试件形式对混凝土失稳韧度KunIC的影响

为了确定用三点弯曲梁和楔入劈拉两种形式试件所测的混凝土失稳韧度KunIC是否相同以及有多大差异,从两种形式试件KunIC的比值入手,对二者失稳韧度的关系进行了分析.结果表明,当试件的混凝土材料相同、高度也相同时,用三点弯曲梁和楔入劈拉试件测得的混凝土失稳韧度差异甚小.     

支承形式对楔入劈拉试件断裂韧度KIC的影响

对楔入劈拉试验中试件的受力状况进行了分析.结果表明:除水平力会对裂缝的失稳扩展产生影响外,外载的竖向分力、传力装置自重及试件自重也会对裂缝的失稳扩展产生影响;竖向力对断裂韧度KⅠC的影响与楔入劈拉试验所采用的支承形式有关,即在双支座情况下,自重和竖向分力的影响均可忽略不计,而在单支座情况下,应考虑自重和竖向分力的影响.     

双K准则中起裂韧度KiniIC的讨论

讨论了双K准则中起裂韧度的有关问题,分析了混凝土三点弯曲梁和楔入劈拉2种典型试验方法下,起裂韧度与失稳韧度的比值随起裂荷载与最大荷载比值及初始缝长与等效临界缝长比值变化的关系;用已有试验成果确定了2种典型试验方法下,混凝土起裂韧度和失稳韧度比值的大致范围;对混凝土起裂韧度的工程应用进行了讨论.     

双K准则中起裂韧度K_(IC)~(ini)的讨论

讨论了双K准则中起裂韧度的有关问题,分析了混凝土三点弯曲梁和楔入劈拉2种典型试验方法下,起裂韧度与失稳韧度的比值随起裂荷载与最大荷载比值及初始缝长与等效临界缝长比值变化的关系;用已有试验成果确定了2种典型试验方法下,混凝土起裂韧度和失稳韧度比值的大致范围;对混凝土起裂韧度的工程应用进行了讨论。     

混杂钢纤维高强混凝土断裂特性研究

采用楔入劈拉试验方法,利用标准紧凑拉伸公式与楔入劈拉经验公式分别计算高强混凝土及混杂钢纤维高强混凝土的双K断裂韧度和断裂能,经比较发现用紧凑拉伸公式计算的失稳断裂韧度值是经验公式的0.85～0.87倍,因此建议采用尺寸符合标准紧凑拉伸要求的试件进行试验确定断裂韧度.分析了纤维混杂后纤维类型、纤维长度、纤维掺量对混凝土增强、增韧的影响,试验结果表明随着混凝土强度增加,断裂韧度、断裂能增大.最后建议高强混凝土采用双K断裂韧度作为韧性评价指标,高强钢纤维混凝土采用断裂能作为韧性评价指标.     

砾粒掺入对黏土断裂韧度的影响

以探究土体断裂韧度特性为目的,采用改进后的标准三点弯曲试验,消除了自重对试验结果的影响,在掺入不同含量和不同粒径大小的砾粒的情况下,制备相同含水率、干密度和初始裂缝的试样,测试其断裂韧度的变化以及观察裂缝扩展规律.结果表明:当掺入砂砾含量在0%~20%的时候,断裂韧度随着砂砾含量的增高而逐渐降低;当掺入砂砾的粒径在2~40mm的时候,在相同砂砾含量情况下,其断裂韧度随着掺入粒径的增加而增加;当掺入砂砾的粒径在0.75~2mm的时候,在相同砂砾含量情况下,其粒径大小对断裂韧度值没有明显影响;掺入颗粒的粒径大小会影响裂缝的扩展方向和发育数量,与掺入粗砾的试样相比较,掺入细砂的试样在裂缝区域更易于出现细小的网状裂纹,而掺入粗砾试样中的裂缝在扩展过程中更容易出现弯折现象.     

混凝土楔入劈拉试件双K断裂参数叠加计算及其边界效应

采用楔入劈拉试件几何形式,进行了最大尺寸为1 200 mm×1 200 mm×200 mm混凝土断裂试验.根据试验获得的荷载张开口位移关系曲线,在线性渐近叠加假定的基础上,利用应力强度因子叠加原理计算了双K断裂参数,考虑了当楔形力的竖向分量、自重和支承反力三者不共线时,竖向分量和自重对裂缝尖端应力强度因子的贡献.试验结果表明,当试件高度大于600 mm时,测定的双K断裂参数是与尺寸无关的常数值;当试件高度低于600mm时,测定的双K断裂参数存在尺寸效应.采用边界效应模型分析发现,其尺寸效应与边界对断裂过程区发展的约束作用相关,试件的高度越小,边界的约束作用越强,测定的断裂韧度越小.经边界效应模型修正后,可得到与尺寸无关的常数值.     

三点弯曲梁法研究混凝土断裂能及其试件尺寸影响

采用不同体积、厚度、跨度、高度４个系列计１４组最大尺寸为２４００ｍｉｎ×６００ｍｍ×６００ｍｍ的三点弯曲切口梁试件测试了混凝土断裂能ＧＦ．结果表明，断裂能有随试件体积的增大而增大、随试件跨度增大而减小的趋势。当试件厚度大于２００ｍｍ后，断裂能与试件厚度无关。随试件高度的增大，断裂能也随之增大．因此，混凝土断裂能同断裂韧度ＫＩＣ－样存在着明显的尺寸效应现象，其变化规律也基本一致．     

三点弯曲试件混凝土KIC效应公式的修正

混凝土裂缝前缘存在断裂过程区,以往研究混凝土断裂韧度KIC尺寸效应时未考虑断裂过程区的影响.为此,基于Weibull脆性破坏统计理论,在考虑混凝土裂缝亚临界扩展条件的基础上对三点弯曲试件混凝土KIC尺寸效应换算公式进行了修正,并通过一组试验数据得到了便于工程应用的KIC尺寸效应换算公式的近似表达式.     

混凝土试件缝高比对裂缝扩展过程及断裂韧度的影响

采用试件尺寸为40cm×40cm×20cm五组不同缝高比α_0/h的楔入劈拉试件,研究缝高比对砼裂缝扩展过程及断裂韧度的影响,采用在试件缝侧贴应变片并辅以计算机采集系统测得了不同缝高比试件的裂缝亚临界扩展量△α_c·结果表明,试件缝高比不同,裂缝的亚临界扩展量、断裂韧度也不同,并不存在稳定的断裂参数。     

不同强度等级混凝土的断裂韧度、断裂能

采用尺寸为１５０ｍｉｎ×１５０ｍｍ×１５０ｍｍ三组楔入劈拉试件进行断裂试 验，研究不同强度等级混凝土的断裂韧度ＫＩＣ、断裂能ＧＦ及临界裂缝尖端张 开位移（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃｒａｃｋ Ｔｉｐ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）ＣＴＯＤｃ．研究结果表明， ＫＩＣ、ＧＦ随着抗压强度ｆｃ、劈裂抗拉强度ｆｔ的增大而增大，并且成线性关系； ＣＴＯＤｃ则不随试件的强度变化而变化．这与金属材料的断裂特性有明显的 区别．     

混凝土、砂浆早期温度断裂韧性实验研究

用直接加温度应力的含裂缝圆环试件，对混凝土、砂浆早期温度断裂韧性进行了实验研究。根据实验测得的裂缝扩展时的温度边界条件，结合边界元数值计算，可获得混凝土、砂浆的温度断裂韧性。提出了应变强度因子的概念。实验结果给出了砂浆的ＫＩＣ以及混凝土不同龄期的应力ＫＩＣ及应变ＫＩＣε。实验表明，作者提出的应变强度因子及应变断裂韧性的概念对反映混凝土材料的断裂特性更稳定更具实际意义。研制了混凝土温度断裂研究专用的温度加载、自动采集、控制系统，编写了专用软件。     

混凝土断裂参数的灰关联分析

针对目前混凝土断裂试验数据少、较难应用传统统计方法进行分析的现状,将灰关联分析方法引入到混凝土三点弯曲梁和大型紧凑拉伸试件断裂参数的相关性分析中,考查了各断裂参数的相关性,讨论了各种相关性产生的原因．结果表明,三点弯曲梁的断裂韧度和断裂能有较大的尺寸效应,而紧凑拉伸试件的断裂参数无明显的尺寸效应,为混凝土的断裂分析提供了一个新的途径．     

砼断裂韧度尺寸效应的试验研究

为研究混凝土断裂韧度的尺寸效应,将基于Weibull统计破坏的尺度律与基于Bazant能量释放的统一尺度律进行对比,进行了三种混凝土断裂韧度,即起裂韧度 、失稳韧度 及临界裂缝尖端张开位移CTODc的试验研究。采用在建桥梁所用高强混凝土材料制作了6组几何相似,最大尺寸为S×H×B=1280 mm×320 mm×160 mm,总共18根带预制缺口的素混凝土平面应变三点弯曲试件,应用MTS材料试验机、动态应变仪等测试手段获得了试件的载荷-加载点位移、载荷-裂缝口张开位移全过程曲线以及裂缝前沿应变等。计算结果发现考虑了裂缝前沿过程区影响后的混凝土断裂韧度仍然表现出一定程度的尺寸效应,而Bazant统一尺寸效应律较Weibull尺寸效应律更适合预测大尺寸混凝土材料的断裂韧度。