轴心受压砌体本构关系试验研究.pdfVIP

轴心受压砌体本构关系的试验研究 易伟建 1 李鹏 1 1湖南大学土木工程学院（410082） Email:microly@163.com 摘要：本文通过 9个标准砌体试件的轴向受压试验和其他一些学者的试验数据，结合已有的 砌体和混凝土的本构模型提出了一个砌体全曲线本构关系。该本构关系由两段曲线光滑连接 而成。其表达式简单，同时又能高度逼近试验曲线，有利于其在砌体有限元分析中的应用。 关键词：砌体结构，轴心受压，本构关系 1． 引言 砌体结构作为一种古老的结构形式目前还广泛应用于我国的低层和多层民用住宅建筑 当中。砌体是由块体和砂浆砌筑而成的整体材料。而砂浆是由无机胶凝材料、细骨料和水组 成。由于施工和材料的物理化学性质等原因,砌体在加载以前就存在许多裂缝。在加载过程 中, 由于这些裂缝的发展，块体和砂浆的刚度不同，致使砌体应力—应变曲线呈现出非线性。 由于砌体结构受材料性能上的非均匀性，使得砌体结构的力学性能的试验结果较为离散。 砌体的受压应力－应变关系是砌体结构中的一项基本力学性能。由于得出砌体受压本构 关系的过程中带有经验性和某些假定,因此，不同的研究人员可能会得到不同的本构关系。 为此国内外学者进行了深入的研究，提出了十余种砌体受压应力－应变曲线的表达式。从其 表达式的形式上可分为对数函数型、指数函数型、多项式型和有理分式型等。全曲线的表达 又可分为用一个方程式来表达和采用上升、下降段分别用两个或两个以上的方程式来表达。 本文完成了 9 个标准砌体轴心受压试件试验。在对试验结果分析整理的基础上对砌体轴 心受压构件的本构关系进行了探讨。 2 ． 已有模型[1,2,3] 以下是几种具有代表性的应力－应变全曲线。图 1 为 Atkinson 等人提出的简化四段直 线式；图2为A.Bemardini等人提出，上升段为曲线，下降段为两段直线；图4.4是由A.Madan[3] 等人提出的连续曲线式。 图 1 四段直线式模型 图2曲线加直线三段式模型 图3 光滑曲线式模型 1 Онищик在 30 年代提出了较为经典的对数型公式： 1.1 ⎛ σ ⎞ ε ⎜ ⎟ （1） = − ln 1− ⎟ ⎜ ξ ⎝ 1.1f k ⎠ 式中：ε——砌体应变；σ——砌体应力； ξ——与块体类别和砂浆强度有关的弹性特征值； f k ——砌体抗压强度的标准值。 湖南大学的施楚贤教授在公式（1）的基础上，根据对 87 个砖砌体的试验资料统计分析 结果，提出以砌体抗压强度的平均值f m 为基本变量的砌体应力—应变关系式： 1 ⎛ σ ⎞ ε = − ⎜ − ⎟ ln 1 （2） ⎜ ⎟ ξ f m ⎝ f m ⎠ 按最小二乘法得上式中的待定系数ξ = 460 (f m 以 MPa 计 )。因此砖砌体受压应力－ 应变公式为： 1 ⎛ σ ⎞ ε ⎜ ⎟ = − ln 1− （3） ⎜ ⎟ 460 f m ⎝ f m ⎠ 根据作者的研究，对于灌孔混凝土砌块砌体，