混凝土定常與非定常擴展下斷裂韌度的研究與應用.pdf

1、混凝土斷裂力學中以應力強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?；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不可忽略，因此需要關注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展而變化，稱之為定常擴展狀態(tài)。但是，對FPZ特性研究表明，混凝土的裂縫擴展更接近非定常狀態(tài)。因此，有必要進一步研究定常和非定常擴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，基于混凝土定常和非定常下斷裂韌度的研究，可以推進混凝土斷裂力學的發(fā)展。本文從混凝土斷裂韌度的試驗測定方法，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中應注意的事項。對斷裂試驗傳力途徑進行了解析，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結(jié)果的影響。
　　2、采用試驗和數(shù)值模擬數(shù)據(jù)按定常和非定常擴展計算了

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長度隨裂縫的擴展先增大后減小，表現(xiàn)為非定常擴展狀態(tài)。并將混凝土的非定常擴展解釋為試件邊界的影響。對大尺寸試件，F(xiàn)PZ長度達到最大值時，裂縫尖端距離試件后邊界較遠，受邊界影響小，在FPZ長度達到最大值后裂縫靠近試件后邊界前的一段時期內(nèi)裂縫的擴展可認為是定常狀態(tài)。
　　3、基于線彈性斷裂力學理論，考慮了FPZ上的粘聚力作用推導了以瞬態(tài)能量釋放率為表

4、征的GR阻力表達式，基于表達式所預測的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。采用試驗數(shù)據(jù)對定常擴展的GR阻力表達式進行了驗證。
　　4、基于數(shù)值試驗的裂縫張開位移、粘聚力分布和GR阻力曲線分析得出了混凝土定常擴展發(fā)生的大致條件，結(jié)果表明混凝土定常擴展發(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。定常擴展的GR阻力理論可應用于按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，測定了大壩混凝土的雙K斷裂參數(shù)。由于斷裂試驗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力強度因子。結(jié)果表明，三維數(shù)值法可用于精確計算結(jié)構外荷載作用下的應力強度因子值，而解析法可大致估算應力強度因子的取值范圍