特征在于:數學表達式如下：其中，eHFU，0)表示混雜纖維混凝土在某一靜水壓力（ξ)下不同Lode角（Θ)的破壞面方 程;f?為普通混凝土的單軸抗壓強度；氣分別為混雜纖維混凝土拉、壓子午線上的 偏應力，e嚴￡嚴=^^%，η。為纖維影響系數，用以表征纖維的摻入對破壞面的影響； 系數ao，ai，a2，bo，bi，b2為普通混凝土材料常數。2. 根據權利要求1所述的混雜纖維混凝土受壓強度破壞準則的建立方法，其特征在于： 通過特殊的參數標定方式，引入纖維對拉、壓子午線上偏應力的影響系數％、η。;所述纖維影 響系數η。通過混雜纖維混凝土與普通混凝土單軸受壓試驗值的比值得到;所述纖維影響系 數％通過旋轉拉子午線，使其某特定中間子午線經過三軸強度試驗對應的實測值得到。3. 根據權利要求1或2所述的混雜纖維混凝土受壓強度破壞準則的建立方法，其特征在 于:將纖維影響系數％，η。與纖維特征值Af進行擬合：其中，<1=%,1(1^1/杈1)，為混雜纖維中某一纖維的纖維特征值，1 1為纖維體積參 數，If,i為纖維長度，du為纖維直徑;mmm。,別為該纖維對混雜纖維混凝土受壓破壞面 的影響比重，為混雜纖維混凝土各種纖維特征值的加權和。
【專利摘要】本發明公開了一種混雜纖維混凝土受壓強度破壞準則的建立方法。該發明基于經典的W-W五參數模型，通過特殊的參數標定方式，引入纖維對拉、壓子午線上偏應力的影響系數<i>ηt</i>，<i>ηc</i>，并將其與纖維特征值<i>λf</i>進行擬合，最終得到可適用于混雜纖維混凝土的受壓強度破壞準則。本方法理論基礎成熟、原理簡介明了、計算步驟方便，特別是其適用性強，可用于確定摻有多種纖維、多種混摻方式的纖維混凝土的受壓破壞屈服面，計算結果滿足科學研究或工程應用的需要。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105678018
【申請號】CN201610083832
【發明人】池寅, 徐禮華, 黃樂, 孟寬, 蘇潔
【申請人】武漢大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月5日