常规三轴压缩下高强混凝土能量演化和破坏准则

摘要

为研究高强混凝土在常规三轴压缩状态下的能量演化规律与整体破坏行为，开展了5组不同围压下C60和C70高强混凝土常规三轴压缩试验。基于试验结果和热力学能量守恒原理，得到高强混凝土输入能密度、弹性应变能密度和耗散能密度随轴向应变和围压的变化规律，并根据高强混凝土峰值应力对应的弹性应变能密度与围压成线性增长关系，建立了基于弹性应变能密度的高强混凝土破坏准则。研究结果表明：(1)高强混凝土输入能密度和耗散能密度均随轴向应变的增大而增大，弹性应变能密度在峰前阶段随轴向应变的增大而增大，峰后随之减小；(2)高强混凝土峰值应力对应输入能密度和耗散能密度均随围压的增大而增大，且同等围压条件下C70高强混凝土峰值应力对应的输入能密度和耗散能密度均大于C60高强混凝土；(3)基于弹性应变能密度的高强混凝土破坏准则精度高、所含参数少且物理意义明确，该准则表达形式与Hoek-Brown破坏准则相似，但其适用性更加广泛；(4)高强混凝土破坏准则在π平面为等边不等角的对称六边形，根据“化角为弧”的方法对破坏曲线奇异点进行了圆化处理。本文研究结果可为从能量角度研究混凝土材料变形破坏行为提供新的思路。

关键词

结构工程 / 三轴压缩 / 能量演化 / 高强混凝土 / 弹性应变能 / 破坏准则