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第４８卷第４期山西建筑Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．４

·７０·２０２２年２月Ｆｅｂ．２０２２

ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ

１０．１３７１９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－６８２５．２０２２．０４．０２０

ＤＯＩ：

硫酸盐与冻融循环下混凝土损伤本构模型研究★

宁一凡

（黑龙江科技大学建筑工程学院，黑龙江哈尔滨１５００２２）

摘要：采用统计学方法，根据Ｗｅｉｂｕｌｌ统计分布理论和等效应变假设分析混凝土经硫酸盐腐蚀与冻融循环作用后损伤演化

规律。通过试验数据拟合，得到了二参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布的关键参数，以及硫酸盐与冻融循环耦合作用后混凝土单轴受压损伤

本构模型。为验证模型有效性，将试验曲线和拟合曲线进行比较。结果表明：该模型所得的应力－应变曲线与试验曲线有较

好的一致性，能有效地描述硫酸盐腐蚀与冻融循环后混凝土单轴受压状态下的损伤过程。

关键词：Ｗｅｉｂｕｌｌ分布；应力－应变关系；冻融循环；硫酸盐腐蚀

中图分类号：ＴＵ３７５文献标识码：Ａ１００９－６８２５（２０２２）０４－００７０－０４

文章编号：

１概述外部荷载作用下，原始损伤进一步发展，有的深入水泥砂

浆，有的相互交叉，同时又会产生新损伤。这种含损伤的

混凝土因其原料来源广泛、高抗压强度、易成型等诸

变形固体，在外部荷载作用下损伤场的演化规律属于损

多优点，被广泛应用于工程建设中。在我国北方沿海地［５］

伤力学的研究范畴。

区环境下服役的混凝土结构，它们在遭受海洋中硫酸盐

２．１混凝土单轴受压状态下损伤本构模型

腐蚀的同时，长期经历冻融循环作用，这极大加剧了硫酸

如图１所示，杆件处于单轴受拉状态。令无损伤状

盐的腐蚀作用，使混凝土结构过早破坏。因此，对这些结

态横截面积为Ｓ，损伤后的有效承载面积为Ｓ，定义Ｄ

构的力学性能分析，预测服役期间结构耐久性具有重要

为杆件受力状态下的损伤变量：

［１］

的研究价值。梁咏宁等通过加速腐蚀的实验方法，得

Ｓ

到了不同腐蚀时期混凝土的应力－应变全曲线。ＬＩＵＤ＝１－Ｓ（１）

［２］

等研究了侵蚀方式、侵蚀龄期和硫酸盐溶液浓度对混由式（１）可知，Ｄ＝０对应无损伤状态；Ｄ＝１对应完

凝土力学性能的影响。提出了基于随机性的混凝土应全损伤状态。

［３］

力－应变无量纲关系模型。ＬＩＡＯ等在试验的基础上

通过分析含硫酸盐离子的量对混凝土力学性