受压面积的混凝土

介绍

钢筋混凝土是一种不均匀的复合材料。 其性质主要受以下四个部分的影响。

• 非线性 σ-ε 关系
• 压缩破坏
• 受拉裂缝扩展
• 约束混凝土强度调整

受压面积的混凝土

材料行为

在短时单轴压力作用下，混凝土的应力-应变行为如下图所示。 大致可以分为三个方面。

砼的非线性受压行为

面 I
在σ_c ≤ 0.4·f_{c 之前的范围内，}混凝土表现出几乎线弹性的行为。

面 II
随着荷载的增加，会形成微裂缝，导致刚度下降，应变异常增加，直到达到抗压强度 f_c 。
刚度折减和可达到的强度在很大程度上取决于加载速度。 与短期强度相比，疲劳强度降低了。

面 III
在变形控制试验中，由于混凝土结构逐渐破坏，随着应变的增加，相邻区域的应力减小。 曲线在下降区域的分布是由于混凝土结构的局部损伤或者松动造成的。
对于荷载控制的试验，第三个区域不会出现；发生脆性破坏。

材料模型

为了描述在单轴荷载作用下受压区的材料行为，按照 EN 1992-1-1 中的（3.14）增加了以下功能。

1. $$\frac{{\sigma }_c}{f_{cm}}=\frac{k·\eta -{\eta }^2}{1+(k-2)·\eta }$$

   η	=εc/εc1
   εc1	混凝土压应力最大值时的应变
   k	1.05 · e·cm · |εc1 |/f·cm

   非线性方法的混凝土应力-应变图

下图显示了创建后的曲线。

混凝土压力区应力-应变关系

根据欧洲规范 2 中 3.1.5(2)，允许使用其他能够充分反映混凝土性能的理想应力-应变图。

SLS 的假设条件

为了进行正常使用极限状态设计，采用规范 EC 2 (3.14) 绘制混凝土的应力-应变图，使用材料的平均强度。

ULS 的假设条件

根据欧洲规范 2, (3.14) 得出的混凝土应力-应变图可用于承载能力极限状态设计。 将公式和 k 值中的 f_cm换成混凝土抗压强度 f_cd和 E_cm的设计值 E_cd = E_cm/γ_CE (5.20)。