混凝土的強度和變形--試驗基礎和本構關係

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☆☆☆☆☆
出版者:清華大學齣版社
作者:過鎮海
出品人:
頁數:230
译者:
出版時間:1997-12
價格:24.00
裝幀:精裝
isbn號碼:9787302026099
叢書系列:
圖書標籤:
  • 混凝土的強度和變形試驗基礎和本構關係
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  • 力學性能
  • 材料力學
  • 結構工程
  • 土木工程
  • 水泥混凝土
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具體描述

內容簡介

本書是作者與其閤作者,以及他們所指導的研究生們多年來在混凝土強度和變形方麵的試驗和理

論研究成果的匯集和總結。

全書分作上、下兩篇,共16章。主要內容在上篇有:混凝土力學性能的基本特點,單軸受壓、受拉和

剪切作用下的強度和變形規律,不同強度等級、應變(力)梯度、重復加卸載等情況下的性能;下篇有:混

凝土的多軸試驗技術,多軸強度和變形的一般規律,破壞形態和機理、破壞包絡麵和準則錶達式,非綫彈

性本構模型,以及非單調比例加載時的性能等。

本書著重總結有關試驗研究結果,分析混凝土受力性能的機理和一般規律,最終錶達為適當的本構

模型,以便在理論分析和處理實際工程問題中應用。可供高等院校有關專業的師生,以及從事結構工程

的科研、設計和施工工作的技術人員使用。‘

深入探索材料科學與結構工程的基石:一本權威指南 書名:混凝土的強度與變形——試驗基礎與本構關係 內容簡介 本書匯集瞭數十年來在土木工程領域,特彆是高性能混凝土材料力學行為研究的前沿成果與實踐經驗,旨在為結構工程師、材料科學傢、岩土工程專傢以及相關領域的高校師生提供一套係統、深入且極具操作性的理論與技術參考。全書結構嚴謹,內容涵蓋瞭從微觀結構到宏觀性能的完整鏈條,聚焦於混凝土——這一現代土木工程中最核心的結構材料——的強度特性、應力-應變響應、長期變形規律及其精確的數學本構模型構建。 本書的基石在於其對試驗基礎的詳盡闡述。我們深知,任何可靠的理論模型都必須根植於嚴謹的實驗數據。因此,第一部分重點剖析瞭當前國際公認和行業標準規定的混凝土力學性能試驗方法。這包括但不限於: 一、 混凝土基礎力學性能的精準錶徵 抗壓強度試驗的精細化控製: 詳細討論瞭試件尺寸效應、加載速率、養護條件(如濕養護、標準養護、實際工況模擬養護)對單軸抗壓強度的影響規律。闡述瞭如何通過高精度傳感器和數據采集係統,獲取完整的應力-應變麯綫,而非僅僅依賴於峰值強度。深入探討瞭混凝土的脆性破壞機製及其在不同約束條件下的錶現差異。 抗拉性能的量化研究: 混凝土抗拉強度是結構設計中的關鍵薄弱環節。本書係統比較瞭直接拉伸試驗(如啞鈴試樣法)和間接拉伸試驗(如巴西劈裂試驗、點載荷試驗)的優缺點及適用範圍。重點分析瞭如何通過試驗數據推導材料的拉伸強度和拉伸變形特性,以及縴維增強對拉伸韌性的改善效果。 抗剪性能與斜嚮受拉: 針對剪切破壞的復雜性,本書詳細介紹瞭四點彎麯試驗、梁抗剪試驗的規範要求與結果分析,闡釋瞭剪切破壞的微觀機理,並討論瞭剪力牆、剪切鍵等結構單元中的剪切性能錶現。 應力-應變關係的全麵獲取: 詳細介紹瞭軸壓、三軸壓縮(不同圍壓下)、單軸拉伸等多種加載條件下的應力-應變麯綫獲取技術。強調瞭如何精確測量和分離材料自身的應變與設備變形,以獲得真實的本構響應。 二、 長期性能與多場耦閤效應 結構服役的特點是長期性。本書將大量的篇幅用於探討混凝土在長期荷載作用下的時間依賴性行為: 徐變(Creep)的機理與量化: 深入探討瞭混凝土內部水化産物、孔隙結構與長期應力鬆弛之間的關係。詳述瞭蠕變試驗的設計原則、長期荷載施加方法以及如何通過數學模型(如冪函數模型、Prony級數模型)來準確預測不同齡期和不同環境濕度下的體積變形。 收縮(Shrinkage)的影響: 區分瞭塑性收縮、乾燥收縮和自收縮(Autogenous Shrinkage)。重點分析瞭原材料(水泥品種、骨料特性、水膠比)對收縮應變的影響,並提供瞭預防和減小收縮裂縫的工程措施。 溫度與濕度耦閤效應: 考慮瞭實際工程中溫度波動和濕度變化對材料力學性能的顯著影響。分析瞭熱膨脹係數、乾濕循環對材料內部微裂縫擴展的影響機製,尤其關注瞭高溫作用下強度的不可恢復性損失。 三、 現代本構模型的構建與應用 本書的核心價值之一在於係統性地梳理和發展瞭描述混凝土非綫性力學行為的本構關係。內容深度超越瞭簡單的彈性階段,直達材料的塑性、損傷和破壞階段: 塑性與損傷模型: 詳細介紹瞭基於能量耗散理論和微裂紋擴展的塑性模型,如Cam-Clay模型在土體中的引申應用,以及如何將混凝土視為損傷材料進行建模。重點闡述瞭各嚮同性損傷模型(如Mazars模型)和各嚮異性損傷模型(考慮加載路徑依賴性)的數學錶述和參數率定方法。 粘塑性與粘彈性本構: 針對徐變現象,詳細介紹瞭粘彈性模型的構建,特彆是改進的Burger模型和Kelvin-Voigt模型的應用,以及如何將這些模型嵌入到有限元分析軟件(如ABAQUS, ANSYS)中進行模擬。 先進的應力-應變模型: 深入分析瞭非綫性迴歸模型(如基於雙麯綫或指數函數的模型)在描述峰值前應變硬化階段的準確性。特彆地,詳細推導瞭考慮圍壓效應的三維本構關係(如Lubliner或Kupfer的屈服麵擴展),這些模型是進行復雜結構(如深層隧道、核安全殼)分析的必備工具。 參數的工程化獲取: 提供瞭針對不同強度等級、不同配閤比混凝土,如何從標準試驗數據中反演和確定本構模型所需關鍵參數(如彈性模量、泊鬆比、粘滯係數、損傷參數)的實用流程和工具。 四、 結構應用中的前沿挑戰 最後,本書將理論研究成果與工程實踐中的熱點問題相結閤,探討瞭: 縴維增強混凝土(FRC)的本構改進: 針對鋼縴維、聚閤物縴維等增強材料對材料韌性的提升,提齣瞭適應於後峰值應力應變麯綫的改進型本構模型,並討論瞭縴維在混凝土內部取嚮對整體性能的影響。 再生骨料混凝土的性能異質性: 探討瞭使用再生骨料對水泥漿體界麵過渡區(ITZ)性能的影響,以及如何建立能夠反映這種異質性的分層或多尺度本構模型。 抗震與爆炸響應: 簡要概述瞭材料在高速率加載下的動態力學行為,以及如何將時間相關的本構模型應用於地震工程和衝擊動力學分析中。 本書以嚴謹的科學態度,結閤大量的圖錶、實測數據和案例分析,力求成為一本理論深度與工程實用性完美結閤的參考書,旨在推動混凝土結構設計嚮更安全、更經濟、更可持續的方嚮發展。

作者簡介

過鎮海1934年生,江蘇

省無锡市人。現為土木工

程係教授、博士生導師,

並任全國鋼筋混凝土結構

標準技術委員會副主任、

土木工程學會混凝土和預

應力漏凝土學會理事等職。

主要科研領域有:預應力

混凝土屋架、結構工程的

整體性能、二階段受力疊

閤梁、加氣混凝土材料和

構件、素混凝土和約束混

凝土在單調和反復荷載下的

性能、混凝土的受拉和剪切

性能、混凝土的多軸強度

和本構關係、混凝土材料

和結構的抗火性能等。在

國內外學術雜誌上發錶論

文六十餘篇,曾獲部委級

科技進步二等奬和三等奬

各兩次。

目錄資訊

目錄
前言
概述
上篇 基本強度和變形
1 混凝土材料的特點
1.1 非勻質、非等嚮的多相混閤材料
1.2 復雜的微觀內應力(變形)狀態
1.3 變形的多元組成
1.4 應力狀態和途徑對力學性能的巨大影響
1.5 時間和環境條件對力學性能的影響
2 中心抗壓強度
2.1 立方體和棱柱體抗壓強度
2.1.1 立方體抗壓強度(fcu)
2.1.2 棱柱體抗壓強度(fpr)
2.2 受力變形和破壞過程
2.3 主要因素的影響
2.3.1 強度等級(fcu)的影響
2.3.2 水灰比和水泥用量的影響
2.3.3 粗骨料的影響
2.3.4 應變速度的影響
2.3.5 試件高度的影響
3 受壓應力―應變全麯綫
3.1 試驗方法
3.1.1 實現穩定下降段麯綫的條件
3.1.2 兩類試驗方法
3.1.3 液壓韆斤頂作為剛性元件的試驗方法
3.1.4 試件應變速度分析
3.2 受壓全麯綫方程
3.2.1 全麯綫的幾何特點
3.2.2 分段的麯綫方程
3.2.3 參數值
3.2.4 泊鬆比
3.3 受壓麯綫方程的比較和分析
4 不同混凝土的受壓
4.1 高強混凝土的受壓
4.2 輕骨料混凝土的受壓
4.3 加氣混凝土的受壓
5 重復荷載作用
5.1 試驗的重復荷載過程
5.2 強度和變形性能的比較
5.3 包絡綫和共同點、穩定點的軌跡綫
5.3.1 包絡綫(EV)
5.3.2 共同點軌跡綫(CM)
5.3.3 穩定點軌跡綫(ST)
5.4 卸載和再加載麯綫的形狀及其計算式
5.4.1 麯綫的一般形狀及其機理
5.4.2 卸載麯綫
5.4.3 再加載麯綫
6 偏心受壓
6.1 試驗方法和一般受力規律
6.1.1 試驗方法
6.1.2 一般受力規律
6.2 計算偏心受壓應力-應變全麯綫的方法
6.2.1 增量方程計算
6.2.2 給定方程,擬閤參數
6.3 偏心受壓應力-應變全麯綫方程
7 受拉
7.1 試驗方法和主要結果
7.1.1 受拉全麯綫的試驗方法
7.1.2 主要試驗結果
7.2 受拉破壞過程和應力-應變全麯綫
7.2.1 典型麯綫和受力過程
7.2.2 破壞特徵一一與受壓破壞的區彆
7.2.3 受拉全麯綫方程
7.3 偏心受拉
7.3.1 主要試驗結果
7.3.2 偏心受拉應力-應變全麯綫及其方程
8 剪切
8.1 閤理的試驗方法
8.1.1 已有試驗方法的分析
8.1.2 等高梁四點受力試驗
8.2 抗剪強度
8.2.1 變形和破壞過程
8.2.2 抗剪強度分析
8.3 剪應力-應變麯綫和剪切模量
8.3.1 剪應力-應變麯綫和峰值剪應變
8.3.2 受剪麯綫方程和剪切模量
下篇 多軸強度和本構關係
9 多軸試驗的設備和技術
9.1 真三軸試驗設備
9.1.1 常規三軸試驗
9.1.2 真三軸試驗
9.2 試驗技術措施
9.2.1 優化承力係統的構造
9.2.2 試件居中
9.2.3 施加拉力
9.2.4 消減試件錶麵摩擦
9.2.5 量測應力和應變
9.2.6 控製應力(變)試驗途徑
9.2.7 標定單軸壓、拉強度
10 多軸強度和變形的一般規律
10.1 二軸應力狀態
10.1.1 二軸壓/壓
10.1.2 二軸拉/壓
10.1.3 二軸拉/拉
10.2三軸應力狀態
10.2.1 常規三軸受壓
10.2.2 真三軸受壓
10.2.3 三軸拉/壓
10.2.4 三軸受拉
10.3 不同種類和強度等級的混凝土
10.3.1不同強度等級的混凝土
10.3.2加氣混凝土
11 破壞機理和形態
11.1 典型破壞形態
11.1.1 拉斷
11.1.2 柱狀壓壞
11.1.3 片狀劈裂
11.1.4 斜剪破壞
11.1.5 擠壓流動
11.1.6 兩種基本破壞形態
11.2 不同破壞形態的應力範圍
12 破壞準則
12.1 破壞包絡麵的特點和錶達
12.2 五參數冪函數準則
12.2.1 基本公式
12.2.2 參數值的確定
12.2.3 與試驗結果的比較
12.3 多軸強度設計值
12.3.1 按準則式的計算方法
12.3.2 三軸抗壓強度
12.3.3 三軸拉/壓和抗拉強度
12.3.4 二軸包絡綫
13 對已有破壞準則的評介
13.1 古典強度理論簡介
13.1.1 最大拉應力理論
13.1.2 最大拉應變理論
13.1.3 最大剪應力理論
13.1.4 統計平均剪應力理論
13.1.5 Mohr-Coulomb理論
13.1.6 Drucker-Prager理論
13.2 混凝土破壞準則
13.2.1 Bresler-Pister
13.2.2 Willam-Warnke
13.2.3 Ottosen
13.2.4 Hsieh-Ting-Chen
13.2.5 Kots0v0s
13.2.6 Podgorski
13.3 準則錶達式的統一和基本形式
13.4 各破壞準則的比較
14 各類本構關係簡介
14.1 綫彈性本構模型
14.1.1 各嚮異性材料的本構模型
14.1.2 正交異性材料的本構模型
14.1.3 各嚮同性材料的本構模型
14.2 非綫彈性本構模型
14.2.1 Ott08en本構模型
14.2.2 Darwin-Pecknold本構模型
14.2.3 Gerstle-Stank0wski耦閤本構模型
14.3 塑性理論模型
14.4 其它力學理論模型
15 非綫彈性的正交異性本構模型
15.1 已有本構模型的驗算
15.2 破壞形態和等效單軸應力-應變關係
15.2.1 拉應力指標α和破壞形態的界分
15.2.2 應力水平指標β
15.2.3 等效單軸應力-應變關係
15.3 基本方程和計算式
15.3.1 正交異性材料的基本方程
15.3.2 全量式本構模型
15.3.3 增量式本構模型
15.4 計算程序和結果
15.4.1 計算框圖
15.4.2 多軸應力-應變的理論麯綫
16 非單調比例加載時的性能
16.1 變應力途徑的多軸受壓強度
16.1.1 變途徑二軸受壓
16.1.2 定側壓三軸受壓
16.2 定側壓二軸受壓的變形
16.3 二軸受壓應力重復作用
16.3.1 比例加卸載
16.3.2 定側壓加卸載
參考文獻
· · · · · · (收起)

讀後感

評分☆☆☆☆☆

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用戶評價

评分☆☆☆☆☆

這本關於混凝土強度和變形的書籍,無疑是結構工程師和岩土工程師工具箱裏的一把瑞士軍刀。我花瞭相當多的時間研究其中的試驗基礎部分,發現作者在材料性能的測試方法和數據處理上展現瞭驚人的嚴謹性。特彆是關於混凝土在不同荷載速率和環境條件下的動態響應,書中給齣的詳細實驗設計和儀器選擇,讓我在設計中能更有信心地預測實際工程中的行為。它不僅僅是告訴你“應該怎麼做”,而是深入剖析瞭“為什麼這麼做纔能得到可靠的結果”。比如,書中對於細骨料級配對拌閤物流變性的影響分析,簡直是教科書級彆的詳盡,對於我們這些常年與拌閤站打交道的工程師來說,簡直是醍醐灌頂。它強調瞭試驗條件的標準化和可重復性,這點在當前追求精細化施工的背景下尤為重要。閱讀過程中,我深切體會到,沒有紮實的試驗數據支撐,任何先進的本構模型都不過是空中樓閣,這本書恰恰把這兩者之間的橋梁架設得無比堅固。

评分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格,在我看來,是典型的德式嚴謹與英式清晰的完美融閤。文字精準、邏輯嚴密,幾乎沒有一句廢話,但又不失對復雜物理過程的生動描繪。我特彆喜歡其中對於材料損傷演化過程的描述,那種仿佛能看到微裂紋在內部悄然萌生的畫麵感,極大地增強瞭對材料力學本質的理解。書中對曆史上有影響力的學者和他們貢獻的梳理也非常到位,讓人能清晰地看到學科發展的脈絡。它像一位經驗豐富的老教授,在你耳邊細細道來,既傳授瞭立身之本的硬核知識,也分享瞭行業內積纍的寶貴經驗和“潛規則”。讀完後,我感覺自己對混凝土這種看似尋常的建築材料,有瞭一種全新的、近乎敬畏的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本書的結構編排,簡直是匠心獨運。它遵循著從“觀測現象”到“建立規律”再到“形成模型”的邏輯鏈條,讀起來毫無跳躍感,非常順暢。最讓我印象深刻的是,它將試驗設備的技術細節和數據采集的誤差分析融入到對基礎理論的講解中。這使得我們這些在實驗室跑數據的操作者,能更清晰地認識到:我們采集到的每一個數值,都承載著特定的實驗背景和潛在的不確定性。這種對“數據源頭”的關注,極大地提升瞭閱讀體驗和知識吸收的效率。例如,在討論混凝土的抗壓強度試驗時,對試件尺寸效應的詳盡分析,遠超我以往接觸的任何一本教材,它真正教會瞭我如何“閱讀”一份材料性能報告,而不僅僅是記錄數字。

评分☆☆☆☆☆

作為一名高校的研究生,我發現這本書在理論深度和工程應用之間找到瞭一個絕佳的平衡點。它沒有陷入純粹的理論數學的泥潭,但同時又保證瞭足夠的學術嚴謹性。我尤其欣賞它在介紹新舊規範和標準時所采取的批判性視角。例如,書中對特定模型在極端荷載條件下的適用性討論,清晰地指齣瞭當前設計規範中可能存在的保守性或不足之處,並提供瞭基於試驗數據的修正建議。這對於我們進行前沿研究工作來說,是極其寶貴的啓發。它鼓勵讀者去質疑和探索,而不是盲目接受既有的結論。書中的圖錶和麯綫都極其清晰地展示瞭數據點的分布和模型的擬閤優劣,讓人在學習概念的同時,也掌握瞭數據可視化的精髓。這種教學相長的設計,使得本書非常適閤作為高年級本科生或研究生階段的參考教材。

评分☆☆☆☆☆

我最近在為一個高層建築的基礎設計進行優化,對混凝土的長期徐變和收縮效應非常頭疼。翻閱這本書的本構關係章節時,我眼前一亮,作者沒有停留在對經典模型的簡單羅列,而是對不同時間尺度下的非綫性變形機製進行瞭深入的辨析。尤其是關於如何將微觀損傷演化與宏觀應力應變關係聯係起來的討論,極大地拓寬瞭我的理解邊界。書中對一些前沿的本構模型,例如基於內變量理論的模型,進行瞭細緻的數學推導和物理意義的闡釋,這對我理解材料的遲滯特性非常有幫助。坦率地說,市麵上很多書籍對這些模型的介紹往往過於簡化,導緻實際應用時總感覺‘差瞭點火候’。這本書則不同,它要求讀者不僅要會用公式,更要理解公式背後的材料科學,這對於我這種追求理論深度和工程實用的雙重目標的讀者來說,簡直是量身定做。

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