凍害と疲労による損傷を受けたコンクリートの応力-ひずみ関係のモデル化

对因冻害和疲劳而损坏的混凝土中的应力-应变关系进行建模

• 批准号: 03F00237
• 负责人: 上田 多門
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00237/
• 关键词: 応力-ひずみ関係; 凍結融解作用; 微小構造の破壊; 塑性引張ひずみ; 疲労寿命; 微小構造の破壊モデル; 曲げ挙動; 荷重-変位関係

本年度の研究の成果として以下のことが明らかになった.(1)凍結融解と疲労作用を組み合わせて受けるコンクリートの応力-ひずみ関係を実験結果に基づきモデル化した.凍結融解作用を受けていない場合より,凍結融解作用を受けた上で,疲労作用を受けた場合の塑性ひずみが大きいことが明らかになったので,凍結融解作用により生じる塑性引張ひずみを関数として,除荷時および再載荷時の応力-ひずみ関係をモデル化した.(2)メソスケールの剛体バネモデルを適用して,凍結融解作用により損傷を受けたコンクリートのマクロスケールの応力-ひずみ関係を解析的に予測することを試みた.損傷によりメソスケールでコンクリートの一部が破壊していると仮定し,強度のない要素を導入したところ,圧縮・引張力下で強度と剛性ともに低下したが,両者の低下関係は実験結果とは一致しなかった.実験で明らかになった引張力が完全に解放されるときのひび割れ幅が大きくなる現象を解析に取り入れる,塑性引張ひずみを与える,ということを組み合わせると強度と剛性の低下現象が予測できる可能性が示された.(3)凍結融解作用を受けた梁の曲げせん断試験を行った.破壊モードは曲げ破壊となった.凍結融解作用を受けていない梁と比較し,最大耐力はあまり変わらなかったが,最大耐力後の耐荷力の低下は速く,ひび割れ本数が減少した.

今年的研究结果揭示了以下内容：（1）根据实验结果对遭受冻融和疲劳效应组合的混凝土的应力-应变关系进行了建模。当未遭受冻融效应时，这一点已经明确经受冻融作用再经疲劳作用时塑性应变较大。将卸载和重新加载过程中的应力应变关系建模为冻融作用引起的塑性拉伸应变的函数（2）采用中尺度刚性弹簧模型来模拟冻融作用引起的损伤。尝试分析预测受损混凝土的宏观应力-应变关系。当我们假设混凝土的一部分破裂并引入无强度的单元时，在压力和拉力作用下，强度和刚度均下降，但这些下降之间的关系与实验结果不符，将这种现象纳入分析中。当拉力完全释放时，裂纹宽度会增加，这是在实验和施加塑性拉伸应变的情况下发现的。结合上述结果表明，可以预测强度和刚度下降的现象。 (3)对受到冻融作用的梁进行弯曲剪切试验，破坏模式为冻融破坏。与未受影响的梁相比，最大承载强度变化不大，但在达到最大承载强度后承载力迅速下降，裂缝数量减少。

项目成果

Ueda, T., Hasan, M., Nagai, K., Sato, Y.: "Stress-Strain Relationships of Concrete Damaged by Freezing and Thawing Cycles"Proc.5^<th> International Conference on Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures. (掲載予定). (2004)

Ueda, T.、Hasan, M.、Nagai, K.、Sato, Y.：“冻融循环损伤混凝土的应力-应变关系”Proc.5^<th>国际混凝土断裂力学会议结构（待出版）（2004）。

Hasan, M., Sato, Y., Ueda, T.: "Stress-Strain Behavior of Concrete Damaged by Combined Effect of Freezing and Thawing and Cyclic Loading"Proc.9^<th> East Asia Pacific Conference on Structural Engineering and Construction. CMT88-CMT93 (2003)

Hasan, M., Sato, Y., Ueda, T.：“冻融和循环荷载联合效应损坏混凝土的应力应变行为”Proc.9^<th>东亚太平洋结构工程与施工会议