混杂纤维高强混凝土断裂性能

本文通过30个尺寸为200mm×170mm×100mm的混杂纤维高强混凝土试件的楔劈拉伸试验.探讨钢纤维与聚丙烯纤维混杂效应及其对高强混凝土断裂韧度、断裂能和临界裂缝张开位移的影响.试验结果表明:加入纤维改善了高强混凝土的断裂性能.随着钢纤维体积分数(pf)的增加,断裂参数增益比呈线性增加.聚丙烯纤维在小开裂位移条件下.对高强混凝土的开裂有约束作用,该效应随着位移的增加逐渐消失,钢纤维在混杂纤维高强混凝土断裂性能的改善方面起着主导作用.pf=1.5%、聚丙烯纤维掺量Vf=0.6kg/m3为本次试验配合比条件下的最佳纤维掺量组合.本文在试验的基础上,建立了混杂纤维高强混凝土断裂韧度、断裂能和临界裂缝嘴张开位移的计算公式.     

三点弯曲梁法研究砼双K断裂参数及其尺寸效应

本文采用三点弯曲梁试件利用在试验中测得的最大荷载Ｐｍａｘ及对应的裂缝口张开位移ＣＭＯＤｃ等参数,根据虚拟裂缝模型求得了砼裂缝亚临界扩展量Δａｃ、起裂断裂韧度Ｋ＾ｉｎｉＩＣ、失稳断裂韧度Ｋ＾ｕｎＩＣ（即双Ｋ断裂参数）及临界裂缝尖端张开位移ＣＴＯＤｃ。结果表明,砼双Ｋ断裂参数及ＣＴＯＤｃ均与试件尺寸无关,可以作为描述砼结构裂缝的起裂、稳定扩展及失稳断裂全过程的材料常数,而且试验方法简单,无需加卸载过程     

静水压力作用下混凝土断裂全过程数值模拟研究

基于起裂韧度扩展准则和Paris位移公式，推导了静水压力作用下混凝土楔入劈拉试件外荷载和裂缝张开位移的理论表达式，采用数值迭代方法计算模拟了裂缝断裂全过程。研究了水压力对混凝土断裂全过程的影响，进一步分析了不同水压力作用下峰值荷载和临界裂缝张开位移的参数敏感性。研究结果表明：采用本文方法计算的裂缝扩展全曲线与试验结果对比较好；水压力和初始裂缝长度影响荷载-裂缝张开位移(P-CMOD)曲线，随着水压力的增加，峰值荷载和临界裂缝张开位移均减小；随着初始裂缝长度的增大，水压力对裂缝扩展全过程曲线的影响更加明显。     

基于碳纤维混凝土(CFRC)机敏性的三点弯曲梁断裂参数试验研究

针对纤维混凝土软化过程无固定模型和Ⅰ型断裂研究较少的现状,本文利用碳纤维混凝土的机敏性捕捉到了三点弯曲梁试件的起裂荷载。引入双K断裂准则计算了碳纤维混凝土的起裂韧度KUC^ini和失稳韧度KIC^un,认为利用双K断裂准则可以更有效地解释纤维对混凝土的增韧作用。通过对电阻变化率与荷载、挠度和裂缝口张开位移（CMOD）关系的分析,认为碳纤维混凝土机敏性可以较好地应用到三点弯曲梁Ⅰ型断裂的研究中,电阻变化率与荷载、跨中挠度和裂缝口张开位移（CMOD）的关系能较好地符合洛仑兹曲线的关系,该关系可以反映试件在峰值荷载前的弹性变形阶段、裂缝稳定开裂阶段和裂缝失稳开裂阶段。     

纳米粒子和钢纤维增强混凝土断裂能研究

为了研究纳米SiO2、钢纤维和预切口小梁试件相对裂缝深度对钢纤维增强纳米混凝土断裂韧性的影响,通过三点弯曲试件断裂试验,测得了试件的断裂能以及竖向荷载与裂缝嘴张开位移和裂缝尖端张开位移的关系曲线。试验结果表明：钢纤维和纳米SiO2在一定掺量范围内可使混凝土的断裂能提高;当纳米SiO2掺量小于5%时,试件断裂能随着纳米粒子掺量的增加而逐渐增大,而当纳米SiO2掺量超过5%后,试件断裂能随纳米粒子用量增大而逐渐下降;掺纳米粒子混凝土的断裂能随着钢纤维体积掺量的增加逐渐增大,当纤维体积掺量超过2%后又逐渐减小;三点弯曲断裂小梁试件相对切口深度对断裂能有较大影响,随着相对切口深度的增大,试件断裂能逐渐减小。     

高强结构钢Q420低温断裂韧性研究

针对不同板厚的高强结构钢Q420角钢进行了不同温度下的断裂韧性试验,计算得出了试样的裂纹尖端张开位移指标。试验结果表明,温度对结构钢材的断裂韧性具有明显的作用,钢材的断裂韧性随着温度的降低显著减小,断裂方式也由延性断裂转变为脆性断裂。总体趋势上来讲,试样厚度的增大也引起钢材断裂韧性的降低。因此,在重要工程设计、选材及安全分析时,应充分考虑温度和厚度对结构断裂行为告白影响。     

基于电子散斑干涉技术的混凝土裂纹扩展特性研究

由于存在断裂过程区,混凝土材料的断裂行为表现出一定的非线性,材料的断裂性能对水工结构的承载力和耐久性评估至关重要。为了研究混凝土的非线性断裂行为,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉（ESPI）技术获得梁表面的位移场。通过分析梁试件在15个加载步下的裂纹扩展状态,即COD（裂纹张开位移）与a（裂缝长度）的关系,分析混凝土裂纹扩展规律。鉴于线弹性断裂力学（LEFM）公式不适用于裂纹尖端附近的位移计算,在ESPI测量结果的基础上,通过对COD-a曲线进行分段分析,建立了适用于裂缝全长度的COD-a的函数关系式。     

超高强混凝土双K断裂参数及断裂能试验研究

本文采用尺寸为480 mm×120 mm×60 mm的混凝土三点弯曲梁试件,利用试验测得的起裂荷载P_(ini)、峰值荷载P_(max)及对应的裂缝口张开位移CMOD_c等参数,得到了强度为115.8 MPa的超高强混凝土的起裂断裂韧度K_(IC)~(ini)、失稳断裂韧度K_(IC)~(un)及断裂能G_f,并与其他强度等级混凝土进行了对比。结果表明,超高强混凝土的K_(IC)~(ini)、K_(IC)~(un)与初始缝高比无关;当初始缝高比相同时,K_(IC)~(ini)、K_(IC)~(un)及G_f随着混凝土强度等级的提高而增大。     

基于线性回归的大坝混凝土起裂韧度确定方法

基于线性回归理论,研究了混凝土起裂韧度的简化确定方法,该方法利用混凝土断裂试验中的裂缝开裂前荷载-裂缝口张开位移(P–Δ)曲线呈线性的特点,结合线性相关系数陡降法获得起裂荷载,进而求得起裂韧度。利用现有最大骨料粒径分别为150 mm的大坝混凝土楔入劈拉试验以及80 mm和40 mm的三点弯曲梁试验对本文方法进行了验证。本方法避开了传统需要粘贴应变片测量起裂荷载的方法,可以较准确地得到混凝土起裂韧度。相比于其他计算方法,操作简便,受人为因素影响小,无须进行复杂的运算。另外,采用本文方法研究了起裂韧度的尺寸效应,结果表明,试件尺寸对起裂韧度的影响较小。     

CFRP加固混凝土梁断裂特性的试验研究

本文通过混凝土三点弯曲梁的外贴碳纤维布(CFRP)加固试验,研究外贴CFRP对混凝土梁断裂特性的影响.试验通过在混凝土表面粘贴应变片法监测混凝土的起裂,由夹式引伸仪测得荷载.裂缝口张开位移曲线,发现该曲线除混凝土起裂点外,还存在另外两个临界点.在此基础上,基于虚拟裂缝模型计算了三个临界点的应力强度因子.试验结果表明,外贴CFRP加固混凝土梁能明显提高梁的极限承载力和延性;减小梁的挠度,同时可延缓混凝土裂缝的扩展.另外,计算分析得到的三个临界点的应力强度因子无明显尺寸效应,可以用来表征CFRP加固混凝土梁的断裂特性.     

不同含水率混凝土断裂韧度试验研究

混凝土结构常处于不同湿度状态,而不同湿度(含水率)对混凝土断裂特性有显著影响。采用电热恒温鼓风干燥箱对C15、C20、C30混凝土三点弯曲梁试件进行干燥,将干燥后试件分别浸泡3、10、24、48、72、120、240 h,使试件达到不同含水率状态后,进行三点弯曲梁断裂试验,并建立不同强度等级混凝土断裂韧度关于含水率的预测公式。研究结果表明:含水率对混凝土断裂韧度影响明显,随含水率增大而降低,饱和混凝土较干燥状态最大降幅达57%;实测P–CMOD关系曲线明显存在起裂前的线弹性阶段、裂缝稳定扩展的非线性阶段、裂缝失稳扩展阶段,随含水率的增大,线弹性阶段逐渐变短、稳定扩展阶段加长、失稳扩展阶段曲线下降趋势变缓,且临界荷载对应的切口张开位移和加载点位移均减小,表现为试件变形能力降低、韧性减弱。     

30Cr1Mo1V转子钢应力强度因子有限元分析

通过采用20节点solid186退化奇异单元,利用ANSYS软件,对三维断裂参量进行计算和分析,结果表明位移法和J积分法确定应力强度因子是可行的;对一定尺寸的紧凑拉伸试样三维裂纹进行分析,得出30Cr1Mo1V转子钢裂纹尖端KI随裂纹长度和载荷水平改变时的变化规律,为研究汽轮机转子裂纹扩展规律提供了合理、有效的方法.     

确定大坝混凝土起裂韧度的简化极值法

研究了确定大坝混凝土起裂韧度的简化极值方法与相应模型。基于极值理论思想,推导出楔入劈拉试件起裂韧度的解析表达式,进而建立了确定大坝混凝土起裂韧度的简化极值方法。该方法仅需断裂试验的峰值荷载,避开了传统试验中必须测量临界裂缝嘴张开位移值或粘贴应变片测量起裂荷载的方法,且无需进行复杂的数值积分运算。采用所提方法确定了不同尺寸与不同龄期的大坝混凝土起裂韧度值。进一步研究了不同裂缝张开位移形式对计算结果精度的影响,并与现有全级配大坝混凝土的起裂韧度确定方法进行了比较。研究结果表明：采用不同裂缝张开位移形式对起裂韧度结果无明显影响,即使采用最简单的线性形式,由简化极值模型仍能得到较精确的计算效果;基于简化极值法确定的起裂韧度值与试验应变测试方法、线性回归方法得到的结果对比较好,验证了所提方法与模型的合理性与适用性。     

大比尺钢衬钢纤维自应力混凝土圆形管道在内水压下的性能试验研究

本文通过模型实验，研究钢衬圆形压力管道的外包钢纤维自应力钢筋混凝土在内水压力作用下的性能，包括荷载-变形曲线，管道的开裂和极限荷载以及裂缝宽度，内水压与钢衬、钢筋、混凝土的应力关系等，并结合试验结果对这种管道的适用性进行分析。实验结果表明，钢纤维自应力混凝土能够显著地提高管道混凝土的开裂荷载，能够达到普通管道的2～3倍；钢纤维和自应力管道外包混凝土的裂缝宽度都有减小的作用。     

配筋方式对堆石坝面板裂缝扩展的影响

本文根据断裂力学理论和虚拟裂缝模型，结合钢筋与混凝土的粘结模型，详细分析配筋方式对堆石坝面板表面裂缝扩展的作用，对工程中普遍采用的面板中部单层配筋方式提出质疑，认为只有将配筋设置在面板上部，才能很好地控制面板表面裂缝的扩展，充分发挥材料各自的力学特征。首先从混凝土结构学的角度，对以上观点进行论证，并以三点弯曲切口梁为例，详细分析无配筋、单层配筋和双层配筋这三种情况下，极限荷载与裂缝扩展长度的关系。通过对比认为，配筋能有效抑制裂缝的扩展，而在配筋率相同的情况下，将单层配筋置于面板上部比双层配筋更能控制裂缝的扩展，论证了将配筋置于堆石坝面板中部这一做法的不合理性，从而使得面板配筋设计更加科学合理。     

施工期裂缝对拱坝静动力响应的影响

本文简要介绍拉格朗日不连续变形分析（LDDA）和以黏弹性边界为吸能边界的地震输入方法。用LDDA模拟拱坝横缝、诱导缝和施工期温度裂缝,对西南地区某300米级高拱坝进行有限元网格剖分,研究对比有、无施工期温度缝情况下坝体的静动位移和应力,温度缝的张开和滑移以及缝端的应力。得出以下结论：施工期温度缝可明显增加静位移,但动位移相差不大,作为衡量裂缝扩展的缝端应力未超过混凝土的抗拉强度。     

钢筋钢纤维混凝土梁弯矩-裂缝宽度计算方法

为了建立能够预测钢筋钢纤维混凝土梁受力过程中裂缝宽度的力学模型,首先考虑裂缝有效宽度和纤维有效拔出角度确定钢纤维混凝土拉应力-裂缝宽度本构关系,引入断裂力学概念建立了钢纤维混凝土梁截面弯矩-裂缝宽度的计算方法,在其基础上考虑钢筋作用提出一种分析钢筋钢纤维混凝土梁截面弯矩-裂缝宽度的计算方法,它可以模拟梁受弯破坏过程。采用本文方法、CECS 38—2004和RILEM TC 162-TDF中的最大裂缝宽度计算公式对收集到的12根钢筋钢纤维混凝土梁在正常使用条件下的裂缝宽度进行验算,结果表明：CECS 38—2004和RILEM TC 162-TDF的计算结果偏于保守且离散性较大,本文方法能够有效预测梁受力全过程裂缝宽度,计算精度高且变异系数小,为钢纤维混凝土结构裂缝控制提供理论依据。