混凝土骨料影响下裂纹扩展特性的解析计算研究 |
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引用本文: | 陈醉,刘学毅,乔俊贤,李鹏鑫,肖杰灵,杨荣山.混凝土骨料影响下裂纹扩展特性的解析计算研究[J].土木工程学报,2023(4):20-29. |
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作者姓名: | 陈醉 刘学毅 乔俊贤 李鹏鑫 肖杰灵 杨荣山 |
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作者单位: | 1. 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室;2. 西南交通大学土木工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金面上项目(51978584,51778543); |
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摘 要: | 混凝土骨料-浆体界面是局部裂纹等伤损的多发部位。为探究混凝土骨料影响下裂纹的扩展特性,基于弹性力学复变函数理论,提出骨料影响下裂纹尖端应力强度因子的解析计算方法;建立混凝土多尺度有限元模型并开展了现场试验,对比验证解析解的准确性;基于解析法分析了骨料位置、粒径及外部荷载等因素对应力强度因子及扩展角的影响规律。结果表明,经由解析法、有限元模型与试验结果反映出的裂纹扩展表现为相同的趋势;骨料与裂纹尖端的方位角大于45°时,骨料粒径越大,越加剧裂纹的Ⅰ型扩展,但能减轻Ⅱ型扩展;裂纹扩展在骨料半径为裂纹长半轴2倍、骨料位于裂纹尖端正上方、裂纹尖端与骨料边界重合时达到最不利状态,此时Ⅰ型应力强度因子为未考虑骨料时的1.35倍;裂纹呈偏于骨料方向扩展;当骨料位于裂纹尖端正上方,若荷载角度小于22.5°,骨料位置对裂纹扩展角影响较大;荷载角度为0°、裂纹尖端与骨料边界重合时,裂纹扩展指向骨料中心;若裂纹尖端与骨料边界不重合,扩展角在荷载角度为22.5°时达到最大值60°。
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关 键 词: | 混凝土 裂纹 骨料 扩展特性 弹性力学 复变函数 |
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