混凝土裂縫損傷斷裂分析及試驗研究.pdf

1、混凝土的裂縫問題一直是土木、水利科學(xué)技術(shù)界和工程界極為關(guān)心的課題。混凝土裂縫的產(chǎn)生是損傷演化到一定程度的結(jié)果，在斷裂過程中，損傷與斷裂相互耦合。因此，研究混凝土的損傷斷裂特性，首先應(yīng)弄清楚其損傷斷裂機(jī)理。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金(51309073)對混凝土裂縫斷裂及損傷問題進(jìn)行深入研究，提出了混凝土損傷本構(gòu)模型，采用理論分析及試驗方法對混凝土裂縫損傷斷裂過程進(jìn)行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于對幾種典型混凝土損傷本構(gòu)模型的

2、分析比較及混凝土損傷理論，提出了一種新的混凝土損傷本構(gòu)模型，并通過實例與已有損傷模型進(jìn)行了比較，驗證了本文模型的正確性及有效性。⑵基于williams級數(shù)展開式縫尖漸近解，推導(dǎo)了混凝土縫尖斷裂過程區(qū)長度的計算公式及線彈性狀態(tài)與損傷狀態(tài)下I型裂紋縫尖的位移場、應(yīng)力場，并通過實例進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明，裂縫臨界斷裂過程區(qū)的長度隨著試件高度及初始縫長的增大而增大，隨著試件初始縫高比的增大而減?。患墧?shù)展開式的常數(shù)項及若干高階項對縫尖應(yīng)力場、位移場

3、的影響可以忽略，縫尖的應(yīng)力場可以由奇異項代表的應(yīng)力強(qiáng)度因子控制。⑶將本文提出的損傷本構(gòu)模型推廣至混凝土三點彎曲梁試件、緊湊拉伸試件及楔入劈拉試件，計算三種試件裂縫尖端的損傷值及縫尖的損傷應(yīng)力。結(jié)果表明在峰值荷載作用下三種試件裂縫尖端的損傷程度與外荷載、試件尺寸及初始縫高比均有關(guān)。⑷數(shù)字照相量測技術(shù)是基于物體表面的圖像灰度分析，進(jìn)而獲得觀測域內(nèi)各點的運(yùn)動和變形信息的一種新型觀測方法。本文采用數(shù)字照相量測相關(guān)技術(shù)測量了混凝土三點彎曲梁構(gòu)件在