混凝土长方柱抗压强度及尺寸效应试验研究

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发布时间：2021-09-25

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混凝土长方柱抗压强度及尺寸效应试验研究
李振宝，孙粉粉。郭二伟，张红贤
(北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100124)
摘要：国内外研究及设计规范大多采用棱柱体或圆柱体作为混凝土轴心抗压强度的标准试件，对长方柱的抗压强度研究较少。
通过对 16组不同尺寸的混凝土长方柱的轴压试验，研究其极限荷载及抗压强度。结果表明：长方柱混凝土抗压强度随着长、宽、
高的增加而降低，具有明显的尺寸效应；并通过分析拟合得到轴心抗压强度的尺寸效应修正系数，轴心抗压强度修正值和极限荷
载修正值均与试验值较为接近。
关键词：混凝土长方柱；轴心抗压强度；尺寸效应；试验研究
中图分类号： TU528．叭文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2013)05—0001—05
Size effect on axial com pressive strength of prism concrete specim ens
LIZhen—bao，SUN Fen—fen，GUO Er-wei，ZHANG Hong-xian
(BeijingKeyLab ofEarthquakeEngineering and StructuralRetrofit，BeijingUniversityofTechnology，BeOing 100124，China)
Abstract： In a large amount of researches and current design codes at home and abroad，prisms or cylinders were used as the standard
specimens in the standard compressive suength tests，while they didn’t consider the compressive strength of rectan gular concrete speci·
mens．The ultimate load and the compressive strength based on 1 6 groups ofrectangu lar concrete specimens with different sizes under axial
compressive tests was studied．The results showed that the compressive strength of rectangular concrete specimens reduces as the length，
width or height increasing，and size effect was matched obviously；modified coefficients ofthe axial compressive strength were proposed
according to the size effect of rectangu lar concrete specimens，and the modified axial compressive s~ength an d the modified ultimate load
were relatively close to the experim ental values．
Key w ords： rectangular concrete specimen；axial compressive strength；size effect；experimental study
混凝土的力学性能与结构尺寸有关，国内外学者对混
凝土强度尺寸效应做了大量的研究。1939年 weibull【 ]最先
采用概率统计理论描述混凝土强度尺寸效应现象，即著名
的 Weibul1分布。Carpinteri[n提出裂纹的多重分形理论，并
提出强度尺寸效应公式：O'N=fi(1+ad曲x／d)1／20Bazantp]经过多
年的研究，提出基于能量释放的尺寸效应理论，并得到材
料名义强度尺寸效应公式：,r~=sfJ(I+D／D。) 。同时也进行
了几何相似不同尺寸的钢筋混凝土偏心受压柱的有限元
分析，结果显示微平面模型能很好的模拟尺寸效应。这三种
尺寸效应现象的理论被广泛应用到工程研究中。KimE41等人
采用 Bazant的能量释放理论研究了圆柱形混凝土试件抗
压强度的尺寸效应，提出关于直径变化的抗压强度计算公
式 ={Bfi／[1+(d／A ) )]也}+ ，及关于高径比变化的
抗压强度公式：fo={BfJ[1+(d／A ) )(h／d-#)] )+ 。
周克荣 ]应用分形几何方法定量描述了不同尺寸立方体和
棱柱体试件的受压破坏形态，得出随尺寸增大抗压承载力
收稿日期：2012—11-16
基金项目：国家自然科学基金重点项目(50838001)
降低的规律。周红旧通过立方体和棱柱体试验建立了基于
Weibull统计强度理论的混凝土劈裂抗拉强度尺寸效应计
算公式，并讨论了骨料粒径对尺寸效应的影响。刘强将随
机骨料模型和双折线损伤模型相结合，在细观层次上对混
凝土单轴荷载作用下的承载力尺寸效应进行了数值研究。
钢筋混凝土结构的力学性能在构件层次上同样存在
着尺寸效应。杜修力[81进行了大尺寸钢筋混凝土柱轴心受
压性能尺寸效应的试验研究，结果表明对于钢筋混凝土柱的
承载力和峰值应变都存在着较明显的尺寸效应。宋佳 01
提出针对于不同情况的约束混凝土强度公式，并进行了大
量试验研究约束混凝土轴压性能的尺寸效应，得出轴心受
压的峰值应力随试件尺寸的增大而降低，峰值应变随其几
何尺寸增大而减小。班圣龙[11砸过试验分析得出相同结论。
目前国内外对混凝土强度尺寸效应研究多集中于方
形和圆柱形试件，对长方柱抗压强度尺寸效应研究较少。本
研究通过对 16组不同尺寸(长、宽、高 )混凝土长方体柱在
轴心受压荷载下极限承载力进行分析，根据极限承载力及
强度变化得出其尺寸效应修正系数，从而为结构设计提供