混凝土轴心抗拉试模的合理性设计与研究
混凝土结构中的轴心受力设计规范
混凝土结构中的轴心受力设计规范一、前言混凝土结构是一种广泛应用于建筑和工程领域的结构形式，其承载能力直接影响着结构的安全性和稳定性。
轴心受力是混凝土结构中最常见的受力形式之一，因此轴心受力设计规范的制定和实施对于保障混凝土结构安全具有重要意义。
本文旨在介绍混凝土结构中的轴心受力设计规范，以供设计人员和施工人员参考。
二、轴心受力基本概念轴心受力是指在混凝土结构中，受力构件的受力方向与其截面的几何中心轴线重合，并且不产生弯矩和剪力的受力形式。
轴心受力的表现形式有压力和拉力两种，分别对应着受力构件的截面处于压缩状态和拉伸状态。
轴心受力在设计中的重要性体现在：首先，轴心受力是混凝土结构中最常见的受力形式，因此设计人员需要对其进行充分的考虑；其次，轴心受力对于混凝土结构的承载能力起着至关重要的作用，因此需要进行合理的设计和计算。
三、轴心受力设计规范1.设计依据轴心受力设计应符合国家相关标准和规范的要求，包括《混凝土结构设计规范》、《钢筋混凝土结构设计规范》等。
设计应根据受力构件的实际情况，选择合适的设计方法和计算模型。
2.截面尺寸设计轴心受力构件的截面应满足强度和稳定性的要求。
截面尺寸的设计应根据受力构件的受力性质、荷载大小和受力材料的强度参数等因素进行综合考虑。
设计时应注意以下几点：（1）截面尺寸的选择应满足受力构件的受力性质，例如在计算压力构件时，截面应选择合适的高度和宽度，以满足截面的受压强度要求。
（2）截面尺寸的选择应满足结构的稳定性要求，例如在计算高层建筑中的柱子时，应考虑柱子的稳定性，选择合适的截面尺寸。
（3）截面尺寸的选择应满足混凝土的工艺要求，在实际施工中应能够顺利施工，避免出现混凝土裂缝、变形等问题。
3.材料性质轴心受力构件的设计应根据受力材料的强度参数进行计算。
设计时应注意以下几点：（1）混凝土的强度参数应根据混凝土的强度等级确定，例如C30、C40等。
（2）钢筋的强度参数应根据钢筋的规格和强度等级确定，例如HRB400、HRB500等。
超高性能混凝土轴心受拉力学性能试验研究
超高性能混凝土轴心受拉力学性能试验研究胡翱翔;梁兴文;于婧;史庆轩;李林【摘要】为了研究钢纤维掺量对超高性能混凝土(UHPC)轴心受拉力学性能的影响,设计、制作了纤维掺量为0％～5％的6组8字型单轴受拉试件,标准养护28 d后进行单轴拉伸试验,得到了不同纤维掺量UHPC单轴受拉应力应变全曲线;分析了钢纤维掺量对UHPC抗拉强度、峰值应变以及受拉韧性的影响.试验结果表明:在不影响UHPC工作性能的前提下,纤维掺量可达到5％,其抗拉强度为8.50 MPa,对应的应变为1619με;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的抗拉强度、峰值应变、抗压强度以及受拉韧性均逐渐提高.最后依据试验数据建立了UHPC单轴受拉本构方程.试验结果可为UHPC材料的工程应用提供参考.【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(045)009【总页数】8页(P30-37)【关键词】单轴拉伸试验;超高性能混凝土;纤维掺量;抗拉强度;本构方程【作者】胡翱翔;梁兴文;于婧;史庆轩;李林【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055;陕西建研结构工程股份有限公司,陕西西安 710082【正文语种】中文【中图分类】TU502.6超高性能混凝土(UHPC)具有强度高、延性好以及耗能能力强等特点，是目前国内外研究较多的土木工程材料之一.UHPC是在水泥砂浆基体中加入纤维，改善混凝土的抗拉强度、延性和耗能能力.如活性粉末混凝土[1-8](RPC)、工程化的水泥基复合材料[9-10](ECC)等，但是这种材料的抗拉强度仍然不高，仅为其抗压强度的1/20～1/25[6]左右.为了进一步提高UHPC的抗拉强度、延性以及耗能能力，学者们提出了不同的解决方案，如采用混杂纤维，充分发挥不同纤维之间的组合作用，提高UHPC的抗拉强度和延性.混杂纤维包括两种方式：一种是钢纤维和有机纤维组合[11]，这种方式可以提高UHPC抗拉强度和延性，但是抗压强度较低；另一种是采用不同尺度钢纤维组合[12]，这种方式同样可以提高UHPC的抗拉强度、延性以及耗能能力，但是大尺度钢纤维搅拌时容易结团，影响UHPC的工作性能，所以纤维掺量一般较低，提高作用有限.另外一种方案是采用大掺量短细钢纤维，这种方法不仅可以提高UHPC抗拉强度、延性以及耗能能力，同时不影响UHPC的工作性能.相关研究[13]表明：纤维掺量较大时可以提高钢筋与混凝土之间的黏结性能.关于这种大掺量短细钢纤维UHPC，国外已有相关的研究和应用.1988年Bache[13]发明了密实增强复合材料(CRC)，它是由水泥砂浆基体加上短细钢纤维组成，钢纤维的体积掺量通常在6%左右，长度不超过6 mm，直径≤0.2mm.CRC材料的开裂强度高，短纤维在混凝土受拉过程中可以有效地限制微观裂缝的产生和开展，延迟混凝土开裂；CRC强度高(高温养护条件下强度超过150 MPa)、硅灰和纤维掺量大的特性，极大地提高了CRC材料的黏结强度[14]，故将CRC材料运用于结构中时，可以减小保护层厚度和钢筋间距，保护层厚度通常取10～15 mm[14-15]；CRC材料构件能够配置大量的钢筋以改善结构的延性.CRC可应用于桥梁结构构件、装配式构件之间的连接材料，可制作预制楼梯、预制阳台，以及抗冲击、抗爆等结构[14, 16] .但是国内外关于CRC材料的受拉力学性能鲜有报道.关于混凝土轴心受拉试验，国内外并没有统一的标准试件，轴心受拉试件形状主要有8字型、薄板型、切口或不切口的棱柱体或圆柱体试件等， Wille等[17]详细列出了国内外轴心受拉试验采用的试件形状及其试件尺寸，并且根据混凝土轴心受拉性能的不同，文中给出了建议的试件形状.本文依据Wille等的建议将试件形状定为8字型.国内对UHPC的单轴受拉力学性能研究相对较少，杨志慧[5]和原海燕[6]自行设计8字型试件，采用加大试件端头两端提拉的方法研究了钢纤维体积掺量从0增加至2%时，对RPC的单轴受拉力学性能的影响，试验测得RPC受拉应力-应变全曲线并建立了RPC单轴受拉本构方程.李莉[4]采用在RPC中插入钢筋的方法研究了一组钢纤维掺量为2%的RPC单轴受拉力学性能等.罗百福[7]通过单轴拉伸试验研究了RPC在不同温度下的单轴受拉力学性能，建立了RPC抗拉强度与温度的关系.本文拟研究单掺短细钢纤维UHPC的轴心受拉力学性能.通过单轴拉伸试验，研究钢纤维掺量对 UHPC抗拉强度、峰值应变和受拉韧性的影响，建立UHPC抗拉强度与立方体抗压强度之间的关系，并根据试验结果建立UHPC单轴受拉本构方程.1 试验概况1.1 试件设计由于UHPC材料的单轴拉伸试验没有相关规范，试件尺寸也没有统一的标准，本文在参考国内相关文献后，自行设计“8”字型试件及夹具，采用加大端头两端提拉的方法，对不同纤维掺量UHPC材料的轴拉力学性能进行试验，试件正面尺寸如图1所示，试件厚度为130 mm.关于试件尺寸对试验结果的影响， Nguyen等[18]研究了量测长度、截面面积、试件体积和厚度对UHPC轴心受拉力学性能试验结果的影响，试验结果表明：峰值应变、耗能等对尺寸效应比较敏感，但是尺寸效应对抗拉强度影响不大.本文所用UHPC与Nguyen等类似，尺寸效应的影响是相似的.图1 试块尺寸Fig.1 Measurement of the specimen1.2 配合比及试件制作根据前期UHPC材料性能试验结果，综合考虑其抗压强度和工作性能两项指标，确定的配合比(质量比)为：水泥∶水∶硅灰∶石英砂∶减水剂=1.00∶0.23∶0.26∶1.26∶0.03，钢纤维体积掺量为0%～5%，对应的编号为1～6，共6组试验.试验所用钢纤维长度为7 mm，等效长径比为39，表面镀黄铜的圆柱形直钢纤维，纤维抗拉强度为2 850 MPa.每组制作3个8字型受拉试件，并预留3个100 mm×100 mm×100 mm立方体受压试块.UHPC搅拌完成之后先进行坍落度试验，检验UHPC的工作性能；随后装进预先刷好脱模剂的试模中，并在振动台上振捣2 min，振动频率为50 Hz.试件成型时为水平浇筑，为模拟实际结构中钢纤维的随机取向状态，浇筑时完全按照实际施工流程进行，未对纤维取向进行专门研究.试块制作完成之后用湿布覆盖UHPC表面，室温养护36 h之后脱模.随后放进标准养护室(温度20±5 ℃，相对湿度≥95%)养护至28 d龄期取出，放置室内自然养护直至试验.1.3 试验加载装置及加载过程试验在100 kN微机控制电子万能试验机(CMT 5105)上进行.本文根据试件形状自主设计了夹具，夹具应保证几何对中，防止偏心.夹具上、下两端采用销钉与试验机相连，夹头与连接杆之间采用铰接方式连接.试验时先将上、下夹具安装就位，然后将试件放进夹具夹头之间，保证试件处于中心位置，防止加载过程中试件产生偏心；同时在试件前、后面各安装一个电子引伸计测量试件的竖向变形，取两个引伸计的平均值计算试件的竖向变形以减小可能产生的偏心影响.试验全程采用位移控制加载，加载速率为0.05 mm/min.加载装置如图2所示.图2 单轴拉伸试验加载装置Fig.2 Apparatus for the uniaxial tensile test为了反映试验过程中偏心的影响，分别用试件前后两个电子引伸计读数作应力-应变曲线，峰值荷载前试件的应力-应变曲线如图3所示.从图3中可知：试件刚开始加载阶段两个引伸计读数几乎一样，说明试件偏心很小；在试件开裂之后两者读数差值变大，但仍较小，说明这种试验方法可以使试件基本处于轴心受拉状态.με图3 峰值前两个引伸计应力-应变曲线Fig.3 Pre-peak stress-strain curvesfor two extensions1.4 试验破坏过程根据纤维掺量的不同，试件破坏过程分为3种情况：不掺纤维、纤维掺量为1%以及纤维掺量大于1%．下面分别就这3种情况说明试验破坏过程.纤维掺量为0%时，试件开始受力后，应力-应变曲线近似呈线性增长；达到峰值荷载时，承载力突然下降到零，并伴随“砰”的一声巨响，试件从变截面处断裂成上、下两截，加载过程结束.试验机仅记录到应力-应变曲线的上升段，试件呈现明显的脆性破坏特性.纤维掺量为1%时，在峰值荷载之前和不掺纤维的UHPC现象类似，应力-应变曲线近似呈线性增长；超过峰值荷载后，承载力突然下降至峰值荷载的40%～50%，并保持这个承载力不变，同时试件表面开始出现一条宏观裂缝，裂缝宽度约1 mm；随着加载过程的继续，纤维不断被拔出，并发出“哧哧”的声音，试件裂缝两侧在钢纤维的桥接作用下，荷载稳定在峰值承载力的40%～50%，一直到裂缝即将贯穿整个截面；最后由于试件变形过大，停止加载.试件在刚过峰值荷载时呈现脆性破坏趋势，但是随着加载的继续，纤维逐渐发挥作用，试件承载能力保持稳定，峰值荷载过后试件呈明显的韧性破坏特征.纤维掺量为2%～5%的试件受力和变形破坏过程较为相似，均呈现明显的韧性破坏特征，这里仅以纤维掺量为2%的试件为例进行说明.纤维掺量为2%时，在峰值荷载之前，应力-应变曲线近似呈线性增长，试件变形较小；峰值荷载之后，试件表面开始出现宏观裂缝，由于裂缝截面处纤维的桥接作用使试件承载力没有迅速下降；随着钢纤维逐渐被拔出，并发出“哧哧”的声音，试件承载力缓慢下降，但是试件变形增长较快，直至试件承载力下降至峰值荷载的30%左右或者裂缝即将贯穿整个截面时停止加载，试件呈明显的韧性破坏特征.各组试件最后的破坏状态如图4所示.从图4中裂缝的形状来看，不掺纤维以及纤维掺量较小时，试件破坏时，裂缝截面基本呈一条平整的直线；随着纤维掺量的增加裂缝逐渐变成折线状，这也从侧面反映出纤维掺量的增加极大地改善了UHPC 的受拉韧性.图4 试件最后破坏形态Fig.4 Failure mode of the uniaxial tensile test1.5 试验结果表1列出了各组试验实测的坍落度值、抗拉强度平均值、峰值拉应变平均值以及抗压强度平均值.从表1中可以看出：1)随着纤维掺量的增加，抗拉强度和峰值应变都明显提高．即纤维掺量从0%增加到5%时，抗拉强度和峰值应变分别增加79%和1 090%，纤维对抗拉强度、延性的增强效果显著.2)随着纤维掺量的增加，UHPC坍落度值逐渐降低．即纤维掺量从0%增加到5%，坍落度值仅降低18%，表明这种UHPC可以在不影响工作性能的前提下实现纤维大掺量.3)随着纤维掺量的增加，UHPC抗压强度逐渐提高，纤维掺量从0%增加到5%，抗压强度提高了31%.表1 单轴拉伸试验试验结果Tab．1 Results of the uniaxial tensile test编号纤维掺量/%坍落度/mm抗拉强度/MPa峰值应变/με抗压强度/MPa102754.484.864.954.76136100.18212705.285.255.595.37188113.6232 2635.875.735.215.60235115.51432556.286.516.306.37356122.49542477.63—7.457.54500127.3365225—8.448.578.501 619131.272 试验结果分析2.1 纤维掺量对抗拉强度影响分析根据上述试验结果，在纤维掺量-抗拉强度坐标系中绘制数据点，如图5(a)所示.由图5可见，UHPC的抗拉强度与纤维掺量之间近似呈线性关系，故采用线性关系模拟二者之间的关系.根据本文以及国内外文献[5-7]、[11]中的35组数据(文献[5-7]、[11]中钢纤维的长径比分别为：55、65、59和60)进行统计回归分析，可得抗拉强度与纤维掺量之间的关系式为：ftu=ft0(1+4.746×(1)式中：ftu为UHPC抗拉强度(MPa)；ft0为不掺纤维UHPC抗拉强度(MPa)；lf、df分别为钢纤维长度和直径；Vf为钢纤维体积掺量.拟合曲线如图5(a)所示，式(1)的计算值与试验值对比如图5(b)所示，计算值与试验值之比的平均值为0.90，变异系数为0.22.纤维体积掺量/%(a)试验值试验值/MPa(b)计算值与试验值对比图5 抗拉强度与纤维掺量之间的关系Fig.5 Relationship of the uniaxial tensile strength versus fiber content采用式(1)对本文6组试验分别计算抗拉强度，并与试验值进行对比，见表2．计算值与试验值之比的平均值为1.02，变异系数为0.05.由表2可见按照式(1)的计算结果与本文试验结果较为接近.表2 抗拉强度计算值与试验值比较Tab．2 Comparison of calculation results and test results编号试验值/MPa计算值/MPa计算值/试验值14.764.761.0025.375.441.0135.606.121.0946.376.801.0757.547.470.9968.50 8.150.962.2 峰值应变与抗拉强度的关系根据上述试验结果，在抗拉强度-峰值应变坐标系中绘制数据点，如图6(a)所示.由图6可见，UHPC的峰值应变与抗拉强度之间近似呈幂函数关系，故采用幂函数关系模拟二者之间的关系.根据本文试验数据进行统计回归分析，可得峰值应变与抗拉强度的关系式如下：εtp=(3.01×(2)式中：εtp表示峰值应变；ftu表示抗拉强度(MPa).拟合曲线如图6(a)所示，式(2)计算值与试验值对比如图6(b)所示.峰值应变计算值与试验值之比的平均值为1.00，变异系数为0.28.抗拉强度/MPa(a)试验值试验值ε/10-6 (b)计算值与试验值对比图6 峰值应变与抗拉强度之间的关系Fig.6 Relationship between the peak tensile strain and tensile strength2.3 各组试件的受拉韧性图7所示为各组试验的平均应力-应变曲线(应变值固定，取每组3个试件应力平均值得到).从曲线中可以看出：随着纤维掺量的增加，UHPC抗拉强度逐渐增加，应力-应变曲线下包围的面积逐渐增大，表明UHPC抗拉韧性增大，试件由脆性破坏转化为韧性破坏.高丹盈等[19]建议韧性的大小可以从应力-应变曲线达到最大荷载以前的面积反映，或者从达到某一规定的挠度值以前的面积求得，这个挠度值取决于使用中允许的开裂程度.《混凝土结构设计规范》[20]中规定，在正常使用极限状态下，一般受弯构件的裂缝宽度限值为0.2 mm.本次试验量测标距为80 mm，对应应变为0.25×10-2，本文以此为依据计算各组试件平均应力-应变曲线下包围的面积，分析纤维掺量对UHPC受拉韧性的影响，计算结果如图8所示.ε/%图7 各组试验平均应力-应变曲线Fig.7 Average curves of the uniaxialtensile test纤维掺量/%图8 各组试验韧性分析Fig.8 Toughness analysis of the uniaxial tensile test从图8中可以看出：随着纤维掺量的增加，应力-应变曲线下包围的面积逐渐增大，即试件的受拉韧性逐渐增大.其中纤维掺量为0%时试验没有得到曲线下降段，所以计算面积与实际面积相比较小；纤维掺量从1%逐渐增加到5%，曲线包围面积的增长率分别为134%、14%、20%和14%.3 单轴受拉本构模型本文采用在峰值点连续的两个方程分别描述受拉应力-应变曲线的上升段和下降段，以第5组试验为例分析试件上升段和下降段曲线形状.图9为第5组试件归一化的平均应力-应变全曲线.试验上升段曲线向下凸，是因为试件和仪器之间的空隙，理论上试验曲线应是向上凸，所以本文采用如图所示的曲线形式进行模拟，图中粗实线为拟合曲线，细实线为试验曲线，在分析和比较之后，采用下列方程分别表示上升段和下降段：(3)式中：,εtp表示峰值应变；ftu表示抗拉强度.x(a)上升段曲线x(b)下降段曲线图9 第5组归一化平均应力-应变曲线Fig.9 Normalized average stress-strain curve of the 5th group3.1 升段方程系数的确定由式(3)的第1式，求导得:(4)上升段满足下列边界条件：1)曲线通过原点，即x=0时，y=0；2)曲线在原点的斜率等于初始弹性模量，即;3)曲线通过峰值点且有极大值，即x=1时，y=1，同时满足由上述4个边界条件求得：，B=A-1,式中：Ec、E0分别表示初始弹性模量和峰值点割线模量，根据试验数据得：.604所以上升段表达式为：(5)3.2 降段方程系数的确定由式(3)的第2式，求导得：(6)下降段方程自然满足如下边界条件：x=1时，y=1，x→∞时，y→0，→0考虑到与普通混凝土拉伸应力-应变曲线方程的协调问题，对于钢纤维混凝土，参数β参考过镇海[21]研究结果取1.7.参数α是与UHPC基体性能和钢纤维掺量相关的参数，由于没有UHPC材料相关的经验值可供参考，本文通过不同α取值下的曲线与试验平均应力-应变曲线对比确定.图10为α=0.025时拟合曲线与试验第1～6组归一化平均应力-应变曲线对比图，粗实线为拟合曲线，细实线为试验归一化的平均应力-应变曲线.第1组为素混凝土组，由于试验机刚度不足，未能测得应力-应变曲线的下降段；第2组纤维掺量为1%，由于试验机刚度不足以及试验加载速率较大，峰值过后荷载突然下降，没有测得下降段初始阶段；纤维掺量超过1%后可以测得完整的应力-应变曲线.从图中对比曲线可见，α=0.025时拟合曲线与试验曲线吻合程度较高.3.3 本构方程综上所述，UHPC单轴受拉本构关系如下：(7)x图10 各组本构曲线拟合Fig.10 Fitting curves of the constitutive curves4 结论1)单轴拉伸试验结果表明：在保证工作性能的前提下，UHPC纤维掺量可以达到5%，坍落度值为225 mm，随着钢纤维掺量的增加，UHPC的抗拉强度、峰值应变以及韧性都得到提高.2)依据相关试验数据建立了UHPC抗拉强度与纤维掺量、峰值应变与抗拉强度之间的关系，并分析了纤维掺量对受拉韧性的影响.3)根据试验结果采用分段函数的形式建立了UHPC单轴受拉本构关系.参考文献【相关文献】[1] 何峰，黄政宇. 200～300 MPa活性粉末混凝土(RPC)的配制技术研究[J]. 混凝土与水泥制品，2000(4)：3-7.HE F, HUANG Z Y. 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c30的轴心抗拉强度设计值
c30的轴心抗拉强度设计值摘要：一、了解C30混凝土的基本特性二、轴心抗拉强度设计值的计算方法三、C30混凝土轴心抗拉强度设计值的具体数值四、影响轴心抗拉强度设计值的因素五、实际应用中的注意事项正文：**一、了解C30混凝土的基本特性**C30混凝土是一种强度等级为30MPa的混凝土，其抗压强度、抗拉强度等性能指标均有一定的规定。
在工程设计中，了解混凝土的基本特性是至关重要的一步。
**二、轴心抗拉强度设计值的计算方法**根据我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010）的规定，C30混凝土的轴心抗拉强度设计值可以通过以下公式进行计算：f_t = fck / 1.4其中，f_t表示轴心抗拉强度设计值，fck表示轴心抗压强度标准值。
**三、C30混凝土轴心抗拉强度设计值的具体数值**根据上述公式，我们可以得到C30混凝土轴心抗拉强度设计值约为2.31MPa。
**四、影响轴心抗拉强度设计值的因素**轴心抗拉强度设计值受到多种因素的影响，如水泥类型、水泥用量、骨料类型和混凝土的浇筑方式等。
在实际工程中，合理调整这些因素可以提高轴心抗拉强度设计值。
**五、实际应用中的注意事项**在实际应用中，设计人员需要根据工程的具体条件，合理选择混凝土的强度等级。
同时，要充分了解混凝土的基本性能和规范要求，确保结构的安全性和稳定性。
此外，在施工过程中，要注意混凝土的浇筑方法、养护措施等方面，以保证混凝土的性能达到设计要求。
总之，C30混凝土的轴心抗拉强度设计值是工程设计中关键的一项指标。
通过掌握计算方法和影响因素，我们可以更好地保证结构的安全性和稳定性，为工程质量提供保障。
基于混凝土拉伸试验的本构关系研究
基于混凝土拉伸试验的本构关系研究一、研究背景混凝土是一种重要的建筑材料，其力学性能的研究对于建筑结构的设计和安全具有重要意义。
混凝土材料的本构关系是描述材料在外力作用下的应力-应变关系的数学模型，是混凝土力学研究的基础。
混凝土的本构关系包括弹性阶段和裂缝形成阶段两个部分。
弹性阶段的本构关系可以采用线性弹性模型来描述，而裂缝形成阶段的本构关系则需要考虑混凝土的非线性特性，一般采用理论模型或经验公式进行描述。
本文将重点探讨混凝土拉伸试验的本构关系研究。
二、试验方法混凝土材料的本构关系研究需要进行拉伸试验。
拉伸试验可以通过单轴拉伸试验或双轴拉伸试验进行。
单轴拉伸试验是将混凝土试样在一定载荷下进行拉伸，测量试样的应变和应力，得到应力-应变曲线。
双轴拉伸试验则是在两个方向上施加力，使试样受到拉伸，同样可以得到应力-应变曲线。
三、实验结果通过单轴拉伸试验得到的混凝土应力-应变曲线如图1所示。
在拉伸过程中，混凝土先达到最大应力点，然后逐渐出现裂缝，应力开始下降。
当裂缝发展到一定程度时，应力急剧下降，试样失效。
图1 混凝土单轴拉伸试验应力-应变曲线根据拉伸试验得到的应力-应变曲线，可以得到混凝土的本构关系。
对于弹性阶段，混凝土的应力-应变关系可以采用线性弹性模型描述，即应力与应变成正比关系；而对于裂缝形成阶段，则需要根据试验数据拟合出合适的本构模型。
四、本构模型常用的混凝土本构模型有线性弹性模型、双曲正弦模型、双曲正切模型、抛物线模型和矩形双曲线模型等。
本文将采用矩形双曲线模型进行本构关系拟合，该模型具有简单易行、计算方便的特点。
矩形双曲线模型的数学表达式为：$$\sigma=\frac{\sigma_{c}}{a}\left(a \varepsilon-\frac{a\varepsilon^{2}}{2}\right)\left(\frac{a \varepsilon}{2}-\varepsilon_{0}\right)+\sigma_{c} \quad(\varepsilon \leqslant a) $$$$\sigma=\sigma_{t}+\frac{\sigma_{c}-\sigma_{t}}{b}\left(\varepsilon-a-\frac{(a-\varepsilon)^{2}}{2 b}\right) \quad(\varepsilon>a)$$其中，$\sigma$为混凝土的应力，$\sigma_{c}$为混凝土的抗压强度，$\sigma_{t}$为混凝土的抗拉强度，$\varepsilon$为混凝土的应变，$a$为应变硬化系数，$b$为应变软化系数，$\varepsilon_{0}$为裂缝应变。
新型混凝土模板的设计与试验研究
新型混凝土模板的设计与试验研究一、引言混凝土模板一直是建筑施工中不可或缺的重要工具，而传统的木质模板存在重量大、易损坏、易变形等缺点，且难以实现高精度的施工要求。
因此，近年来，新型混凝土模板逐渐被引入到建筑施工中，以满足高精度、高效率、环保等多种要求。
本研究旨在设计一种新型混凝土模板，并进行试验研究，探究其性能和应用效果。
二、设计新型混凝土模板的方案1. 材料选择新型混凝土模板的材料选择应该考虑到其强度、韧性、耐久性和环保性等因素。
本研究选择采用玻璃钢材料作为模板的主体材料，因其具有轻质、高强、耐腐蚀、防水防潮等特点，能够有效提高模板的使用寿命和施工效率。
2. 结构设计新型混凝土模板的结构设计应该考虑到其稳定性和可操作性。
本研究设计了一种可拆卸、可重复使用的模板结构，由多个玻璃钢板拼接而成，中间加强筋使其更加坚固，同时便于拆卸和安装，提高了模板的可操作性。
3. 表面处理新型混凝土模板的表面处理应该考虑到其平整度和光滑度。
本研究在玻璃钢板表面采用特殊处理工艺，使其表面光滑平整，减少混凝土表面缺陷和波纹等问题，提高施工质量。
三、新型混凝土模板的试验研究1. 强度试验为了验证新型混凝土模板的强度，本研究进行了强度试验。
将模板悬挂在试验机上，施加不同的载荷进行拔出试验和弯曲试验。
试验结果表明，新型混凝土模板的强度符合设计要求，能够满足施工要求。
2. 环保性试验为了验证新型混凝土模板的环保性，本研究进行了环保性试验。
将模板浸泡在水中，观察其变化和溶解情况。
试验结果表明，新型混凝土模板不会产生任何有害物质，具有良好的环保性。
3. 使用效果试验为了验证新型混凝土模板的使用效果，本研究进行了使用效果试验。
将模板应用于实际建筑施工中，观察其使用效果和施工效率。
试验结果表明，新型混凝土模板能够有效提高施工速度和施工质量，且具有良好的可重复使用性和可操作性。
四、结论本研究设计了一种新型混凝土模板，采用玻璃钢材料作为模板的主体材料，设计了可拆卸、可重复使用的模板结构，采用特殊处理工艺使其表面光滑平整。
混凝土材料力学性能模拟研究
混凝土材料力学性能模拟研究一、前言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，在工程中扮演着重要的角色。
混凝土的力学性能对工程安全有着至关重要的影响，因此对混凝土的力学性能进行模拟研究是十分必要的。
本文将详细介绍混凝土材料力学性能模拟研究的原理。
二、混凝土的组成和力学性能混凝土是一种由水泥、砂、石子和水等原材料混合而成的材料。
混凝土的力学性能主要包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。
其中，抗压强度是混凝土最主要的力学性能指标。
混凝土的力学性能与其组成、配合比、固化时间等因素有着密切的关系。
三、混凝土材料力学性能模拟研究的方法混凝土材料力学性能的模拟研究可以采用多种方法，主要包括实验方法和数值模拟方法。
1.实验方法实验方法是混凝土材料力学性能研究的常见方法之一。
采用实验方法可以获得混凝土材料的真实性能数据。
常见的实验方法包括压缩试验、拉伸试验、剪切试验等。
其中，压缩试验是最常见的一种实验方法，可以测定混凝土的抗压强度。
拉伸试验和剪切试验可以分别测定混凝土的抗拉强度和抗剪强度。
实验方法可以为混凝土材料的力学性能提供准确的数据，但需要耗费大量的时间和金钱。
2.数值模拟方法数值模拟方法是一种计算机辅助的模拟方法。
数值模拟方法可以通过建立混凝土材料的数学模型来模拟混凝土的力学性能。
常见的数值模拟方法包括有限元分析法、离散元法、边界元法等。
其中，有限元分析法是最常见的一种数值模拟方法。
有限元分析法可以通过将混凝土材料分成许多小的单元来计算混凝土的力学性能。
数值模拟方法可以通过计算机模拟快速地获得混凝土材料的力学性能，但需要对混凝土材料的组成、力学性质等因素进行准确的描述和建模。
四、混凝土材料力学性能模拟研究的关键问题混凝土材料力学性能模拟研究中存在一些关键问题，需要特别注意。
1.建立准确的混凝土材料模型混凝土材料的力学性能与其组成、配合比、固化时间等因素有着密切的关系。
因此，在建立混凝土材料模型时需要对这些因素进行准确的描述和建模。
混凝土轴心抗拉强度标准值与设计值的关系(一)
混凝土轴心抗拉强度标准值与设计值的关系(一)混凝土轴心抗拉强度标准值与设计值的关系引言在建筑工程中，混凝土是一种常用的建筑材料，其轴心抗拉强度是评价混凝土抗拉性能的重要参数。
混凝土轴心抗拉强度标准值与设计值的关系是在设计和施工过程中必须要考虑的问题。
混凝土轴心抗拉强度标准值•混凝土轴心抗拉强度标准值是指在特定试验条件下，经过统计分析得到的关于混凝土轴心抗拉强度的设计值。
•混凝土轴心抗拉强度标准值是根据国家标准和规范要求制定的，具有一定的安全系数，用于保证混凝土结构在设计寿命内具有足够的安全性能。
混凝土轴心抗拉强度设计值•混凝土轴心抗拉强度设计值是在混凝土结构的设计过程中，根据设计要求和工程实际情况确定的，用于保证混凝土结构在使用过程中具有足够的安全性能。
•混凝土轴心抗拉强度设计值一般要考虑结构的荷载和使用要求，以及材料的性能参数等多种因素。
标准值与设计值的关系•混凝土轴心抗拉强度标准值是经过大量试验和统计分析得到的，具有一定的经验基础和安全保障，适用于一般的工程要求。
•混凝土轴心抗拉强度设计值是根据具体工程的设计要求和条件确定的，更加精确和可靠。
•在设计过程中，通常将混凝土轴心抗拉强度设计值设置为标准值的某个系数倍，以保证结构的安全性。
•标准值与设计值的关系取决于具体的标准和规范要求，以及工程的实际情况和设计师的经验等因素。
结论混凝土轴心抗拉强度标准值与设计值的关系是建筑工程设计中必须要考虑的重要问题。
标准值是根据试验和统计分析得到的，具有较高的可靠性和安全性；设计值则是根据具体工程要求和实际条件确定的，更加精确和可靠。
在设计过程中，一般会将设计值设置为标准值的某个系数倍，以保证结构的安全性。
这种关系需要根据具体情况进行综合考虑，合理确定设计值，以满足工程的要求。
混凝土结构中的轴心受力设计规范
混凝土结构中的轴心受力设计规范一、前言混凝土结构中的轴心受力设计规范是指在混凝土结构中，对于承受轴向荷载的构件进行设计时所需要遵循的相关规范。
本文将从轴心受力的基本概念、轴心受力设计的相关参数、轴心受力设计规范的适用范围和设计方法等方面进行详细的介绍，以期为混凝土结构轴心受力设计提供一定的参考。
二、轴心受力的基本概念轴心受力是指在混凝土结构中，在某种荷载作用下，构件沿着其纵向轴线方向产生的受力状态。
轴心受力的方向与构件的轴线方向一致，即轴心受力是指由构件轴向的内力所引起的受力状态。
轴心受力的大小由荷载的大小和构件截面的尺寸决定。
三、轴心受力设计的相关参数1.轴心受力的计算公式轴心受力的计算公式为：N = P / A，其中N表示轴向应力，P表示轴向荷载，A表示构件的截面积。
2.轴心受力的计算方法轴心受力的计算方法主要有两种，即强度设计法和极限状态设计法。
强度设计法是指根据荷载的大小和构件的尺寸来计算轴向应力，如果轴向应力小于混凝土的抗压强度，则构件符合强度要求。
极限状态设计法是指在荷载的作用下，构件所能承受的最大轴向应力不能超过混凝土的极限抗压强度，即构件的极限状态下轴向应力为极限抗压强度。
3.轴心受力的设计参数轴心受力的设计参数主要包括构件的轴向荷载、构件的截面尺寸、混凝土的抗压强度和构件的长度等。
四、轴心受力设计规范的适用范围1.适用范围轴心受力设计规范适用于各类混凝土结构中的轴向荷载构件，包括柱、墙等。
2.设计要求在轴心受力设计中，应满足以下设计要求：（1）构件的轴向应力不得超过混凝土的极限抗压强度。
（2）构件的轴向应力不得超过混凝土的屈服强度。
（3）构件的轴向应力应控制在一定的范围内，以保证构件的整体性能。
五、轴心受力设计方法1.构件截面尺寸的确定构件截面尺寸的确定是轴心受力设计的重要一步。
在确定构件截面尺寸时，应考虑混凝土的抗压强度、构件的荷载大小和构件的长度等因素。
根据构件的荷载大小和混凝土的抗压强度，可以计算出构件的最小截面尺寸。
试计算 c65混凝土轴心抗拉强度标准值ftk和设计值ft
试计算 c65混凝土轴心抗拉强度标准值ftk和设计值ft文章标题：混凝土轴心抗拉强度标准值ftk和设计值ft的计算序：前言在混凝土结构设计中，对混凝土轴心抗拉强度标准值ftk和设计值ft的计算是非常重要的，它直接影响着结构的安全性和可靠性。
本文将从深度和广度的角度，全面评估混凝土轴心抗拉强度标准值ftk和设计值ft的计算方法，并共享个人对这个主题的观点和理解。
一、混凝土轴心抗拉强度标准值ftk的计算1.1 混凝土轴心抗拉强度标准值ftk的定义混凝土轴心抗拉强度标准值ftk是指混凝土在受拉状态下的抗拉强度。
在混凝土结构设计中，ftk的计算是根据材料特性和实验数据来确定的。
1.2 ft在计算ftk时，需要考虑混凝土的等级、配合比、龄期等因素。
具体计算公式为：ftk = 0.30 * αcc * (100 * ρ)1/3，其中αcc为混凝土的等级系数，ρ为体积密度。
1.3 混凝土轴心抗拉强度标准值ftk的意义ftk的计算结果直接影响着混凝土结构的承载能力和受力性能。
准确计算ftk对于结构设计和工程施工具有非常重要的意义。
二、混凝土轴心抗拉强度设计值ft的计算2.1 混凝土轴心抗拉强度设计值ft的定义混凝土轴心抗拉强度设计值ft是指按照设计要求计算得出的混凝土轴心抗拉强度值。
通常设计值ft会考虑安全系数和实际工程应力等因素。
2.2 ft的计算方法在计算ft时，需要考虑使用条件、安全系数、荷载系数等多种因素。
具体计算公式为：ft = ftk / γc，其中γc为安全系数。
2.3 混凝土轴心抗拉强度设计值ft的意义设计值ft的计算是为了保证混凝土结构在受力状态下的安全可靠性。
它是结构设计和施工中必不可少的重要参数。
三、总结与回顾通过本文的全面评估，我们深入探讨了混凝土轴心抗拉强度标准值ftk 和设计值ft的计算方法，并明确了它们在混凝土结构设计中的意义。
在实际工程中，需要根据具体情况仔细计算ftk和ft，以确保结构的安全性和可靠性。
混凝土单轴直接拉伸受力分析
混凝土单轴直接拉伸受力分析混凝土单轴直接拉伸受力分析是混凝土结构力学中非常重要的实
验方法，它可以测定材料的拉伸模量、强度和风化抗力等性质。
混凝
土单轴直接拉伸受力分析是通过将混凝土标准试件拉伸，研究混凝土
的受力情况来测定它的力学性能的。
混凝土单轴直接拉伸实验首先要准备有充分的仪器与材料支撑，
一般要准备拉伸机，专用的拉伸床架，多功能编弹索加载机和破坏试
件机构等仪器设备。
其次要采用正确的拉伸方法。
材料拉伸是以均匀
分布的力量应用在样品上，加载线锥尖型，厚度为3~4mm，拉力均匀分布，持续加载力水平不变。
最后，还要进行合理的计算。
在进行拉伸实验时，要格外小心，及时保证安全。
应先检查实验
器械，正确调整，安装实验试件，并采用生成曲线图来表示受力情况，比较曲线图与理论分析值，得出合适的混凝土强度索加载曲线。
混凝土单轴直接拉伸受力实验可以研究材料的抗弯和抗压模量以
及抗弯强度和抗压强度之间的密切联系，特别是可以分析作用於混凝
土样品上的无限小断面的受力，以及材料一旦受力时破坏的状况，进
而用此深入研究材料的机械性能，为设计及混凝土特性的计算提供数据。
综上所述，混凝土单轴直接拉伸受力实验具有重要的研究价值，对于深入认识材料的机械特性及推动混凝土结构的设计有着重要的意义。
只有在采用各种正确的仪器和方法，通过拉伸实验充分研究混凝土材料的受力情况，才能够保证材料在使用中的安全，保证结构的正常抗力。
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混凝土轴心抗拉试模的合理性设计与研究①
王建东 陈捷 陈俊男 陈江南
（浙江工业大学建筑工程学院 浙江杭州 ３１ ００１ ４）
摘要：在对现有不同混曩土受拉试模进行分析与比较的基础上．针对现有各类模具存在的一些问题，提出更为合理的设计方案。并通过
试验来比对效果。结果表明：新设计的模具所制作的混凝土轴心受拉试件断面效果较好，数据离散性相对较小，对同类型的实验具有一定
的参考价值。
关键词：混凝土 轴・ 抗拉 模具设计
中图分类号：Ｔｕ ５ ０ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６７ ３—９ ７９ ５（２０１ ４）０３（ａ）一０ｌ ６ ５－０２
相比劈裂抗拉试验来测定混凝土的抗 拉强度，轴心抗拉试验的方法更为直接和 有效，它能直接而准确地测得混凝土轴心 抗拉强度值，也是获得单轴受拉应力一应 变关系曲线的唯一可行的方法＿１～ｉ。目前，规 范 常用的轴心抗托实验试什制作工艺比 较繁琐，对制作和施工时的要求比较高，在 试验时较难保证轴心受拉。因此，本文提出 了一种制作相对简单，但轴心抗拉比较容 易控制的模具，使得混凝土轴心抗拉实验 结果更为准确。 １现有混凝土轴心抗拉试件的制作种 类 目前混凝土抗拉试件设计常用的有内 埋式、粘贴式、外夹式ｉ大类 。 １．１内埋式 常用内埋式的试什设计见图ｌ 。在图１ （ａ）中，试什 两端火巾间小，正常情况Ｉ ， 断口会出现任截面较小处（图ｒ｝ｌ ｌ５月影部分）。 但此类设计的难点 丁拉环预埋。即拉环 应住浇筑试件时就要埋人，为保证同一轴 心．还须有支架来固定托环。可往往在实验 三 １００￣ ］００ 娟 Ｅ 一 １． § －Ｊ （ａ）预埋拉环式 时，很有可能拉环不在同一轴线上，造成实 验误差的增大。并且拉环的埋置深度也需 要相对精准，否则试件就可能破坏在拉环 处。图１（ｂ）中，该模具虽然试块制作简单，但 同样存在轴心较难对中的问题，并且在混 凝土振捣过程中拉杆容易松动而移位。同 时，内埋式试件的制作还要注意预埋拉杆 端部的应力集中及预埋拉杆与混凝土间的 黏结力小等问题 。 １．２粘贴式 粘贴式的试件设计见图２＿５Ｉ。该试件呈 圆柱状，无变截面。如果断面出现在端部， 则容易受到端部影响，破坏面在力影响区， 使抗拉强度明显偏小。实验对中的效果很 大程度上依赖于钢板的位置，并且粘贴前 端面需要打磨处理，工序复杂，耗时较多。 因此，该试件形式适用现场的混凝七试件， 特别是现场混凝土芯样。 １．３外夹式 外夹式试件设Ｈ－如图３ 】。由于模具加 工所需条件相对较高，阑此模具的尺寸往 往有较大偏差，夹头与脱模后的试件无法 紧密吻合，受拉的力很容易不在轴线上，因 图１ 内埋式 （ｂ）预埋拉杆式 ｌＯ０Ｘｌ００ 图２粘贴式 图３外夹式 此也会同样影响到试验结果。同时，试件端
部受夹头给的水平压力和竖向拉力，受到
了双向异号力，致使试件在夹头处容易披
拉断。再者，加工时夹具的螺杆垂直要求较
高，一般往往考虑万向节柬保证收托时竖
直。
２新的混凝土轴心受拉模具
该模具 ｌ由一个钢质基础底板，两块角
钢，两块弧形木板，州个组合拉杆端板，五
个部分组成。基础底板上的铁条用于固定
组合拉杆端板，便于试块定型，弧形木板上
增加手柄方便取用，组合拉杆端板上有ｌ ２
根直径６ ｍｍ的细螺杆，用于增加拉杆 混
凝土的粘结力。该模具只要确保托杆固定
在端板中心，试块成型时就能较好保证拉
杆在 ・轴线ｊ：。安装时，先用螺钉螺帽将
角钢围定在基础底板上，放入组合拉杆端
板，靠紧角钢Ｊ－的铁条，ｆ｛ｆ放入弧形木板．
审牢 住组合挝卡ｒ端板，锌部位尺寸手¨实
物图如４所示。
３试验分析
３．１试验效果对比
由于内埋式对中问题较难解决，本文
不进行相关的试验，而只进行粘贴式，外夹
式和新模具制作的试件的进行断裂 的效
果对比。具体各试件受拉破坏的端口位置
情况如图５所示。
本次对比试验中，粘贴式试件试验效
果，虽然粘贴非常细致，但试件直接 混凝
土端部断裂，所用的环氧树脂已经充分发
挥了作用，其测得的抗拉强度很小。分析原
因，是由于振捣时试件上表面浮了一・层没
有石子骨架的水泥砂浆层，造成了试件抗
拉强度编低。
外夹式试件试验效果。试件的断面出
现在巾部最薄弱面，是可以较真实地反映
该混凝土试块的抗拉强度。但经多次试验
后，发现试验破坏面出现在不同的位置，大
部分在理想区，但有４０％的构件出现在力影
①基金项目：浙江工业人学教学改革项目（ＪＧｌｌ２２），浙江工业大学建工学院土木工程专业创新实验支助项目。
作者简介：王建东（１９７５一），男，浙江绍兴人，硕士，高级工程师，结构实验室负责人，主要从事实验教学与研究。
中国科教创新导刊Ｃｈｉｎａ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
ｉ ｊｉｊ４】｝ ： ： ｉ 。 。 ．。 。 。． 科教论坛
（ａ）底板．端板平面和１—１剖面图 （ｂ）组装后的新模具实物图
图４新模具设计图与实物
（ａ）粘贴式 （ｂ）外夹式 （ｃ）新模具制作的试件
图５不同试件抗拉试验
表１ 两种试件抗拉合格率统计
试件类犁 总试件数（个） ｌ断 合理 ：试件数（个） 合格率（％）
外夹式试件 ３Ｏ ｌ ｌ８ ６０
新模具制作的畎件
３Ｏ ｌ ２３ ７６．６７
主：本次试验以试件断面在合理处为符合抗拉实验要求。
响区或接近影响区。 新模具成型试件的试验破坏结果。试 件 断面同样出现在中部最薄弱面，经多 次试验发现，破坏断面绝大部分都远离力 影响区，并且抗拉强度实测值数据比较集 中，离散性相对小。轴心抗拉试验合格率的 数据统计情况如表１。 表１可知，外夹式试件与新模具制作才 试件相比，抗拉实验的合格率相对较低，新 摸具制作才试件的合格率达到了７６．６７％。 ３．２新模具的进一步分析 新模具试件截面两端大，中间小，长边 呈弧形，减小了截面积的突变所产生的应 力集中现象。两端的拉杆由于有多根螺杆， 大大增强了拉杆与试块的粘结力，同时端 部受力均匀不会被破坏，因此大大提高了 试件抗拉试验的成功率。而且模具加工精 度较易满足要求，试件成型时对心相对容 易。侧板与底板采用了螺拴连接，脱模方 便，模具利用率高。但是由于组合拉杆端板 端扳成型于混凝｛二中，短时成型试件的数
量就会受到端板的限制，没有外夹式试什
批量成型那么方便。还有在试验结束后，为 了重复使用端板，须敲除端板 的混凝土， 创新调整或更换螺杆，比较费时费力。 ４结语 外夹式和新模具制作的混凝士轴心受 托试件，均能较好的地解决ｒ实验Ｉ｝Ｉ试件 对中和受拉试件端部影响的 ｉ题，并且这 两类试件使得混凝土受拉试验结果具有较 好的稳定性，因此本文的研究和选择混凝 土抗拉试件的制作具有一定的参考意义。 参考文献 ［１】张林俊，宋玉普，吴智敏．混凝土轴拉试 验轴拉保证措施的研究【Ｊ】．实验技术 管理，２００３，２０（２）：９９－１０１． ［２】Ｌｉａｎｇ Ｗｅｉｐｉｎｇ，Ｔａｎｇ，Ｊｉｎ．Ｇｒｅｅｎ ｃｈｅｍ— ｉｓｔｒｙ－ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ ｉｎ ６６ 中国科教创新导干Ｉｊ Ｃｈｉｎａ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ［Ｊ】，２０００，１ ２（２）：２２８－２３０． 【３】姜福田．混凝土力学性能与测定【Ｍ１．北 京：中国铁道出版社，１ ９８９． ［４】谢成新，郑建岚．早期混凝土轴心受拉 试件的制作［Ｊ】．黑龙江科技学院学报， ２００７，ｌ ７（５）：３３８－３４０． 【５】中华人民共和国水利行业标准．水工混 凝士试验规程（ＳＬ ３５２—２００６）［Ｓ】．北京：
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Ｈａｉｒｏｎｇ，Ｗｅｅ Ｔ ｌｏｎｇ Ｈｕａｎ．Ｄｉｒｅｃｔ ｔｅｎ－
ｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒａｉｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ
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