混凝土受压力学性能统一计算方法_余志武

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!#$ C !#$% &’ 文献 D & E ’+ >: ’+ >: ’+ >: ’+ >: ’+ >: 式 F&G 式 F"G ’+ ><" ’+ >;! ’+ >:: ’+ >!= ’+ >!" ’+ >9; ’+ >9& ’+ >"; ’+ >"" ’+ >&= ’+ >&: ’+ >&" ’+ >’> ’+ >’;
则尚未见到相关的文献。 对于 ?&’’ 以上的混凝土， 本文通过对国内研究资料的重分析，建议尺寸换 算系数的统一计算式 F 图 & G
’K >: （ !#$ J &K &< ! #$% "） &’ M ’K < 表 & 列出了按式 F " G 计算的不同混凝土强度等级
D " E 的计算结 的尺寸换算系数， 显见式 F " G 与文献 D & E 、 果有较好的协调性。
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混凝土受压力学指标
尺寸换算系数 根据我国现行规范，混凝土强度等级是用龄期为
而在具体的工程 "= 天边长 &:#I 的立方体试件测定的， 实践中， 经常采用边长 &’#I 的立方体试件进行测定。 由 于混凝土的非匀质脆性特点以及试验机刚度不够大， 存 在着尺寸效应， 边长 &’#I 的立方体试件的强度 !#$% &’ 要 高于边长 &:#I 的立方体试件的强度 !#$， 这种变化随强 度的提高而增大。 对于 ?;’ 以下的混凝土， 文献 D & E 在大 量试验的基础上，建议 !#$ C !#$% &’ 取值为 ’+ >:；对于 文献 D " E 采用如下计算式 ?;’ @ ?&’’ 的混凝土， !#$ !#$% &’ J ’K >& L & !#$% &’ （ &）
@ 中南大学 土木建筑学院， 湖南长沙 !"99BC A
摘要： 目前国内对普通混凝土 @ D>9 以下 A 、 高强混凝土 @ D>9 E D"99 A 和超高强混凝土 @ D"99 以上 A 的力学性能指标采用分 区描述， 导致不同计算公式在分区边界处计算结果误差较大， 且适用性较差。本文通过对国内大量的普通混凝土、 高强混 凝土和超高强混凝土轴心受压试验研究资料的重分析发现混凝土强度等级在 D"9 E D"!9 范围时其各力学性能指标均具 有连续变化规律。本文基于统计分析方法， 提出了适用于各种混凝土强度等级的尺寸换算系数、 轴心抗压强度、 弹性模量、 轴心受压峰值应变和混凝土轴心受压应力 F 应变全曲线等统一计算公式，其计算结果与实测结果吻合较好。本文研究成 果对进一步开展混凝土结构的非线性有限元分析和设计具有参考价值。 关键词：混凝土 G 力学性能 G 应力 F 应变曲线 中图分类号：HI:BC6 94 文献标识码：<

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注：假设 ?&’’ 以上的混凝土尺寸效应仍服从 ?;’ @ ?&’’ 的混凝土 尺寸效应的规律。
的提高， 裂缝的贯通与峰值应力越来越接近， 裂缝的开 展、 贯通直至破坏越来越快。从破坏面上看， 由粗骨料 胶结面破坏逐步过渡到穿越粗骨料破坏，破坏时常有 混凝土碎片崩出， 并伴有崩裂的声响。 混凝土轴压强度 试验的破坏过程随混凝土强度等级的提高而表现出更 大的脆性。 关于混凝土轴心抗压强度的研究， 国内外已 展开大量的工作 D &% 9% : E 。对 ?;’ 以下混凝土我国现行规 范 NO:’’&’—"’’" D &! E 采用 （ !# J ’+ <; !#$ F AB/ G 9） 文献 D : E 在总结 ?:’ @ ?>’ 混凝土研究成果的基 础上， 提出 （ !# J M &"+ 9& L &+ ’&: !#$ F AB/ G !） 按式 F 9 G 计算时， 按 对 ?;’ 混凝土， !# J !:+ ;AB/； 式 F ! G 计算时， 两者误差达 ;+ ;P ， 显然 !# J !=+ :>AB/， 不合理。 通过对图 " 所示国内大量试验资料重分析， 可 得到混凝土轴心抗压强度计算公式统一表达式
图&
混凝土的尺寸换算关系
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轴心抗压强度 图 " 显示了国内大量混凝土轴心抗压强度试验结
图" ()*+ " 混凝土 !# 与 !#$ 关系曲线 ,-./0)1234)5 6-07--2 !# /28 !#$
果。 由图可见， 混凝土轴心抗压强度几乎与其立方体抗 压强度成比例增加。 试验还表明， 随着混凝土强度等级 !"
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前言
迄今为止， 国内外对混凝土轴心受压的力学性
程完全对应， 适用范围较广泛。然而， 国内外学者在研 究混凝土时，通常将混凝土分为普通混凝土 @ D"9 E 高强混凝土 @ D>9 E D"99 A 和超高强混凝土 @ D"99 D>9 A 、 以上 A ， 并对各种混凝土的基本力学性能指标分区建立 不同的计算公式，由此导致混凝土的基本力学性能指 标在分区边界处的计算结果误差较大， 显然， 这不仅引 起物理概念的混淆，还给混凝土结构理论分析带来麻 烦。 本文通过对国内大量的普通混凝土、高强混凝土 和超高强混凝土的基本力学性能试验研究资料的重分 !"
第 4! 卷第 ! 期 499: 年 ; 月 文章编号： "999 = >;>? @ 499: A 9! = 99!" = 9>
建 筑 结 构 学 报 #$%&’() $* +%,)-,’. /0&%10%&23
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混凝土受压力学性能统一计算方法
余志武 7 丁发兴
,4’ （ 5 123 6 !# 9 (+ ! ! #$ 0） 5!6、 5 0 6 在其适用范围内不同 表 / 显示了式 5 " 6 、
对于 &’( H &)(( 混凝土， 文献 I 0 J 和文献 I / J 分别建议 了下列计算公式
(K ""(! 5 )(! 123 6 "# 9 )K (((/ ! #$ "# 9 5 (K !0) !#$ 8 (K 0 6 5 )(! 123 6
析，提出了适用于各种混凝土强度等级的尺寸换算系 数、 轴心抗压强度、 弹性模量、 抗压峰值应变和混凝土 单轴抗压应力 H 应变全曲线等力学性能指标的统一计 算公式。
!#$% &’ AB/ "’ 9’ !’ :’ ;’ <’ =’ >’ &’’ &&’ &"’ &9’ &!’ &:’
表!
尺寸换算系数计算值的比较
能已进行了大量的试验研究， 取得了丰富的研究成 果 ] "7 :7 C7 B7 ;7 "" E ": ^ ； 尤其是过镇海 ] ; ^ 教授提出的混凝土单 轴受压应力 F 应变全曲线表达式形式简单、物理意义
基金项目： 国家自然科学基金资助项目 @ C99B;99B A 。 作者简介： 余志武 @ "?CC = 收稿日期： 4994 年 ; 月 A， 男， 湖南临湘人， 教授。
轴心抗压强度与立方体抗压强度比值
5,6 （ -）
本文根据国内一些单位的实测数据，提出了轴心 抗压强度的统一计算式
)4" （ 5 123 6 "# 9 .0(( ! #$ .） 表 " 中列出了国内 !00 组混凝土弹性模量实测值
与计算值之比的统计结果。 从图 " 和表 " 中可以看出， 对 &’( 以上的混凝土， 式 5 ’ 6 H 5 - 6 的计算结果与实测结果吻合较差， 式 5’6 5 6 5 6 的计算结果偏小， 而式 , 、 式 - 的计算结果偏大， 本 文建议的计算公式 5 . 6 计算的混凝土弹性模量与实测 值较接近。
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