混凝土断裂能G_F

本文用三点弯曲梁研究了混凝土断裂能G_F.分别求得,裂缝长度与梁高之比α/d为0.5,0.35和0.2时,尺寸为100×100×840mm的混凝土梁的断裂能G_F为140.1N/m,113.4N/m和124.3N/m.用α/d为0.5、尺寸为100×100×500mm的混凝土梁测定的G_F=141.7N/m.通过分析得出临界能量率G仅为G_F的(3.7—11.2)％.     

岩石-混凝土界面拉伸软化本构关系试验研究

对岩石-混凝土界面试件进行了轴向拉伸和三点弯曲梁试验,研究粗糙度对界面断裂特性的影响,建立了界面软化本构关系。以界面粗糙度为参量,结合界面三点弯曲试验所得的荷载-位移曲线,采用改进的J积分法计算裂缝扩展的能量损耗,建立了基于虚拟裂缝黏聚力能量守恒关系。通过归一化拟合建立的挠度、裂缝张开宽度及裂缝扩展长度关系,最终确定了岩石-混凝土界面的拉伸软化本构曲线,并提出指数型和双线型的黏聚力表达式。试验和计算结果表明:岩石-混凝土界面单轴抗拉强度、断裂韧度及断裂能随着界面粗糙度的增加而增大。本文所得的界面软化本构关系只与界面抗拉强度和断裂能有关,可以应用于不同粗糙度界面的断裂计算中。     

四点剪切条件下岩石-混凝土界面裂缝扩展过程研究

采用四点剪切型试件进行岩石-混凝土界面断裂试验,研究不同加载方式、缝高比、偏缝率下界面裂缝的扩展过程。采用界面断裂力学的方法计算裂缝尖端应力强度因子,提出了能预测裂缝发展不同模式的界面裂缝扩展准则,结合岩石-混凝土界面的拉伸软化本构曲线,通过有限元方法对四点剪切加载条件下界面裂缝扩展过程进行模拟,数值结果与试验结果吻合良好。结果表明:在得到界面、混凝土与岩石的抗拉强度、断裂能和起裂断裂韧度后,可以采用数值的方法预测裂缝扩展的不同模式,求解岩石-混凝土界面裂缝在Ⅰ-Ⅱ复合型应力场下的起裂荷载、极限荷载、裂缝扩展长度等断裂参数,模拟裂缝扩展全过程。更多还原     

混凝土断裂力学讲座(一)——混凝土断裂力学概论

混凝土断裂力学是近20年发展起来的新学科。应用这门学科,不仅能对混凝土和钢筋混凝土结构物裂缝的危害性做出正确的评价,从而协助有关部门做出加固与否的决策;而且对完善混凝土和钢筋混凝土结构的应力分析方法具有重要的意义。本讲座共分六讲:(一)混凝土断裂力学概论;(二)混凝土线弹性断裂力学;(三)混凝土断裂韧度和复合型裂缝断裂判据;(四)混凝土弹塑性断裂力学;(五)混凝土断裂能和拉应变软化曲线;(六)混凝土断裂力学的应用及前景。读者对本讲座有什么意见和建议,请函告我们。手段。     

人工骨料全级配大坝混凝土的拉压力学性能

用大尺寸试件试验研究了全级配大坝混凝土在单轴拉伸与压缩荷载下的力学性能，并研究了龄期对混凝土性能的影响，给出了单轴拉伸和压缩的应力-应变全曲线及相对拉应力与相对裂缝宽度曲线。试验发现，龄期增加，混凝土的强度、弹性模量及断裂能提高，龄期对极限应变和最大裂缝宽度的影响不明显。双曲线方程可以用于表述混凝土强度、弹性模量及断裂能等力学参数与龄期的关系。     

龄期对碾压混凝土双K断裂参数影响的试验研究

为了研究龄期对碾压混凝土双K断裂参数的影响,制作了龄期为28,60,90 d共18个楔入劈拉碾压混凝土试件并进行了断裂试验,结合双K断裂参数公式,得到了不同龄期试件的有效裂缝长度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度等断裂参数,并分析了龄期对碾压混凝土断裂性能的影响。试验结果表明:起裂荷载和失稳荷载均随龄期的增大而增大,且起裂和失稳荷载的比值趋于稳定,伴随着龄期的增加,起裂荷载占失稳荷载的比重越来越大;龄期从28 d增加到90 d,起裂和失稳断裂韧度分别增加了0.216 0 MPa·m^1/2和 0.292 2 MPa·m^1/2,起裂和失稳断裂韧度的比值基本在0.5~0.6;有效裂纹长度随龄期的增大而减小,相同尺寸下,龄期越小,裂缝亚临界扩展量越大,试件的韧性越好。     

混凝土的徐变断裂

本文用三点弯曲试件，进行了不同应力强度因子水平的徐变裂试验，得到了应力强度因子水平与断裂时间的关系，研究了混凝土龄期对断裂时间的影响，同时，对裂缝扩展作了分析。     

长期荷载对混凝土断裂性能影响的试验与数值研究

徐变对混凝土结构的耐久性有重要影响。为研究徐变对混凝土断裂性能的影响,对带有预制 裂缝的混凝土梁进行了30％极限荷载和起裂荷载两种水平的弯曲徐变试验,持载时间116ｄ,并对徐变 后试件进行三点弯曲梁试验。试验结果表明,30％极限荷载应力水平下,试件中裂缝没有发生扩展,而 起裂荷载应力水平下,试件中裂缝产生扩展。通过考虑微裂缝扩展的影响,计算了起裂荷载作用后试件 的临界裂缝扩展长度、断裂能和断裂韧度。计算结果表明,徐变过程中微裂缝的扩展对断裂能的影响不 大,但是持续起裂荷载作用后试件的临界裂缝扩展长度和失稳断裂韧度提高。最后,考虑徐变裂缝断裂 过程区的黏聚力松弛效应,引入基于起裂断裂韧度的裂缝扩展准则,数值计算了荷载－裂缝口张开位移 曲线,与试验结果对比吻合良好,验证了考虑长期荷载作用的裂缝扩展全过程数值方法的可行性。     

高强混凝土双K断裂参数测试及计算方法

采用楔入劈拉试样研究高强混凝土的双K断裂参数测试和计算方法。利用应变片测定试件的起裂荷载,计算得到试件精确的起裂断裂韧度。认为利用普通混凝土双线性软化曲线的经验参数,并基于虚拟裂缝扩展黏聚力强度理论间接计算得到的起裂断裂韧度值偏小,因此迫切需要进一步研究高强混凝土软化曲线的参数,以完善混凝土的双K断裂理论。     

不同龄期混凝土断裂试验研究

为探究不同混凝土的双K断裂参数和材料基本参数(抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量)的内在联系,开展了龄期为2,3,7,21,28,60,90 d混凝土的力学性能试验及三点弯曲梁断裂试验,分析了不同龄期混凝土的力学性能与断裂性能。结果表明:混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量与双K断裂参数随龄期的变化趋势基本一致;各个龄期混凝土的双K断裂参数与材料基本参数近似满足双线性关系。以材料基本参数作为输入参数,借助扩展有限元软件模拟不同龄期试件的断裂过程,得到各个龄期下的P-CMOD曲线及双K断裂参数计算值,与实测结果对比,两者吻合良好。     

混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则及裂缝扩展全过程的数值模拟

本文将起裂断裂韧度作为材料参数,提出了混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则,即当外荷载引起的裂缝尖端应力强度因子与黏聚力引起的裂缝尖端应力强度因子的差值达到起裂断裂韧度时,裂缝开始扩展。在此基础,上采用有限元法对混凝土Ⅰ型裂缝的断裂过程进行了数值模拟,分别计算了不同尺寸混凝土试件的荷载-裂缝口张开位移全曲线、临界裂缝亚临界扩展量、失稳断裂韧度并与应用DIANA软件的数值分析结果及试验结果进行了比较,吻合良好。研究还表明,只要给出混凝土的弹性模量、抗拉强度和起裂断裂韧度,即可用本文提出的方法计算混凝土失稳断裂韧度及裂缝扩展全过程。     

基于起裂韧度准则的混凝土裂缝黏聚区特性

基于起裂韧度扩展准则和黏聚裂缝模型研究混凝土断裂全过程中的裂缝尖端黏聚区特性;利用不同尺寸的带裂缝三点弯曲梁试件,计算得到了裂缝尖端黏聚区的长度、黏聚力、裂缝张开位移等,并采用现有试验成果和有限元方法计算成果对本文结果进行了验证。分析结果表明:最大黏聚区长度以及峰值时刻对应的临界黏聚区长度随试件尺寸增大而逐渐增大,最大黏聚区长度受拉伸软化曲线影响;裂缝断裂全过程曲线受软化曲线影响较小;当外荷载达到峰值后裂缝张开位移近似为线性分布,黏聚力分布受拉伸软化曲线影响较大。     

佛子岭坝实际的断裂韧度和纵缝传剪能力的反演分析

一、断裂韧度的反演分析 目前国内外有关混凝土材料的断裂试验研究,虽已取得一定的成果,但仍存在许多问题(例如尺寸效应等问题)有待进一步探讨。本文就大体积混凝土原型结构的实际K_(Ic)和K_(IIc)进行一些初探。 (一)反演混凝土坝断裂韧度K_(IIc)的“小概率确定法”应用原型观测资料反演坝体实际断裂韧度,即设想根据坝体裂缝信息,收集所有使坝体失稳扩展的荷载P构成开裂荷载集合Ω_c(P),将与其相对应的裂缝应力强度因子效应R_K的集合记为Ω_c(R_K),模拟     

混凝土损伤断裂性能试验研究进展

混凝土开裂破坏是混凝土"损伤-开裂-裂缝扩展-断裂失稳"的演变过程,因此有必要开展混凝土损伤和断裂特性进行试验研究与理论分析,摸清其损伤断裂机理与规律,为结构破坏分析提供可靠的理论依据与技术支撑。本文首先阐述了混凝土的断裂韧度、混凝土断裂的声发射特性以及混凝土动态断裂韧度的国内外研究现状,其次重点介绍了本文作者在混凝土I型断裂、Ⅱ型断裂,混凝土断裂声发射特性,混凝土断裂扩展有限元模拟以及混凝土动态断裂研究方面研究的具体成果,最后介绍了部分混凝土断裂力学尚待解决的关键问题。     

低湿度大温差环境下矿物掺合料混凝土早期断裂性能试验研究

针对我国西北地区干燥少雨、昼夜温差大,混凝土易出现早期裂缝的问题,为了降低混凝土开裂风险并有效应用矿物掺合料混凝土,采用实验室环境箱模拟低湿度、大温差的恶劣环境,通过对不同养护龄期、不同掺量的矿物掺合料混凝土断裂性能的测试,考察了低湿度大温差环境下复掺粉煤灰和矿粉对混凝土早期断裂性能的影响。结果表明,粉煤灰、矿粉复合取代水泥后,混凝土早期断裂性能与基准组相比均有所提升,其中复掺10%粉煤灰、20%矿粉效果最优,28 d时其起裂韧度、失稳韧度和断裂能分别是基准混凝土的125.25%、145.3%和122.6%。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及孔结构分析试验对混凝土试样进行微观结构分析,初步揭示了恶劣环境下矿物掺合料对混凝土早期断裂性能影响的机理。     

自密实轻骨料混凝土断裂全过程分析

为研究自密实轻骨料混凝土的断裂特性,引入以起裂断裂韧度为参数的裂缝扩展准则,采用数值方法分析了自密实轻骨料混凝土三点弯曲梁裂缝扩展的全过程,得到了不同缝高比的自密实轻骨料混凝土梁在三点荷载下的荷载-裂缝口张开位移曲线,并根据裂缝扩展准则,计算了自密实轻骨料混凝土的断裂过程区长度和裂缝扩展阻力曲线。结果表明:试验和计算的荷载-裂缝口张开位移曲线吻合良好,验证了裂缝扩展准则的正确性;试验断裂过程区长度随着裂缝增长先增大,达到完整断裂过程区长度后减小;自密实轻骨料混凝土的裂缝阻力随着裂缝长度增加而不断增大,初始缝高比对裂缝扩展阻力曲线数值和形状的影响并不明显。     

混凝土试件四点加载剪切断裂试验研究

有关混凝土Ⅱ型断裂的试验研究是混凝土断裂问题中的热点和难点问题。通过6组24个四点剪切试件对裂缝的剪切扩展过程以及断裂韧度K_Ⅱc进行试验研究,由试件的荷载-应变(P-ε)曲线、荷载-时间(P-t)曲线和荷载-裂缝尖端滑移位移(P-CTSD)曲线,确定试件的破坏荷载、裂缝尖端混凝土应变以及裂尖滑移位移。试验中可见,试件裂缝扩展方向并不平行于剪力方向,而是从裂缝尖端扩展至近加载点附近,表现为倾斜裂缝。试验结果表明,混凝土试件的Ⅱ型断裂韧度K_Ⅱc变化范围为0.5～1.1(MPa·m^0.5)。K_Ⅱc随近加载点与预制缝之间的距离减小而增大;K_Ⅱc随初始缝高比的增大而增大。经分析可知,试验过程中形成加载的高窄剪力区容易引起混凝土的剪切断裂。     

混凝土裂缝的稳定扩展过程与临界裂缝尖端张开位移

本文采用激光散斑照像法并辅以电测法研究观察了2种不同尺寸的混凝土切口梁失稳断裂前微裂缝生成、聚合直到主裂缝发生缓慢的亚临界扩展的全过程以及相应的变形特征和应变场分布。结果表明,混凝土切口梁失稳断裂前存在着明显的主裂缝亚临界扩展过程,其断裂过程区呈不规则的狭长带状形,最大宽度约为最大骨料粒径的1/2。断裂过程区的性状与Dugdale-Barenblatt模型基本相符,因而采用由此衍生发展起来的虚拟裂缝模型和“疵弥”裂缝带方法进行混凝土断裂的数值分析是可行而合理的。实验还表明,在实验范围内临界裂缝尖端张开位移和试件尺寸无关,因而有希望成为判断混凝土失稳断裂的材料参数。     

水工混凝土结构损伤断裂研究

混凝土结构的断裂破坏是混凝土中裂缝累积损伤的结果。由于混凝土材料性能和作用荷载等因素的随机性，混凝土结构裂缝的扩展过程也表现出随机特征。本文应用马尔柯夫随机过程模型实现了对这一过程的概率分析，并给出了状态转移概率矩阵的确定方法，文末结合简单算例说明了该方法的具体应用。     

双K 断裂准则在丹江口大坝安全性评定中的应用

对工程中出现的裂缝可用双K断裂准则进行裂缝的稳定性分析和结构的安全性评定。本文结合丹江口大坝18坝段上游竖向裂缝在水压力下的稳定性分析,介绍了双K断裂准则应用于工程的具体实施过程。将大坝混凝土钻芯芯样制成的圆柱体楔入劈拉试件,通过试验测定混凝土双K断裂参数,并分别采用三维数值法和解析法算得水压力作用下缝端应力强度因子值。比较缝端应力强度因子值和双K断裂参数的大小及相互关系,获得裂缝的扩展状态,合理指导对裂缝进行有针对性的处理。本文为双K断裂准则的工程应用提供借鉴和参考。