混凝土三点弯曲梁和平台圆盘断裂试验研究

摘要

混凝土作为一种典型的非均质准脆性材料，传统的强度理论无法准确描述它的破坏行为和断裂过程，其理论推导结果与实际试验结果相差极大，在实际工程应用中存在着严重的不足。为了深刻准确地描述混凝土断裂行为，预测混凝土的开裂过程并将之应用到实际工程当中，混凝土断裂力学发展成为研究混凝土断裂破坏行为的重要理论。而混凝土断裂力学作为一门理论和试验两方面要求都很高的学科，不仅需要理论上的研究，还需要相应的试验作为理论的佐证，甚至依据试验现象发展新的理论。断裂力学试验是混凝土断裂力学研究中至关重要的组成部分。
　　本文通过尺寸效应模型和双参数断裂模型研究了具有不同缝高比的预制裂缝三点弯曲梁试件R阻力曲线，缝高比分别为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6，研究了同一种模型下缝高比对R阻力曲线的影响以及同一缝高比下两种模型R阻力曲线的对比。并通过线性叠加假设以及线弹性断裂力学公式反推出两种模型下的P-CMOD曲线，与实际P-CMOD曲线进行对比。结果表明:随着缝高比的增加，尺寸效应模型R阻力曲线会有小幅度的增加，双参数断裂模型R阻力曲线会有一定程度的增加，双参数模型增加幅度更大;两种模型相比，尺寸效应模型得到的R阻力值正常低于双参数断裂模型得到的R阻力值;尺寸效应模型得出的PSEMmax小于双参数模型得出的PTPEMmax，与实验值相近;尺寸效应模型得出的临界裂缝张口位移CMODSEMc略小于双参数模型得出的CMODTPEMc，两者均小于实验值CMODEXPc，但是尺寸效应模型得出的结果与实验值误差更小;尺寸效应模型得出的临界有效裂纹长度aSEMc稍大于αTPEMc，与实验值相近;而与此对应的裂纹扩展阻力RcSEM大于RcTPEM。从结果来看，双参数断裂模型得到的R阻力适合初始缝高比a0/d较小的情况，而尺寸效应模型的适用范围则更为广泛一些，更接近真实情况。
　　本文还对具有相同配合比、相同截面尺寸的预制裂缝三点弯曲梁试件与预制裂缝平台巴西圆盘试件进行试验。这两种试件的预制裂缝缝高比均为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6。通过比较这些混凝土试件的断裂韧度，得出缝高比对断裂韧度的影响以及预制裂缝平台圆盘试件与预制裂缝三点弯曲梁试件试验结果之间的关系。结果表明:随着缝高比的增加，预制裂缝三点弯曲梁试件与预制裂缝平台巴西圆盘试件测得的混凝土断裂韧度均呈现下降趋势;两者相比较，预制裂缝平台巴西圆盘试件测得的混凝土起裂韧度值较低。从结果来看，利用平台巴西圆盘测得的起裂韧度与三点弯曲梁试件具有相同的变化趋势，表明利用平台巴西圆盘测量混凝土的断裂韧度具有一定的可行性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 断裂力学的产生和发展

1．2 混凝土断裂力学的发展

1．3 常见断裂模型简介

1．4 三种断裂模式

1．5 I型断裂常用试验方法介绍及对比

1．6 R阻力曲线

1．7 本文的主要工作

2 三点弯曲梁测混凝土双K断裂韧度

2．1 试件制作

2．1．1 试件制作方法

2．1．2 试件实际尺寸

2．2 试验装置及试验方法

2．3 试验结果处理

2．3．1 起裂荷载确定

2．3．2 最大荷载及临界裂缝张口位移确定

2．3．3 试验结果

2．4 断裂韧度计算

2．4．1 弹性模量E及有效裂缝长度ac

2．4．2 起裂韧度KiniIc及失稳韧度KunIc

2．5 试验结果与结论

3 混凝土双参数模型及尺寸效应模型R阻力曲线比较

3．1 R阻力曲线

3．2 利用两种模型计算R阻力曲线

3．2．1 尺寸效应模型计算R阻力曲线

3．2．2 双参数模型计算R阻力曲线

3．3 两种方法得到的R阻力曲线比较

3．4 利用R阻力曲线反推试验曲线

3．4．1 反推方法

3．4．2 两类疗阻力曲线反推的P-CMOD曲线与原试验曲线对比

3．5 其他文献试验结果R阻力曲线研究

3．6 结论

4 巴西圆盘测试断裂韧度对比试验

4．1 巴西劈拉试验简介

4．2 预制裂缝平台巴西圆盘测试混凝土双K断裂韧度试验

4．2．1 试件制作

4．2．2 试件实际尺寸

4．2．3 试验方法

4．2．4 试验结果

4．3 断裂韧度计算

4．4 试验结论

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢