混凝土的尺寸效应

本文讨论了Bazant所提出的二种混凝土强度尺寸效应律基于能量释放的尺寸效应律和统一的尺寸效应律.通过比较分析得出结论,对混凝土结构而言,基于能量释放的尺寸效应律更为适用.     

混凝土的尺寸效应

尺寸效应是准脆性材料的固有特征。本文探讨了混凝土尺寸效应的产生原因和试验方法,并将能量释放引起的尺寸效应理论、微裂纹或断裂的分形特性引起的尺寸效应理论与试验数据进行了分析比较。分析表明基于能量释放导出的Bazant尺寸效应理论能较好的预测混凝土强度。     

高强活性粉末混凝土抗压强度尺寸效应的研究

强度的尺寸效应是建筑工程界一直以来探讨的主要问题。本文基于文献~([7])的试验数据,运用Bazant能量释放理论分析,探讨了高强活性粉末混凝土的尺寸效应。分析结果表明高强活性粉末混凝土随着尺寸的增加逐渐降低,而且Bazant尺寸效应规律能够很好地预测高强活性粉末混凝土的抗压强度。     

混凝土抗折强度尺寸效应的试验研究

为研究强度等级变化对混凝土材料抗折强度尺寸效应的影响,完成54组试件的抗折试验,获得试件尺寸为70 mm×70 mm×310 mm、100 mm×100 mm×400 mm和150 mm×150 mm×550 mm,强度等级为C20、C40以及C60混凝土试件的抗折强度。通过对试验结果进行回归分析,得到不同强度等级、不同尺寸试件抗折强度之间的关系。对混凝土抗折强度的尺寸效应进行较系统研究,并应用Bazant尺寸效应理论和在光滑表面裂纹起裂处失效的尺寸效应理论分析材料尺寸效应现象。结果表明:各强度等级的混凝土试件均存在尺寸效应现象;强度等级提高,试件的尺寸效应越明显;Bazant基于能量释放引起的尺寸效应理论和在光滑表面裂纹起裂处失效的尺寸效应在本尺寸范围内与试验结果吻合较好,但不适用于全尺寸范围;提出的基于能量释放的修正尺寸效应率能够较好地适用于混凝土抗折强度尺寸效应的预测。     

确定混凝土强度尺寸效应律的小尺寸试件研究方法

混凝土力学参数的尺寸效应是一关键问题，而强度尺寸效应更为重要。本文从断裂力学出发，基于Bazant尺寸效应律，提出了通过小尺寸试件测试结果得出强度尺寸效应律的方法，同时得出与尺寸无关的断裂参数。方法简单易行，可在任何试验室实现，为确定大尺寸试件或实际结构的断裂参数提供了一可行的途径。     

基于Ⅰ—Ⅱ型耦合能量释放率的尺寸效应研究

针对混凝土构件断裂和损伤交织发展的耦合过程,基于Ⅰ—Ⅱ型耦合能量释放率,模拟了不同高度试件起裂情况,对Ⅰ—Ⅱ型耦合能量释放率的尺寸效应现象进行了分析,说明一定范围内可通过限制试件高度控制其起裂情况。     

混凝土材料强度的尺度效应律

基于能量耗散理论,对混凝土的受力变形过程、强度本质进行了研究分析,并提出混凝土材料强度的尺度效应律预期形式和今后混凝土强度尺度效应律应当重点研究的内容和方法。     

Mesoscale modeling based numerical study on size effect of concrete compressive strength

将混凝土视为砂浆、骨料及过渡界面组成的三相复合材料,采用随机骨料模型从细观角度对混凝土轴压破坏过程及抗压强度尺寸效应进行数值分析。该模型中考虑了混凝土级配以及骨料分布的影响,通过赋予各相材料塑性损伤本构关系并引入初始缺陷来模拟混凝土破坏过程中裂缝的产生与扩展。通过与试验数据进行对比,认为所建立随机骨料细观模型能够较好地反映混凝土抗压强度尺寸效应规律。分析结果表明：初始缺陷大小对混凝土抗压强度尺寸效应影响显著,而混凝土强度等级与缺陷位置对尺寸效应影响较小。通过对混凝土轴压破坏机理进行分析,发现基于能量释放的尺寸效应模型能够较好地解释混凝土的破坏过程和预测模拟结果。     

基于随机骨料模型的混凝土抗压强度尺寸效应研究

将混凝土视为砂浆、骨料及过渡界面组成的三相复合材料,采用随机骨料模型从细观角度对混凝土轴压破坏过程及抗压强度尺寸效应进行数值分析。该模型中考虑了混凝土级配以及骨料分布的影响,通过赋予各相材料塑性损伤本构关系并引入初始缺陷来模拟混凝土破坏过程中裂缝的产生与扩展。通过与试验数据进行对比,认为所建立随机骨料细观模型能够较好地反映混凝土抗压强度尺寸效应规律。分析结果表明:初始缺陷大小对混凝土抗压强度尺寸效应影响显著,而混凝土强度等级与缺陷位置对尺寸效应影响较小。通过对混凝土轴压破坏机理进行分析,发现基于能量释放的尺寸效应模型能够较好地解释混凝土的破坏过程和预测模拟结果。     

混凝土强度尺寸效应的细观数值分析

首先使用混凝土细观模型对轴向拉伸试件进行了数值分析,然后,在1∶8的尺寸范围内对轴向拉伸试件的强度尺寸效应进行了比较分析.分析表明,试件的强度随试件尺寸的增大而减小.Bazant尺寸效应律和Carpinteri尺寸效应律都能较好地模拟混凝土材料的尺寸效应,对于抗拉强度的尺寸效应现象,Carpinteri多重分形尺寸效应律更为确切些.