損傷演變對混凝土強度的影響.pdf

1、本研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金面上項目《混凝土結(jié)構(gòu)使用全壽命分析研究》（50278038）的資助，為國家自然科學(xué)基金面上項目《基于檢測與監(jiān)測信號的混凝土損傷破壞判斷》（No.50578068）的前期工作。 在惡劣環(huán)境因素（如凍融、火災(zāi)等）作用下，混凝土材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，引起力學(xué)性能下降，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的安全性降低?，F(xiàn)有的混凝土強度理論研究主要依據(jù)材料的荷載試驗結(jié)果而構(gòu)筑，并沒考慮材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)改變所帶來的影響，不適合于劣

2、化混凝土的強度分析。 關(guān)于劣化后混凝土強度的研究多是面向工程對象而進(jìn)行的，即從不同的環(huán)境作用類型出發(fā)，采用不同的試驗室環(huán)境模擬方法來研究混凝土的強度變化。其研究思路主要是將荷載試驗強度結(jié)果與影響因素（溫度、凍融循環(huán)次數(shù)以及應(yīng)力比等）之間通過試驗結(jié)果與影響因素之間的曲線關(guān)系圖，僅僅按照曲線的特點或趨勢提出某種函數(shù)關(guān)系式建立起直接的聯(lián)系，然后依據(jù)荷載試驗結(jié)果擬合得該函數(shù)關(guān)系式中的參數(shù)，并以此作為該狀態(tài)下混凝土的強度。應(yīng)該說這一種研究

3、思路是從表象出發(fā)的，沒有深入認(rèn)識與發(fā)掘混凝土劣化演變的實質(zhì)，所取得的一些研究成果具有其局限性。 本文基于損傷力學(xué)，采用唯象學(xué)方法，藉引入內(nèi)變量把內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)的變化滲透到宏觀變量予以表征，從而避免了傳統(tǒng)的從材料學(xué)角度研究混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化對劣化混凝土強度影響的難題。由此，在可測度空間選擇具有明確力學(xué)意義，并且能代表混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的損傷變量，將其耦合入已有的混凝土強度理論，從而揭示混凝土材料在環(huán)境因素和荷載效應(yīng)共同作用的混凝土強

4、度演變規(guī)律。主要完成的工作有： 1）闡述了混凝土損傷的測度空間問題。利用無損檢測技術(shù)實現(xiàn)一般力學(xué)意義上的損傷變量及損傷演變方程在可測度空間的轉(zhuǎn)換，由此可以在宏觀可測度空間利用現(xiàn)代測試手段捕捉的機電信號上定義損傷變量以反映混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)的變化。 2）以損傷力學(xué)理論為研究工具，基于現(xiàn)有混凝土強度理論，采用現(xiàn)代檢測技術(shù)的測試結(jié)果來進(jìn)行參數(shù)擬合建立了劣化混凝的破壞面方程。它描述了混凝土破壞面隨損傷的增加逐漸萎縮的規(guī)律。

5、3）基于相同的思想，建立了劣化混凝土單軸壓縮狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，它反映了損傷演變對混凝土一維應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響。 4）確定了混凝土漸變破壞兩階段分界點——陡劣點。 5）采用凍融作用作為引發(fā)混凝土損傷演變的試驗手段，以此為切入點，研究劣化后混凝土破壞面的演變規(guī)律。并利用已有的凍融循環(huán)和高溫下混凝土雙軸/三軸試驗結(jié)果與本文所得方程的計算結(jié)果進(jìn)行了對比。 本文以現(xiàn)代材料測試手段為基礎(chǔ)，在對混凝土材料試驗測試及理論分析