混凝土KR阻力与平台圆盘断裂韧度的试验研究

摘要

混凝土材料在当今的建筑，桥梁，道路，港口等方面的起着非常重要的作用。在许多情况下，由于在建造和使用中的各种因素，会令混凝土结构产生不同程度的破坏。混凝土作为一种准脆性材料，与抗压强度标准值相比，其抗拉强度相对很小，加之其本身存在微裂缝和空隙在混凝土制作过程中难以完全避免，导致在实际使用过程中的混凝土结构往往都处于一种带裂缝工作的状态。所以裂缝对于混凝土的破坏有着密不可分的关系。
　　线性叠加假设的提出使得对混凝土的断裂特性的研究得以用线弹性断裂力学的理论解决。本文采用平台巴西圆盘试件和三点弯曲梁试件对混凝土的断裂韧度，T应力和KR阻力分别进行了实验研究。
　　首先，本文拟通过对平台圆盘试件的实验研究完成对混凝土断裂韧度的测定。实验对不同初始裂缝长度的平台圆盘试件在不同龄期下的断裂韧度进行了实验研究。在与前人在三点弯曲梁试件，中央带直裂缝的立方体试件，楔入劈拉试件等多种不同混凝土劈拉试件实验研究的对比中，证实了平台圆盘试件断裂实验对于混凝土断裂韧度研究的可靠性，并得出混凝土断裂韧度随龄期的增长而增长，且随初始缝高比的增长呈现出先增大后减小的趋势。
　　应力强度因子对于混凝土断裂特性的实验研究中起着非常重要的作用，而在大量的数值和实验研究中发现，裂纹尖端应力场的高阶项对于混凝土的开裂也起到了一定的作用。本文通过对T应力在三点弯曲梁试件断裂过程中的影响进行了实验研究，证实了对于纯粹的I型断裂的混凝土试件，其开裂的过程不受T应力的影响。
　　混凝土开裂过程中的粘聚应力对断裂韧度的计算有着直接影响，本文通过对三点弯曲梁断裂全过程中断裂过程区(FPZ)长度的变化对裂纹扩展阻力的影响进行了实验。FPZ长度根据线性叠加假设确定，计算根据FPZ区粘聚力的变化将混凝土断裂全过程分为三个不同的阶段，裂纹扩展阻力曲线是由在FPZ内混凝土固有的断裂韧性和由粘聚力引起的粘聚韧度叠加而成。本文所得断裂过程区长度对裂纹扩展阻力的影响是建立在前人数值计算的基础之上，在FPZ全面扩展之前，裂纹扩展阻力会随着有效裂缝长度和梁高比值的增长而增加。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 早龄期混凝土试件的研究

1．2．2 R阻力研究

1．3 断裂力学的基本概念

1．3．1 裂缝的基本类型

1．3．2 应力强度因子

1．4 Brazilian劈拉断裂实验简介

1．5．本文的主要工作

2 采用直裂纹巴西圆盘试件测混凝土的断裂韧度

2．1 直裂缝巴西圆盘试件静载试验介绍

2．1．1 试件的准备

2．1．2 实验仪器和加载装置

2．2 起裂荷载的实验测定

2．3 平台巴西圆盘试件起裂韧度的计算

2．4 试验结果与结论

2．4．1 龄期对起裂韧度的影响

2．4．2 缝高比对平台圆盘试件起裂韧度的影响

2．4．3 此次平台圆盘实验的不足

2．5 本章小结

3 T应力对三点弯曲梁试件Ⅰ型裂缝断裂韧度的影响

3．1 Ⅰ型裂缝修正最大周向应力准则

3．2 带缺口三点弯曲梁的T应力

3．2．1 试件的制作

3．2．2 试验装置及试验方法

3．3 三点弯曲梁T应力的计算

3．4 计算结果与讨论

3．5 本章小结

4 三点弯曲梁KR阻力曲线计算

4．1 断裂过程区粘聚力计算

4．2 KR阻力曲线的确定

4．3 三点弯曲梁KR阻力的计算

4．4 FPZ的变化对KR阻力曲线的影响

4．5 本章小结

结论

参考文献

致谢