高温后混凝土三轴压的强度及破坏准则研究

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发布时间：2021-09-15

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高温后混凝土三轴压的强度及破坏准则研究
姚家伟，宋玉普。张众。
(1．大连民族学院土木建筑工程学院，辽宁大连116622；2．大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024
3．山东理工大学，山东淄博255049)
摘要：利用大型混凝土静、动三轴试验系统，对经历了200、300、500、600℃高温后的普通混凝土进行了三轴抗压试验，应力比设为
0．1：0．25：1、0．1：0．5：1、0．1：O．75：1和O．1：1：1，测得了混凝土的强度，并根据试验结果，系统地探讨了应力比和温度对处于常规三轴和真三轴受
压下混凝土强度的影响。发现随温度的增加，混凝土三个方向极限抗压强度均相应降低，但在相同温度下，混凝土的极限抗压强度比单轴
时增大。建立了三轴压混凝土在高温后的破坏准则。
关键词：混凝土；高温后；三轴压；强度；破坏准则
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2011)06—0008—04
Strength and failure criterion research of concrete under triaxial com pression after high temperature
YAO Jb—wei ．SONG Yu-pu2,ZHANG Zhong
(1．SchoolofCivilEngineering andArchitecture，DalianNationalitiesUniversity，Dalian 116600，China；2．StateKeyLaboratoryofCoastal
OfshoreEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian 116024，China；3．ShandongUniversityofTechnology，Zibo 255049，China)
Abstract： Triaxial compressive tests on normal concrete subjected tO 200，300，500，600℃ were performed，using a large—scale dynamic—static
triaxial concretetest system．The concrete strengthwasmeasuredwith diferent stress ratio 0．1：O．25：1，O．1：0．5：1，0．1：0．75：1 and 0．1：1：1．Discussed
the influence of stress ratio and temperature on concrete strength under conventional triaxial and true triaxial compression．W ith the increase of
temperature，the concrcte ultimate compressive strength in three directions Was corresponding decrease．At the same temperature，the ultimate
compressive strength of concrete was bigger than that under uniaxial compressive．The failure criterion of triaxial compressive concrete after hi曲
temperatue Was established．
Keywords： concrete；afterhi temperature；triaxial compression；strength；failure criteria
0 引言
随着核反应堆预应力混凝土压力容器和安全壳的建造，以
及高层建筑的迅速发展，促使了人们对高温后混凝土力学性能
的研究更加系统、深入，许多国家相继建起了进行建筑结构抗
火性能研究的大型试验装置，并成立了许多抗火研究组织，如美
国NFPA251协会，欧洲的CEB／FIP，以及美国混凝土~ (AC1)，
美国预应力混凝土协会(PCI)所成立的抗火研究部门等。法国
也制定了混凝土结构的耐火强度实用计算方法，Et本建立了建
筑结构耐火设计数据库，并建立了研究、检测机构。由于受火灾
高温影响，混凝土的力学性能和耐久性将发生劣变，导致结构
的安全性降低，将造成巨大的经济损失，甚至人员伤亡。高温后
混凝土力学特性的试验研究是研究结构火灾反应的基础，国内
外对此有大量的试验研究，在某些方面达到一些共识，但由于
试验条件和试件采用的混凝土配合比、尺寸等条件不同，有些结
论有所不同，甚至出现相互矛盾的结论，因此，需要进行大量的
试验印证。
在实际工程中，混凝土结构通常工作在复杂应力条件下，研
究高温后混凝土的多轴力学特性，可以为高温后承受三轴压的
混凝土结构的力学分析及设计提供试验和理论依据。
1 试验设计
水泥采用大连水泥厂生产的P·0 32．5级水泥，细骨料为中
砂，粗骨料为碎石，最大粒径为20 mm，混凝土配合比：水泥为
383 kg；砂子为663 kg；石子为1 154 kg；水为193 kg；水灰比为
0．50；轴心抗压强度为34．2 MPa。
试件尺寸为100 mmxl00 mmxl00 mn-i，设定的温度为200、
300、500、600℃。试件采用中温箱式电炉加温，每分钟升温8-10℃。
达到预定温度后，恒温6 h，于空气中自然冷却，24 h后开始加
载试验。本研究规定拉应力、拉应变为正，17"。>0-2>o- ，s。> 此
处。、、分别为主应力，．、s 、分别为峰值应力点处的应
变，设计应力比 =盯1： 2： 3为0．1：0．25：1、0．1：0．5：1、0．1：O．75：1和常
规三轴压的0．1：1：1。混凝土力学性能试验，是在大连理工大学海
岸和近海工程国家重点实验室的大型静、动三轴电液伺服试验
机上完成。加载控制部分主要由三部分组成，垂直z向(对应于
应力方向为or。向)、水平向(对应于应力方向为：向)和水平