混凝土定常與非定常擴(kuò)展下斷裂韌度的研究與應(yīng)用.pdf

1、混凝土斷裂力學(xué)中以應(yīng)力強(qiáng)度因子或能量釋放率為表征的斷裂韌度參數(shù)一直是研究的重點(diǎn)?；炷翑嗔殉尸F(xiàn)非線性特征，其斷裂過程區(qū)上的粘聚力對斷裂韌度的貢獻(xiàn)不可忽略，因此需要關(guān)注FPZ上的粘聚力分布。以往通常假定FPZ上的粘聚力分布不隨裂縫擴(kuò)展而變化，稱之為定常擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。但是，對FPZ特性研究表明，混凝土的裂縫擴(kuò)展更接近非定常狀態(tài)。因此，有必要進(jìn)一步研究定常和非定常擴(kuò)展下混凝土的斷裂韌度。由于混凝土斷裂韌度與FPZ上的粘聚力、軟化曲線以及裂縫張開位

2、移密切相關(guān)，基于混凝土定常和非定常下斷裂韌度的研究，可以推進(jìn)混凝土斷裂力學(xué)的發(fā)展。本文從混凝土斷裂韌度的試驗(yàn)測定方法，混凝土定常與非定常條件下的斷裂韌度理論以及混凝土斷裂韌度參數(shù)的應(yīng)用這幾個方面開展了研究，具體內(nèi)容如下:
　　1、指出了混凝土斷裂試驗(yàn)中應(yīng)注意的事項。對斷裂試驗(yàn)傳力途徑進(jìn)行了解析，并分析了加載裝置的剛度、支座、傳力板形式和加載控制方式對斷裂試驗(yàn)結(jié)果的影響。
　　2、采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬數(shù)據(jù)按定常和非定常擴(kuò)展計算了

3、KR阻力，研究了不同尺寸試件的KR阻力曲線和FPZ長度的變化規(guī)律。結(jié)果表明，混凝土FPZ長度隨裂縫的擴(kuò)展先增大后減小，表現(xiàn)為非定常擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。并將混凝土的非定常擴(kuò)展解釋為試件邊界的影響。對大尺寸試件，F(xiàn)PZ長度達(dá)到最大值時，裂縫尖端距離試件后邊界較遠(yuǎn)，受邊界影響小，在FPZ長度達(dá)到最大值后裂縫靠近試件后邊界前的一段時期內(nèi)裂縫的擴(kuò)展可認(rèn)為是定常狀態(tài)。
　　3、基于線彈性斷裂力學(xué)理論，考慮了FPZ上的粘聚力作用推導(dǎo)了以瞬態(tài)能量釋放率為表

4、征的GR阻力表達(dá)式，基于表達(dá)式所預(yù)測的GR阻力曲線特征可與基于裂縫粘聚力的KR阻力曲線特征對應(yīng)。采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對定常擴(kuò)展的GR阻力表達(dá)式進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　4、基于數(shù)值試驗(yàn)的裂縫張開位移、粘聚力分布和GR阻力曲線分析得出了混凝土定常擴(kuò)展發(fā)生的大致條件，結(jié)果表明混凝土定常擴(kuò)展發(fā)生條件與試件尺寸、軟化曲線參數(shù)和試件幾何形式有關(guān)。定常擴(kuò)展的GR阻力理論可應(yīng)用于按C∫CTODc0σ(w)dw=(KunIc）2/E的條件粗選軟化曲線計算起裂韌度

5、以及確定軟化曲線參數(shù)。
　　5、對丹江口大壩混凝土鉆芯芯樣開展了圓柱體楔入劈拉試驗(yàn)，測定了大壩混凝土的雙K斷裂參數(shù)。由于斷裂試驗(yàn)所用的鉆芯芯樣試件尺寸與最大骨料粒徑的比值偏小，所測定的雙K斷裂韌度值偏小，直接用于結(jié)構(gòu)安全性評定具有一定的安全儲備。采用數(shù)值法和解析法計算了丹江口大壩上游豎向裂縫在水壓力作用下的縫端應(yīng)力強(qiáng)度因子。結(jié)果表明，三維數(shù)值法可用于精確計算結(jié)構(gòu)外荷載作用下的應(yīng)力強(qiáng)度因子值，而解析法可大致估算應(yīng)力強(qiáng)度因子的取值范圍