斷裂力學在混凝土中的應用及其尺寸效應.pdf

1、隨著混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展,興建的重大結(jié)構(gòu)工程日漸增多.這些結(jié)構(gòu)的安全和正常運行,已經(jīng)不僅是一個單純的技術(shù)、經(jīng)濟問題,而是對人民生命財產(chǎn)和社會安定有重大影響的社會問題.而且,這些結(jié)構(gòu)往往是形體高大而復雜,承受的荷載大且變化多,還可能經(jīng)受各種嚴酷的環(huán)境作用和偶然性事故.因而,這些結(jié)構(gòu)的力學分析和設(shè)計要求有足夠的精確度和可靠性,而理論上和方法上又有較大的技術(shù)難度.另一方面看,混凝土因其材料組成和構(gòu)造的原因而具有非勻質(zhì)、非線性和各向異性等性質(zhì),還因

2、混凝土內(nèi)部微裂縫的存在和發(fā)展,力學性能隨時間和環(huán)境條件而變異,使得混凝土的強度和變形狀態(tài)十分復雜,影響因素多,變化幅度大,性能指標的離散度也大.過去,一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)尺寸較小,形狀簡單,受力明確,都可采用足尺的或按比例縮小的模型,在實驗室內(nèi)進行荷載試驗,測定其結(jié)構(gòu)反應,將試驗結(jié)果直接用于設(shè)計,或者經(jīng)過統(tǒng)計分析后,用得到的經(jīng)驗公式知道設(shè)計.但是,對于前述形體和受力都很復雜的重大結(jié)構(gòu)物,這些經(jīng)驗性方法顯然無法勝任.斷裂力學用于混凝土研究

3、,大大推動了混凝土斷裂力學和強度理論的發(fā)展,但是不論是線彈性斷裂力學還是彈塑性斷裂力學,應用于混凝土材料都有其各自的局限性.該文回顧了經(jīng)典的混凝土強度準則,分析討論了各種強度理論的優(yōu)缺點,提出了進一步研究的必要性;分析討論了斷裂力學發(fā)展的幾個重要階段,以及斷裂力學在混凝土中的應用;在比較分析Bazant尺寸效應律的兩套不同公式的基礎(chǔ)上,指出了用能量的方法考慮尺寸效應的優(yōu)勢;在考慮邊界效應基礎(chǔ)上,建立了新的局部斷裂能分布模型,并由此推導出