⑴ 土木工程中,常用的本构关系有哪些
土木工程中新型材料有以下材料:1高性能混凝土(HPC)要求具有高耐久性和高强度、优良的工作性,首先体现在较高的早期强度、高验收强度、高弹性模量;其次是高耐久性。可保护钢筋不被锈蚀,在其他恶劣条件下使用,同样可保持混凝土坚固耐久;最后是高的和易性、可泵性、易修整性。可配制大坍落度的流态混凝土,而不发生离析;可降低泵送压力,修整容易。冬天浇筑时,混凝土凝结时间正常,强度增长快于普通混凝土,低温环境下不冰冻,高温环境下浇筑混凝土保持正常的坍落度,并可控制水化热。1.1低强混凝土这种材料可用于基础、桩基的填、垫、隔离及作路基或填充孔洞之用,也可用于地下构造。在一些特定情况下,可用低强混凝土调整混凝土的相对密度、工作度、抗压强度、弹性模量等性能指标,而且不易产生收缩裂缝。1.2轻质混凝土利用天然轻骨料(如浮石、凝灰岩等)、工业废料轻骨料(如炉渣、粉煤灰陶粒、自燃煤矸石等)、人造轻骨料(页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩等)制成的轻质混凝土具有密度较小、相对强度高以及保温、抗冻性能好等优点。利用工业废渣,如废弃锅炉煤渣、煤矿的煤矸石、火力发电站的粉煤灰等制备轻质混凝土,可降低混凝土的生产成本,并变废为宝,减少城市或厂区的污染,减少堆积废料占用的土地,对环境保护也是有利的。1.3自密实混凝土自密实混凝土不需机械振捣,而是依靠自重使混凝土密实。该种混凝土的流动度虽然高,但仍可以防止离析。配制这种混凝土的方法有:(1)粗骨料的体积为固体混凝土体积的50%;(2)细骨料的体积为砂浆体积的40%;(3)水灰比为0.9~1.0;(4)进行流动性试验,确定超塑化剂用量及最终的水灰比,使材料获得最优的组成。这种混凝土的优点有:现场施工无振动噪音,可进行夜间施工,不扰民;对工人健康无害;混凝土质量均匀、耐久;钢筋布置较密或构件体型复杂时也易于浇筑;施工速度快,现场劳动量小。2高掺量粉煤灰混凝土随着人们对粉煤灰的颗粒形态效应、火山灰活性效应和微集料效应等内在潜能的认识日渐深入,以及混凝土外加剂技术的迅速发展,粉煤灰成为继外加剂之后混凝土的又一必需组分的观点正在被越来越多的人接受.粉煤灰的掺量也有不断增大的趋势。在混凝土技术方面较先进的美、英、加等国,自20世纪80年代中期就开始了高掺量粉煤灰混凝土f粉煤灰掺量占总胶凝材料用量的55%以上)的研究与应用。大量使用粉煤灰的重要意义并不仅在于节约有限的工程材料费,还在于它的环境效益与社会效益.水泥是一种高能耗与高环境污染产品,尽可能地少用水泥,尽可能地多用各种工业废渣,是使混凝土成为一种人类可持续发展材料的必然趋势。在环保要求特别严格的西方lT业国家,尤其重视各种工业废料的二次开发与充分利用。随着我国经济的快速发展与人民生活水平的迅速提高,环境与社会效益将日益受到重视,工业废渣的充分开发利用将成为必然的选择。3新型节能墙体材料3.1新型砌体材料采用砌筑结构的墙体,通常依靠选用导热系数小、保温隔热性能好的砌体材料,以此来达到墙体传热量小的目的。这类材料主要有空心钻土砖、加气混凝土砌块、普通混凝土以及粉煤灰、煤研石、浮石等混凝土空心小砌块等砌体材料,采用保温砂浆作为砌体胶凝材料。近年来发展应用由保温绝热材料与传统的墙体材料(例如实心黏土砖、混凝土等)或新型墙体材料(例如空心砖、空心砌块等)复合而成的节能墙体。常用的绝热材料有矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料、膨胀珍珠岩、加气混凝土等材料,与之复合的有黏土实心砖、混凝土类空心砖、空心砌块等砌体材料。复合墙体有一层导热系数很小的绝热保温材料,墙体的保温隔热性能比单一材料砌筑的墙体更加优秀,节能效果更加显著。但是,绝热材料价格较高,同时需要与之相配套的建筑主体结构形式,最好采用框架结构、墙体不承重的结构形式。3.2新型复合墙板新型节能复合墙板是由高效绝热保温材料、外墙板、内墙板复合而成,按照标准尺寸或模数在工厂实现工业化生产,包括门、窗等构件均可和墙板一体化制造,运送到施工现场安装在结构框架上,即形成房屋建筑的外围护结构,这是近年来发达国家采取的主要建筑形式。用于这种建筑物的复合墙板不承受外力,厚度一般在100~150mm,质量轻,保温性能好,尺寸精确,施工效率高。4FRP复合材料土木结构主要受两大问题困扰,过早退化和结构功能不足。近些年来,纤维增强聚合物(FRP)已经成为解决这些结构问题的一种可行途径。工程实践表明,FRP复合材料能适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、高强和轻质发展以及承受恶劣条件的需要,符合现代施工技术的工业化要求,因而正被越来越广泛地应用于桥梁、各类民用建筑、海洋和近海、地下工程等结构。应用的方式有两种一是替换钢筋或钢管直接应用于新建结构中;二是用于旧有结构的维修加固,以取得良好的建筑效果。5智能材料大型土木工程结构和基础设施的使用期都长达几十年、甚至上百年。在其使用过程中,由于环境载荷作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响,结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减,甚至导致突发事故.为了有效地避免突发事件故的发生,就必须加强对此类结构和设施的健康监测。一种称为碳纤维机敏混凝土材料的智能材料,在大型土木工程健康监测中已得到应用。它是以短切或连续的碳纤维作为填充相,以水泥浆、砂浆或混凝土为基体复合而成的纤维增强水泥基复合材料。此类材料的电阻率与其应变和损伤状况具有一定的对应关系,因此,可以通过测试其电阻率的变化来监测碳纤维混凝土的应变和损伤状况。碳纤维混凝土还具有施工工艺简单、力学性能优良、与混凝土结构相容性好等特性,因此,它不仅可以用于道路的交通车辆流和载重监控,而且可较好地满足大型土木工程结构和基础设施的健康监测技术的要求。此外,碳纤维混凝土的电热效应和电磁屏蔽特性在混凝土结构的温度自适应以及抗电磁干扰方面也具有重要的应用价值。纳米材料由于超微的粒径而具有常规物体所不具有的超高强、超塑性和一些特殊的电学性能。纳米材料被应用于很多领域并取得了显著的增强、增韧及智能化等效果。混凝土作为一种传统材料,其性能越来越不能满足社会发展对其提出的更高要求,智能混凝土已经成为一个新的发展方向。纳米材料还赋予混凝土智能特性,水泥基纳米复合材料其电阻率随应变而线性变化,并且具有很高的灵敏度和重复性。水泥基纳米复合材料作为一种本征智能材料强度高,传感性好,具有广阔的发展前景。
⑵ 几种常见的混凝土单轴本构关系
(1)抄 新版混凝土规范中提供的滞回模型
规范给出了混凝土的滞回本构,受拉为过“原点”型损伤(注:原点为广义的,也可理解为从受压进入受拉的交界点),受压为塑性损伤。本构的一个量化参数为损伤,损伤表示混凝土刚度的下降程度。具体公式可参见规范公式。
(2) 根据本构曲线的能量来计算损伤值
损伤值依然表现为混凝土刚度的下降程度。同(1)的区别在于受拉部分的滞回模型,受拉卸载未过从受压进入受拉的交界点。
(3) 考虑简单的裂缝捏合耗能
在混凝土开裂到受压,裂缝在外地作用下出现偏移,当接触时会出现捏合,该工程能消耗部分能量。考虑裂缝捏合,增大滞回曲线面积(耗能),减小曲线的过捏拢。简单的模型就是从受拉卸载进入受拉的交界点,直接指向上一步最大受压应变点。
⑶ 本构关系的介绍
反映物质宏观性质的数学模型。最熟知的反映纯力学性质的本构关系有胡克定律、牛回顿答内摩擦定律(牛顿粘性定律)、圣维南理想塑性定律等;反映热力学性质的有克拉珀龙理想气体状态方程、傅里叶热传导方程等。把本构关系写成具体的数学表达形式就是本构方程。在许多文献中,往往都不把本构关系和本构方程区别开来。建立本构方程是理性力学研究的重要内容之一。
⑷ 混凝土的本构关系指的是什么
混凝土的本构一般指的就是应力应变关系,可以用曲线表示。在力学里边更喜内欢用公容式,各向同性,正交各向异性等材料,探讨刚度阵里边的独立元素个数。像动力学当中,本构还涉及到应变率。
1、混凝土单轴受力应力:应变关系
1.1混凝土单向受压应力:应变关系
1、saenz等人的表达式saenz等人(1964年)所提出的应力—应变关系为
⑸ 何为钢筋、混凝土本构关系
本构关系就是材料的应变随着应力的变化曲线,如下图,纵轴为应力,横轴为应变。一般可以通过材料拉伸或者压缩试验测出来。用来指导工程计算。
⑹ 从钢筋本构关系来看 ,钢筋混凝土梁为什么不能超筋,超筋情
钢筋混凝土梁是钢复筋与混凝土制复合材料,钢筋主要承受拉力,混凝土主要承受压力。钢筋与混凝土有合适的比例关系,才能充分发挥两种材料的长处,达到最好的效果。如果超筋,意味着承受压力的混凝土不够,而混凝土的受压是脆性破坏,具有突然性,没有预兆,非常危险。因此钢筋混凝土梁的钢筋,必须合适,叫做“适筋梁”,是最好、最合理的。
⑺ 什么是本构关系
反映物质宏观性质的数学模型。又称本构方程(constitutive equation)。归纳宏观实验结果,建立有关物质的本构关系是连续介质力学和流变学的重要研究课题。最熟知的本构关系有胡克定律(Hooke's law)、牛顿粘性定律(见粘度)、理想气体状态方程、热传导方程等。 建立本构关系时,为保证理论的正确性,须遵循一定的公理 ,即所谓本构公理 。例如纯力学物质的本构公理有三:确定性公理(物体中的物质点在时刻t的应力状态由物体中各物质点的运动历史唯一确定)、局部作用公理(物体中的物质点的应力状态与离开该物质点有限距离的其他物质点的运动无关)和客观性公理(物质的力学性质与观察者无关)。若考虑更复杂的情况,本构公理的数目就相应增多。求解连续介质动力学初边值问题,本构关系是不可少的;否则就无法把握所研究连续介质的特殊性,在数学上表现为控制方程不封闭,其解不能唯一确定。建立物质的本构关系是流变学的重要任务,可通过实验方法、连续介质力学方法和统计力学的有机结合来完成。然而,尚未找到一个普适的本构关系,需根据研究对象和流动形态选用合适的本构关系。理性力学除对本构关系进行极为一般的研究外,还对弹性物质、粘性物质、塑性物质、粘弹性物质、粘塑性物质、弹塑性物质以及热和力耦合、电磁和力耦合、热和力以及电磁耦合等物质的本构关系进行具体研究。
⑻ 钢筋本构关系中再加载方向什么意思
就是受力的方向
⑼ 钢筋混凝土本构关系是通过什么试
浇筑前应将模板内的垃圾、泥土,钢筋上的油污等杂物清除干净,并检查钢筋的水泥砂浆垫块、塑料垫块是否垫好。如使用木模板时应浇水使模板湿润。柱子模板的扫除口应在清除杂物及积水后再封闭。
⑽ 材料的本构关系是什么意思
基本复上可以理解为材料的应力-应变制关系等结构特性,关于材料的一些本质特性,主要是宏观上的,一般可以建立一个数学模型,本构方程就是反应材料的本构关系的模型,在求解不同的问题的时候,会用到不同的方程,比如anand模型等等,另外不同的方程,即使可以用作求解同一个问题,由于其算法不同,其精度和拟真度等等都有不同,所以选取恰当的方程很重要。不知道这样说,你明白没有?