基于Zhang-Hou损伤计算模型的不同强度混凝土裂缝贯通与损伤演化规律

摘要

混凝土裂缝演化规律的研究一直具有挑战性。为分析不同强度混凝土裂缝贯通与损伤演化的内在规律，基于混凝土塑性损伤（concrete damaged plasticity,CDP）模型的理论框架，结合Sidoroff损伤理论，建立Zhang-Hou损伤计算模型。该模型能够定量描述混凝土的单轴压缩和单轴拉伸损伤行为，有利于深入研究混凝土裂缝扩展及其损伤演化过程。研究发现：不同强度混凝土的单轴压缩和单轴拉伸损伤演化规律基本一致，并且在损伤演化过程中发现了单轴压缩和单轴拉伸损伤交叉点，对应的损伤分别为0.57和0.62。损伤交叉点是损伤演化曲线从快速发展转向缓慢发展的一个临界点。不同强度混凝土在损伤交叉点前后的损伤演化规律一致。在交叉点前，强度越高，对应的损伤越小；交叉点之后则呈现相反的情况。基于以上发现，根据突变性判据的内涵，将发现的损伤交叉点作为混凝土出现裂缝区域性贯通的临界判据，对应的损伤被解释为量化混凝土裂缝区域性贯通的损伤阈值。进一步地，利用已验证的钢筋混凝土（reinforced concrete,RC）有限元模型，对不同加载位移下RC构件的损伤状态和裂缝贯通区域进行系统分析，验证损伤阈值的合理性。所得结论可为基于连续介质力学的混凝土损伤分析和裂缝模拟提供理论依据。

关键词

Zhang-Hou损伤计算模型 / 压缩损伤 / 拉伸损伤 / 裂缝贯通 / 损伤阈值