混凝土疲劳断裂机理及其尺寸效应

采用500mm*200mm*100mm和750mm*300mm*100mm两种尺寸的三点弯曲梁试件,应用电阻应变片法测定混凝土裂缝的亚临界扩展量,研究了在等幅重复负载作用下混凝土裂纹的亚临界扩展规律。研究结果发现,混凝土疲劳裂缝扩展过程分为三个阶段,即混凝土裂缝端部的微裂缝型成阶段,宏观裂缝稳定开展阶段和失稳破坏阶段;混凝土疲劳裂缝扩展率da/dN符合Paris公式,但存在尺寸效应。     

碾压混凝土断裂韧度尺寸效应的试验研究

进行了不同尺寸碾压混凝土三点弯曲试件的断裂试验。对实验结果进行分析,得到了碾压混凝土断裂韧度的尺寸效应规律。将碾压混凝土断裂韧度试验结果与已有的普通混凝土断裂韧度尺寸效应公式结合,通过对几种模型的计算结果的分析比较,得到了碾压混凝土所适用的断裂韧度尺寸效应公式。     

混凝土材料的断裂模型和强度尺寸效应

尺寸效应是准脆性材料的固有特性.讨论了混凝土材料的各种断裂模型,结合Bazant尺寸效应律,给出了不同断裂模型下的Bazant尺寸效应公式.     

碾压混凝土单轴抗压强度尺寸效应的数值模拟

碾压混凝土与混凝土一样也存在着尺寸效应.采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟碾压混凝土试件单轴抗压的细观损伤断裂,并重点对单轴抗压强度尺寸效应进行了研究.     

高强混凝土立方强度的尺寸效应

试验表明,高强混凝土立方强度的尺寸效应不同于普通混凝土。文章对55组高强混凝土立方强度实测数据作了分析,并给出计算表达式。     

高强混凝土强度尺寸效应的试验研究

给出了几种高强混凝土和超高强混凝土强度尺寸效应的试验结果，在所测试的试件尺寸范围内，不同混凝土的抗弯强度、抗压强度和劈拉强度测试值都存在明显的尺寸效应，且尺寸效应规律有所不同，一般来说，混凝土的脆性越大，其尺寸效应越明显。     

活性粉末混凝土抗压强度尺寸效应及弹性模量研究

活性粉末混凝土(简称RPC)作为一种新型材料,拥有优异的力学性能.为了使其更好地应用于桥梁工程等工程实践当中,对RPC抗压强度的尺寸效应及弹性模量进行试验研究.对于活性粉末混凝土而言,不掺钢纤维(RPC-1)的混凝土抗压强度尺寸效应较掺钢纤维的混凝土抗压强度明显;三种尺寸的立方体块抗压强度随试块尺寸的增大而减小;100 mm×100 mm×100 mm试块的抗压强度与100 mm×100 mm×300 mm试块的轴心抗压强度非常接近,活性粉末混凝土表现出了良好的韧性;三组混凝土的弹性模量分别为44.4 GPa、41.2 GPa、41.8 GPa,试验数据显示,混凝土在1/3强度内不会出现明显的塑性变形,可看做为线弹性材料.     

碾压混凝土试件细观损伤断裂的强度与尺寸效应分析

为了实现碾压混凝土试件强度性能的仿真计算分析 ,在细观层次上将试件看成是由硬化水泥粉煤灰砂浆、粗骨料、二者之间的粘结带及水泥砂浆中间层面形成的非均质复合材料 ,以随机骨料模型代表碾压混凝土的细观结构 ,应用非线性有限元法 ,模拟试件的细观损伤断裂 ,从而求得其宏观力学强度 ,据此可解释试件的尺寸效应 .计算结果表明 ,试件的单轴抗压强度及劈裂抗拉强度与试验结果较为吻合 ,试件的尺寸效应符合一般规律 ,该方法为碾压混凝土试件强度性能的数值模拟提供了一种新的技术途径 .     

三点弯曲法测定砼断裂能的尺寸效应

对常用的三点弯曲法测定砼断裂能的尺寸效应进行分析，揭示了随试件尺寸增大，测试结果的正误差增大或负误差减小，这可能是三点弯曲法测试砼断裂能尺寸效应的主要原因之一。     

混凝土材料断裂韧度分形尺寸效应

根据混凝土材料裂纹的分形特性,分析了混凝土的断裂韧度与裂纹带高度之间的变化关系.结合裂纹弯折扩展模型,计算了裂纹分形维数,提出了分形断裂韧度的理论模型,并与实验结果进行了验证.     

混凝土双轴压缩强度尺寸效应机理

为了研究混凝土双轴强度尺寸效应产生的机理,考虑混凝土尺寸效应及其宏观力学非线性源于其材料组成的非均质性,结合混凝土细观结构形式,从细观角度将混凝土看作由骨料颗粒、砂浆基质和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了尺寸分别为150 mm×150 mm、300 mm×300 mm和600 mm×600 mm的数值混凝土试件.首先通过对150 mm×150 mm方形混凝土试件进行单轴压缩力学特性模拟,采用反演法确定了界面过渡区的力学参数,进而对双轴压缩加载下混凝土的破坏行为及其尺寸效应进行了分析.研究结果表明:1)损伤破坏形式随试件尺寸发生变化,试件最终破坏消耗的断裂能不同是导致混凝土双轴压缩强度产生尺寸效应的主要原因;2)混凝土单、双轴压缩强度均存在明显的尺寸效应行为,并且Bazant尺寸效应律能够较好地描述混凝土在单、双轴压缩加载下的强度尺寸效应.     

基于细观层次的混凝土抗压强度与尺寸效应的数值模拟

为了实现混凝土试件抗压强度与尺寸效应的仿真计算分析,在细观尺度下,把混凝土看作是由砂浆、粘结带和骨料组成的三相复合材料,细观尺度下的各相物理力学参数都以试验数据为依据,用随机骨料模型代表混凝土细观结构,利用有限元法和混凝土细观力学的本构关系,借助于计算机强大的运算能力,对混凝土复杂的力学行为进行数值模拟.通过计算发现:...     

混凝土抗压强度尺寸效应的神经网络预测模型

为了探究各影响因素对混凝土抗压强度尺寸效应现象的作用机理,从混凝土材料层面出发,建立基于BP神经网络的混凝土抗压强度预测模型.结合大量已有试验结果,建立可考虑试件形状、截面尺寸、高宽比、养护龄期、水灰比、水泥标号和粗骨料最大粒径等7个特性影响的人工神经网络模型.根据上述输入特征,对不同截面尺寸的混凝土抗压强度进行预测分析,并研究相关因素对混凝土抗压强度尺寸效应现象的影响程度.结果表明:1)水灰比对混凝土抗压强度尺寸效应的影响较大,其值越小,抗压强度的尺寸效应越明显;2)高宽比的增大会导致尺寸效应的增强,但当高宽比大于2时,尺寸效应趋于平稳; 3)粗骨料粒径的增大会导致尺寸效应现象愈加明显,但其增长速度会随着粗骨料粒径的提高而不断降低;4)试件形状对于普通混凝土的抗压强度尺寸效应现象的影响可忽略.     

离心成型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度的尺寸效应

基于不同高度试件的劈裂抗拉试验结果,研究了离心成型中速阶段离心时间和离心加速度、骨料级配、钢纤维长度、钢纤维体积率等因素对钢纤维混凝土劈裂抗拉强度尺寸效应的影响.通过对比分析,提出了以高度为150 mm的试件为标准的劈裂抗拉强度尺寸效应换算系数,可供实际应用参考.     

基于尺寸效应的混凝土有效裂缝扩展量研究

根据混凝土材料断裂过程区存在尺寸效应这一特点，结合断裂韧度尺寸效应公式对混凝土有效裂缝扩展长度做了相应的研究，得到了基于尺寸效应规律的有效裂缝扩展长度的表达式。运用该公式对已有试验资料进行分析比较，得出此公式适用于单直线软化模型，不适用于双直线软化模型的结论。     

脆性材料断裂韧性的单一尺寸试件测定方法

脆性或准脆性材料(混凝土,陶瓷,大理石,岩石等)的断裂韧性随试件的大小而改变,具有明显的尺 寸效应．通常情况下描述材料尺寸效应的Bazant尺寸效应律是建立在一系列相似试件的基础上通过实验方 法确定的．提出了一种新的用单一试件测定断裂韧性的实验方法和计算公式,即采用含不同裂缝长度的单一 尺寸试件测定材料的断裂韧性与相似试件测定方法相比,测定结果吻合很好,该方法具有很强的实用性、便 于在实验室环境下用小试件测量,计算方法也很简便．     

粗骨料粒径对混凝土弯拉强度尺寸效应影响的试验研究

为获取粗骨料粒径对混凝土材料弯拉强度及尺寸效应的影响,完成27组素混凝土梁四点弯曲试验,获得粗骨料最大粒径10、20、30 mm,尺寸为100 mm×100 mm×400 mm、150 mm×150 mm×550 mm、200 mm×200 mm×700 mm混凝土试件的弯拉强度,采用Ba?ant尺寸效应理论对试验数据进行分析,提出指数型弯拉强度尺寸效应经验公式。研究结果表明：相同骨料体积率、水灰比和构件尺寸下,混凝土材料弯拉强度随着骨料粒径的增大而降低;各骨料粒径下混凝土弯拉强度均存在尺寸效应现象,小尺寸时尺寸效应现象更显著,骨料粒径30 mm时,混凝土弯拉强度随几何尺寸增大而降低趋势最平缓;Ba?ant尺寸效应率与试验结果吻合较好,但不适用于全尺寸范围,提出的指数型尺寸效应经验公式,在全尺寸范围内能够较好地反映混凝土弯拉强度,可用于混凝土材料弯拉强度尺寸效应预测。     

钢筋高强混凝土柱轴压性能尺寸效应试验

为揭示钢筋高强混凝土柱的尺寸效应规律,进行了不同几何尺寸、不配置箍筋的钢筋高强混凝土柱轴心受压性能试验,对比分析了不同几何尺寸试件的破坏特征、名义应力-应变曲线、承载力、变形及刚度.结果表明,未设置箍筋的钢筋高强混凝土柱轴心受压承载力、破坏特征和变形能力表现出一定的尺寸效应。     

高强混凝土柱小偏心受压性能尺寸效应试验研究

为了解高强混凝土柱小偏心受压性能的尺寸效应,进行了3组不同几何尺寸的高强混凝土柱小偏心受压破坏试验,其截面几何尺寸分别为200mm×200mm、400mm×400mm、800mm×800mm,对比分析了其破坏形态、承载力、变形能力及截面应变分布规律,揭示了其尺寸效应规律。研究结果表明,高强混凝土柱的小偏心受压破坏形态和横截面应变分布规律基本相同,其尺寸效应不明显;高强混凝土柱的小偏心受压承载力和变形能力存在明显尺寸效应,随着截面尺寸的增大,其极限承载力的安全储备量减小,变形能力减弱。     

混凝土类材料断裂实验的试件尺寸问题

本文在混凝土尺寸效应公式和混凝土的切口敏感性规律的基础上,推导出对于三点弯曲、四点弯曲、紧凑拉伸断裂实验,能够得到有效K_(1c)值的试件的最小高度。结果表明,三点弯曲和四点弯曲实验的试件的最小高度,非常类似于Modeer公式所得结果,而紧凑拉伸试件的最小高度则随相对裂缝长度增加而增加。