三轴压缩下混凝土构件的设计
Sidney A. Guralnick1 and Lukito Gunawan2
摘要：新提出的一种三轴压缩应力混凝土构件设计强度理论，该理论是传统莫尔强度理论的延伸。 这一新理论明确地将最大主应力sigma;1与围压sigma;3联系起来。 结果表明，这个新理论需要关于单轴抗压强度fnof;crsquo;，单轴抗拉强度fnof;trsquo;和与莫尔极限强度状态包络形状有关的量n，这些取决于禁闭的程度。 由于很少有包括fnof;crsquo;值在内的测试结果在以往的工程文献中报道过，所以这个新理论的初步和简化版本已经被提出并且使用普通强度混凝土的236个测试结果（fnof;c le;8000psi）试样和50次高强度混凝土试验（fnof;cgt; 8000psi）以保持和以前在工程设计协议中报告的试验结果之间的一致性。
CE数据库主题标题：混凝土; 三轴压缩; 建筑围护结构; 拉伸应力。
概论
几乎从使用混凝土作为工程材料开始（参见Considere1903），就已经知道当混凝土受到三轴压缩应力时，最大主压应力sigma;1明显增加，在极限载荷下，这种视在强度增益取决于侧向围压的大小（即sigma;2和 sigma;3）。 在螺旋增强型柱设计以及许多其他类型的钢筋混凝土和预应力混凝土结构的设计中，这种表观压缩强度增益的优势在于此。 不幸的是，由于在普通混凝土试件上进行三轴试验非常昂贵且费时，因此在工程文献中很少有数据可以基于侧向围压引起的表观压缩强度增量的可靠预测。 本文总结了工程文献中的现有的数据，并根据莫尔强度理论，利用这些数据为设计目的开发了一种新的强度理论。
自1928年以来，混凝土在三轴应力下的实验研究一直在进行（Richart et al。1928）。 以及最近由Ansari和Li（1998）提供的正常和高强度混凝土以及Sfer等人 （2002年）。 Palaniswamy和Shah（1974）也进行了三轴试验，观察了两种不同的试样破坏模式。 在低限制应力下，sigma;3le;4000psi，最大偏差S1=（2sigma;1-sigma;2-sigma;3）/3 ,大于静水成分，sigma;m=I1/3=(sigma;1 sigma;2 sigma;3)/3，观察到分裂型失效。 混凝土的实际破裂似乎是由于粗骨料与砂浆基体之间的粘结失败。 在较高的约束应力下，sigma;3gt;4000psi，破坏应力的最大偏量分量小于静水压力分量，并观察到破碎类型的破坏。 混凝土的实际破裂似乎是由于砂浆基体的压缩破坏。
众所周知，莫尔强度理论（1914）不包括中间主应力对三轴强度的影响。 另一方面，Fan和Wang（2002）引入了插值或加权系数，以考虑基于双剪切理论的中间主应力（Yu 1983）。 一些基于非线性弹性或塑性理论的现代强度理论，例如Ottosen（1977）的四参数模型和Willam和Warnke（1975）的五参数模型，考虑了中间主应力对三轴强度的影响。 然而，这些理论需要更多的材料常数（例如平等的双轴应力fnof;bcrsquo;和三轴拉应力）可以通过混凝土简单单轴压缩和拉伸强度fnof;crsquo;和fnof;trsquo;以外的试验来确定（Chen和Han（1988） ; Chen等（1994）; Khan和Huang（1995）。
本文介绍了一种基于莫尔强度理论的混凝土构件受三轴应力设计的新的强度理论。 使用这种理论的预测与现有的三轴试验数据进行比较，包括普通强度混凝土（NSC），fnof;crsquo;le; 8000 psi和高强度混凝土（HSC），
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