碾压混凝土穿透型和边缘型诱导缝等效强度的试验研究

为了研究拱坝诱导缝强度特性,在两种尺寸的碾压混凝土长方体试件内埋设了相同削弱度的一片、两片穿透型诱导缝板和边缘型诱导板。对其进行的轴拉试验表明,在削弱度不变的情况下,诱导缝布置由一片改为两片对削弱断面的强度起到了很大的作用,如对于削弱度为0．342的试件,等效强度最大降低了36．5％。在相同尺寸和削弱度下,增大两片缝的间距,对降低等效强度也有很大的作用：当缝距b／a从2．69降低到1．92时,等效强度最大降低了26．5％。并给出了大型试件两块诱导片间距对等效强度的影响公式。这一实验结果表明实际大坝中合理布置诱导缝比单纯增加削弱度对降低诱导缝等效强度更有效。最后结合实际拱坝研究了边缘型诱导缝对断面强度的削弱作用,指出其等效强度随削弱度的变化是一凹曲线。     

不同型式的碾压混凝土拱坝诱导缝开裂试验研究

根据多组不同削弱度的深埋矩形裂缝和穿透裂缝的碾压混凝土试件单轴拉伸试验结果,建立了试件等效强度和面积削弱度的关系,试验结果表明,碾压混凝土材料的断裂韧度和抗拉强度的比值同常态混凝土基本相同,相同削弱度的矩形预留缝试件的等效强度比穿透裂缝试件的等效强度低4％～8％左右。因此,碾压混凝土拱坝诱导缝建议选用问断矩形型式。     

考虑尺寸、边界效应和裂纹扩展的单向间隔诱导缝等效强度模型

对失稳断裂韧度的尺寸、边界效应及有效裂纹扩展量开展深入探讨,研究不同尺寸非标准试件之间的失稳断裂韧度尺寸、边界效应和反映实际规律且具有实际物理意义的有效裂纹扩展量,基于上述讨论,建立考虑上述影响因素的单向间隔诱导缝等效强度模型,同试验结果对比发现,模型具有较好精度,可作为大体积混凝土单向间隔诱导缝等效强度的推荐公式.     

碾压混凝土拱坝诱导缝开裂的等效应力准则研究

通过多组不同削弱度的深埋椭圆裂缝、深埋矩形裂缝、穿透裂缝三种形式的碾压混凝土试件单轴拉伸试验结果,建立深埋矩形裂缝碾压混凝土试件的应力强度因子的近似解析表达式,考虑尺寸效应得到碾压混凝土材料的断裂韧度。根据碾压混凝土拱坝诱导缝构造特点,分别将矩形诱导缝简化为修正穿透裂缝模型和修正深埋椭圆裂缝模型,假定为I型开裂,考虑相邻裂缝的影响,采用虚拟裂缝模型和线弹性断裂力学相结合的方法建立裂缝失稳扩展时的亚临界扩展量和等效断裂韧度的解析表达式,应用双K断裂准则,建立碾压混凝土拱坝诱导缝开裂的等效应力准则。并将此结果应用到三维非线性应力场仿真计算中,对沙牌碾压混凝土拱坝进行非线性开裂计算分析。     

超高性能水泥基复合材料三点弯曲梁断裂韧度的试验测定及影响规律

研究超高性能水泥基复合材料的双K断裂参数,针对水泥基纤维复合材料和水泥基体两种不同材料设计了不同强度等级、不同尺寸以及不同初始缝高比的14组试件,进行3点弯曲梁断裂试验,测定其起裂荷载,并以此计算得到了起裂韧度的控制值;通过测定最大荷载及对应的裂缝张开位移计算失稳断裂韧度。结果表明,两种材料试件的起裂韧度和失稳韧度都随试件抗压强度的增大而增大;随初始缝高比的减小,水泥基纤维复合材料试件的起裂韧度和失稳韧度都明显增大,而水泥基体试件的起裂(失稳)断裂韧度增大不明显;尺寸效应均比较明显,试件尺寸的增大,水泥基纤维复合材料的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度增大较为明显,而水泥基体试件呈现一定的离散型。     

基于有效裂纹扩展量的不同形式诱导缝等效强度模型对比研究

用失稳断裂韧度对混凝土裂纹亚临界扩展量进行了分析.得到了反映实际规律且具有实际物理意义的有效裂纹扩展量公式,将该公式运用到单向间隔和双向间隔两种不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了变化后的单向间隔和双向间隔诱导缝的等效强度公式.通过两种诱导缝的等效强度随诱导缝中心间距的变化曲线比较了两种诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝...     

碾压混凝土诱导缝断裂性能试验分析

针对多种因素可能对诱导缝开裂产生的影响,进行了碾压混凝土单向间隔诱导缝和双向间隔诱导缝轴拉试验.通过对试验结果进行分析,得到了诱导缝等效强度与诱导片数量及削弱度的关系.通过荷载位移和荷载应变曲线对碾压混凝土诱导缝断裂扩展规律进行了分析,得到了诱导缝由起裂向稳定扩展临界荷载在最大荷载的50%～60%之间等结论.     

缝高比对碾压混凝土名义断裂韧度的影响

对不同缝高比的碾压混凝土试件进行了楔入劈拉试验,通过对名义断裂韧度试验结果进行分析,得到缝高比对碾压混凝土的断裂韧度的影响规律。将碾压混凝土断裂韧度试验结果与已有的混凝土断裂韧度尺寸效应公式及基于Hu公式得到的断裂韧度尺寸效应公式结合,确定了碾压混凝土名义断裂韧度在缝高比这一因素影响下的公式。     

混凝土双K断裂韧度的尺寸效应

为探明双K断裂韧度的尺寸效应律,基于Bazant尺度律方法,推导了双K断裂韧度的尺寸效应公式,并通过几组混凝土断裂韧度的试验数据,对不同试件形式的尺寸效应进行了验证,最后给出考虑尺寸效应的双K断裂判据。研究表明:由室内小试件所测得双K断裂韧度随试件高度的增大而增大,并逐渐趋近于平面应变断裂韧性K1C;随初始缝高比α0的增大先增大后减小,且在α0约为0.4附近时达到最大。采用推导的尺寸效应律可对名义双K断裂韧度进行定量的描述和预测,不考虑尺寸效应的双K断裂判据偏保守。     

水泥砂浆断裂韧度与强度的边界效应和尺寸效应

通过不同尺寸水泥砂浆试件的三点弯曲试验及强度试验,研究了水泥砂浆断裂韧度与强度等材料参数的边界效应和尺寸效应.结果表明:对于强度参数,随着试块尺寸的增加,强度指标逐渐降低;对于断裂参数,若不考虑虚拟裂缝扩展,试件高度H需达到0.47m才能满足线弹性断裂力学条件;若考虑峰值荷载时的虚拟裂缝扩展,则试件高度H为0.50m时,才接近但仍不能完全满足线弹性断裂力学条件.为了区别于现有尺寸效应模型关注的"绝对尺寸",提出了"相对尺寸"的概念,用来研究确定材料参数的尺寸效应.重点考虑砂浆颗粒尺寸对材料准脆性断裂的影响,给出了满足线弹性断裂力学条件、无尺寸效应的水泥砂浆断裂韧度及弯曲抗拉强度的确定方法.     

碾压混凝土拱坝诱导缝的半解析有限元计算

在碾压混凝土诱导缝缝端建立奇异超级解析单元，将该解析元与有限元相结合，在单裂纹平面半解析有限元基础上，建立了多裂纹平面半解析有限元程序，计算了碾压混凝土三点弯曲梁断裂参数和拱坝诱导缝等效强度随高程、缝大小和间距等的变化情况，并同其他文献结论和计算模型进行了对比和验证。     

考虑长轴方向相邻裂纹影响的双向间隔诱导缝等效强度模型

基于应力强度因子手册中数值计算结果对长轴方向相邻裂纹影响进行了研究,得到了长轴方向相邻裂纹影响系数公式,将该公式运用到诱导缝等效强度模型中,得到分别基于有效裂纹扩展量和尺寸效应公式且考虑长轴方向相邻裂纹影响的诱导缝等效强度计算公式。算例表明基于有效裂纹扩展量的等效强度模型中抛物线模型计算结果最为合理。     

静水压力环境下混凝土裂缝扩展长度试验研究

混凝土裂缝扩展一直是工程界研究的热门课题,而水压下混凝土裂缝扩展的研究对于混凝土坝的安全运行有着极为重要的作用。基于此背景,开展了大型混凝土试件在水压装置作用下的裂缝扩张长度的研究,通过全桥应变连接的试验方法和双K断裂理论,分别得到了裂缝扩展长度,并根据对应长度计算了失稳断裂韧度和黏聚断裂韧度。结果表明裂缝扩展长度在两种方法下的误差较小。断裂韧度的最大误差相对较大,但平均误差仍在工程允许范围内。     

珍珠岩基相变骨料混凝土断裂特性试验与分析

先以硬脂酸丁酯为相变材料,膨胀珍珠岩为基体材料,石灰石粉末为表面改性材料制备珍珠岩基相变骨料（PBPCA）,再用其等体积取代混凝土中的部分砂制备珍珠岩基相变骨料混凝土（PBPCAC）;通过三点弯曲梁试验和立方体试块拉压比,研究PBPCA掺量不同时PBPCAC的断裂特性和韧性.结果表明：PBPCAC的断裂过程分为裂缝产生、裂缝发展和裂缝失稳3个阶段;其裂缝产生阶段较普通混凝土长,裂缝失稳阶段较普通混凝土短;PBPCAC的临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度与普通混凝土大致相同;PBPCA的掺加未明显改变混凝土的延性和韧性;PBPCAC具有较好的抗断裂性能.     

有层面碾压混凝土轴拉断裂试验研究

利用电液伺服式试验机对有层面碾压混凝土试件进行轴拉断裂试验研究。试验结果表明,碾压混凝土层面断裂韧度小于本体断裂韧度,间隔4个小时情况下大约为本体断裂韧度的80％左右;轴拉试件断裂韧度存在尺寸效应,计算修正获得与试件尺寸无关的层面断裂韧度值。本文为碾压混凝土坝的设计、施工及安全度评估提供可靠的参考依据。     

用RILEM方法得到混凝土断裂韧度的尺度律

用两种不同配合比的混凝土制作了几何相似的直裂缝矩形截面三点弯曲梁,在MTS 815材料试验机上测试这两种混凝土的力学参数并记录了三点弯曲试件的荷载-加载点位移和荷载-裂缝端口张开位移的全过程曲线。用最大荷载和初始裂缝长度求得的断裂韧度KIC存在明显的尺寸效应,对此问题,用材料与结构研究实验所国际联合会(RILEM)推荐的方法分别得到两种混凝土材料的真实断裂韧度和有效断裂过程区长度,从而确定了混凝土断裂韧度的尺度律公式。从该公式能直接得到材料大尺寸试件的断裂韧度和断裂过程区长度,还能预测同材料的试验室尺寸下几何相似试件的断裂韧度测试值。     

混凝土结构裂缝扩展的双G准则

断裂力学基本上有两种分析裂缝稳定性的方法 :应力强度因子法和能量法。在混凝土断裂性能的描述上两者应该是等效的。针对目前大多数混凝土断裂模型以应力强度因子型的断裂韧度作为判定准则 ,本文尝试从能量的角度出发 ,结合线弹性断裂力学和虚拟裂缝区上的黏聚力分布 ,以能量释放率G作为断裂性能判定参数 ,建立了混凝土结构裂缝扩展的双G准则。与双K断裂参数相对应 ,双G准则引入了两个重要的裂缝扩展判定参量 :起裂断裂韧度GiniIc 和失稳断裂韧度GunIc 。其中 ,起裂断裂韧度GiniIc 对应于起裂荷载Pini和初始裂缝长度a0 ;失稳断裂韧度GunIc 对应于极值荷载Pmax和临界有效裂缝长度ac。根据线性渐进叠加假定 ,可以把 (Pini,a0 )和(Pmax,ac)代入线弹性断裂力学相对应的公式直接求得GiniIc 和GunIc 。考虑到起裂荷载Pini的不易确定性 ,本文引入黏聚力分布引起的能量损耗GcIc,通过三者GiniIc 、GunIc 和GcIc的关系 ,给出了起裂断裂韧度GiniIc 和失稳断裂韧度GunIc的适用计算公式 ,并通过三点弯曲梁实验得到了验证。