中央帶缺口立方體試件的雙K斷裂韌度及其率相關(guān)性分析.pdf

1、混凝土材料是一種非均勻、多相復合工程材料，具有抗壓強度高、原料豐富、生產(chǎn)工藝簡單等特點，已被廣泛應用于各類土木建筑結(jié)構(gòu)中。但是，由于混凝土材料“多水平體系”的組織結(jié)構(gòu)特點，大量的微裂縫、空隙等缺陷先天存在于眾多結(jié)合面上，致使混凝土的破壞過程與混凝土材料中裂縫的產(chǎn)生、閉合與發(fā)展密不可分。
　　斷裂試驗是研究混凝土斷裂行為的有效手段，傳統(tǒng)斷裂試驗采用的試件形式有三點彎曲梁、緊湊拉伸、楔入劈拉幾何形式等，近年來也有學者提出將Brazil

2、ian劈拉試驗應用于斷裂試驗，試驗采用中央帶缺口的立方體試件或圓柱體試件幾何形式。Brazilian劈拉斷裂試驗與傳統(tǒng)試件相比，具有試件小巧、輕便、可以忽略試件自重對斷裂參數(shù)的影響、可以鉆芯取樣等優(yōu)點。
　　混凝土雙K斷裂理論很好地描述了混凝土非線性斷裂的三階段特征:裂縫起裂、裂縫穩(wěn)定擴展和裂縫失穩(wěn)擴展。以往學者針對混凝土雙K斷裂參數(shù)的研究多在擬靜態(tài)荷載條件下展開，對地震動態(tài)荷載范圍內(nèi)混凝土雙K斷裂參數(shù)率敏感性問題尚未涉及。此外，

3、盡管已有學者對混凝土材料的動態(tài)斷裂性能展開了研究，但目前仍未得到一個統(tǒng)一的結(jié)論。
　　基于以上兩個方面，本文具體工作主要有以下幾個方面:
　　(1)開展了中央帶缺口立方體試件擬靜態(tài)加載條件下的斷裂試驗，基于雙K斷裂理論，確定了起裂斷裂韌度KiniIc和失穩(wěn)斷裂韌度實測值KunIc-exp，并研究了相對荷載分布寬度β和初始縫高比α0對雙K斷裂參數(shù)的影響。結(jié)果表明，在文中采用的相對荷載分布寬度范圍內(nèi)(0.05～0.20)，起裂韌

4、度KiniIc和失穩(wěn)韌度KunIc都隨著相對荷載分布寬度的增大而增大，且失穩(wěn)韌度的增加幅度高于起裂韌度;在文中采用的初始縫高比范圍內(nèi)(0.1～0.5)，失穩(wěn)韌度KunIc隨初始縫高比α0的增大而增大，起裂韌度KiniIc則先增大后減小。
　　(2)基于黏聚裂縫模型和權(quán)函數(shù)方法，解析計算了裂縫尖端斷裂過程區(qū)分布著的黏聚應力引起的黏聚韌度KcIc，進而通過雙K斷裂模型的三參數(shù)定律確定了失穩(wěn)韌度解析值Kun-(t)hIc。對比結(jié)果表明，

5、失穩(wěn)韌度解析解與失穩(wěn)韌度實測值吻合較好，各組試件失穩(wěn)韌度實測值和解析解的相對誤差絕對值平均在5％左右，最大不超過11％，證實雙K斷裂理論可以用于分析中央帶缺口立方體試件的斷裂行為。
　　(3)進行了四種不同應變率（10-5/s、10-4/s、10-3/s和10-2/s）下中央帶缺口立方體試件的斷裂試驗，實測并解析計算了雙K斷裂韌度。結(jié)果表明，失穩(wěn)韌度解析解和失穩(wěn)韌度實測值吻合較好，可以應用雙K斷裂模型研究地震荷載下混凝土的斷裂參數(shù)