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应变软化图形状对混凝土梁承载力的影响
摘要分析了应变软化图的形状对三点受荷梁承载力的影响,如用‘虚构裂缝模型’计算的。说明如果在峰值荷载作用下,沿断裂区节点处的开度小于双线性软化近似断点对应的位移,则最大荷载只取决于其初始线性部分的斜率。定义一个‘极限断点’,使得初始斜率相同,且其断裂点位于点L以外的双线性应变软化图将导致相同的排架梁最大荷载。还研究了该‘极限断点’的位置随初始斜率、梁尺寸和缺口深度的变化关系;对这些变量的影响进行了解释。
关键词:应变;混凝土; 承载力
“虚拟裂纹模型”为预测缺口或未缺口试样在拉应力场作用下的行为提供了有用的工具。这种已经很有名的方法是基于这样的假设:在第一主应力达到材料抗拉强度的点处,断裂区开始扩展。虽然裂缝带内的材料被部分破坏仍能传递应力,其应力传递能力取决于该区域的开口或应力方向上的“虚裂纹”。应变软化行为用一种关系来描述。断裂区外材料的变形特性可用曲线来描述,在大多数情况下可认为是线弹性的。为了便于计算,将方向拉伸试验中得到的关系近似为分段线性。曲线下的面积代表了产生一个单位裂纹面积所需的能量,根据其材料属性,即断裂能Gf。即使在保持图中所围面积不变的情况下,应变软化图的形状也强烈地影响建模的杆件响应。
在极限荷载作用时,断裂区仅部分发育,因此图中第一部分的斜率对极限荷载至关重要,而图中最后一部分主要影响试件的延性。这种说法不具有普遍有效性,但它取决于所考虑的样本的大小。
在处理.双线性o-w近似时,研究了断点位置对由此得到的梁荷载-位移图的影响。为此,他们选择了36个断点,在所有情况下,都选择wc值来保持Gf 为了隔离所涉及的不同变量的影响,做了类似的研究,但在恒定坡度的直线上定位了30个断点,其模式如图2b所示。再次选择wc值以保持Gf恒定。给出了100 mm深缺口梁(缺口/深度比= 0.5 )跨深比为5的30个断点的荷载-位移曲线。可以注意到,对于具有相同初始斜率的双线性近似,最大载荷相同,而断点在某个初始斜率上的位置似乎只影响峰后响应。
考虑到通常,一个模型必须达到的最重要目标是对最大负荷的充分预测,因此决定对上述行为进行更彻底的考察。
为了分析初始坡度和梁的几何形状对极限断点位置L的影响,进行了一系列的FCM计算,研究了6种不同的梁深度( d = 50、100、200、400、800和1600mm ),切口/深度比在0 ~ 0.6之间。选取5个初始坡度,m值分别为0.2、0.4、0.6和0.8;与线性近似相对应的情形m = 1也被列入说明理由。得到的结果如图7a至f所示,各对应给定的波束深度。
正如所讨论的那样,梁的最大荷载并不取决于L点以外的图的形状。这个事实最重要的后果是当实验曲线用双线性图逼近时,如果要用估计梁的最大荷载,则应注意逼近曲线的初始斜率。因此,至f所示结果的基础上,讨论影响L点位置的因素是必要的。土的内摩擦角对安全承载力的预测影响较大。混合土的密度、黏聚力和内摩擦角的增大导致土基的安全承载力增大,而含水率较高的土则会对安全承载力造成伤害。土的最佳含水率的增加导致混合土的密度、黏聚力和内摩擦角减小,导致土的安全承载力降低。构建ANN的输入层、隐含层和输出层,用于评估土力学性质修正对土基安全承载力机理预测的影响。考察各力学性能对安全承载力影响的统计分析。对于各力学性能要素在安全承载力预测中的复盖效应,每种混合土壤的容量。混合土的含水量显著影响土壤的矿物学和相互作用的形态。土的最佳含水率( % )、密度( kN / m3 )、摩擦角( deg )和黏聚力( kN / m2 )在一组混合土中,由于力学性质的相互作用,从来不呈线性变化。土的矿物学、形态和含水率随土的混合而改变,从而发展出新的安全承载力。
参考文献
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[3]Alvaredo, A.M., ‘Final report on the computer modelling of fracture mechanics approaches applied to concrete’, Joint Research Project INTI-KFK on Cracking of Concrete (Institut f. Massivbau u. Baustofftechnologie, University of Karlsruhe, 2018).
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