基于峰值荷载的混凝土断裂参数研究

发布时间：2017-09-03 03:01

  本文关键词：基于峰值荷载的混凝土断裂参数研究

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【摘要】：混凝土作为一种典型的非均质多相复合材料,传统的强度理论以及线弹性断裂力学理论均无法准确地描述和预测其断裂行为和破坏过程。混凝土双K断裂模型将虚拟裂缝模型和弹性等效方法相结合,可作为描述混凝土整个裂缝扩展过程的断裂判据,并被确立为DL/T5332-2005《水工混凝土断裂试验规程》的理论依据。断裂力学试验是混凝土断裂力学研究中的重要组成部分,在普通的实验设备和实验条件下,裂缝张开位移参数的测定仍然可能存在较大误差,而峰值荷载的测定对实验条件的要求相对较低,若采用峰值荷载来研究混凝土的断裂特性,对简化混凝土断裂试验过程、提高混凝土断裂试验精度以及丰富混凝土断裂参数的计算方法和计算理论均具有重要的意义。本文通过对不同强度等级、不同高度以及不同初始缝高比的混凝土非标准三点弯曲梁的断裂试验,确定了每组试件的双K断裂参数。采用峰值荷载法对双K断裂模型、双参数断裂模型以及尺寸效应模型的关系进行了分析。基于双K断裂模型,在考虑了裂缝粘聚力作用以及外荷载变化特性等因素的基础上,提出了一种改进峰值荷载法。采用边界效应模型以及尺寸效应模型对混凝土名义强度的尺寸效应进行了分析。基于等效弹性裂缝方法和幂定律,提出了一个综合考虑试件尺寸、初始裂缝长度以及断裂过程区影响的综合尺寸效应模型。结合本文的试验数据以及现有文献中的研究数据,对所提出的方法进行了验证,研究结论可概括如下:(1)强度等级对起裂韧度(?)和失稳韧度(?)的影响较为显著,(?) 和(?)随着混凝土强度等级的提高均有所增加,(?)和(?)基本不受试件高度和初始缝高比的影响。(2)由峰值荷载法所确定的断裂参数相当于无穷大结构的断裂参数,采用峰值荷载法可以对双K断裂模型、双参数断裂模型以及尺寸效应模型进行统一。改进峰值荷载法对实验条件的要求较低,只需测定各试件的峰值荷载P_(max),而不必测定荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线,即可方便地确定混凝土试件的断裂参数。改进峰值荷载法所得计算结果与采用传统的试验分析方法所得结果取得了较好的一致,且不存在对试件几何尺寸和数量的限制,同时避免了试验过程中采用引伸计测定裂缝口张开位移CMOD时可能产生的误差,在保证了试验精度的同时简化了试验操作方法。(3)边界效应模型和尺寸效应模型均可以较好地描述混凝土类材料的准脆性断裂行为,根据两种模型所确定的临界应力强度因子K_(Ic)比较接近,所确定的抗拉强度ft存在一定的差异。(4)综合尺寸效应模型可以较好地描述和预测混凝土类材料的准脆性断裂行为。此外,基于综合尺寸效应模型,只需根据不同尺寸试件的峰值荷载P_(max),即可确定具体尺寸试件的临界应力强度因子,且所得结果与采用传统的试验分析法以及数值模拟法所确定的等效弹性裂缝模型的临界应力强度因子均较为接近。
【关键词】：混凝土 断裂参数 尺寸效应 改进峰值荷载法 综合尺寸效应模型
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV431
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究进展12-16
• 1.2.1 混凝土断裂模型12-15
• 1.2.2 混凝土名义强度的尺寸效应15-16
• 1.3 问题的提出16-18
• 1.4 本文研究内容18-20
• 第二章 混凝土三点弯曲梁断裂试验20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 混凝土双K断裂模型20-26
• 2.2.1 双K断裂准则20-21
• 2.2.2 双K断裂参数的确定方法21-26
• 2.3 试验概况26-30
• 2.3.1 试件制作26-27
• 2.3.2 试验过程27-30
• 2.4 试验结果及分析30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 基于双K断裂模型的改进峰值荷载法33-52
• 3.1 引言33
• 3.2 峰值荷载法33-35
• 3.2.1 峰值荷载法简介33-34
• 3.2.2 峰值荷载法的参数确定方法34-35
• 3.3 尺寸效应模型35-38
• 3.4 改进的峰值荷载法38-40
• 3.5 试验数据分析40-51
• 3.5.1 峰值荷载法试验数据分析40-42
• 3.5.2 改进峰值荷载法试验数据分析42-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 混凝土名义强度的尺寸效应研究52-74
• 4.1 引言52-53
• 4.2 边界效应模型53-57
• 4.2.1 大尺寸结构的边界效应模型53-54
• 4.2.2 有限尺寸试件的边界效应模型54-57
• 4.3 边界效应模型与尺寸效应模型的对比57-58
• 4.4 准脆性断裂的综合尺寸效应模型58-61
• 4.5 试验数据分析61-72
• 4.5.1 边界效应模型与尺寸效应模型试验数据分析61-67
• 4.5.2 综合尺寸效应模型试验数据分析67-70
• 4.5.3 基于综合尺寸效应模型的临界应力强度因子分析70-72
• 4.6 本章小结72-74
• 第五章 结论与展望74-76
• 5.1 本文的主要结论74
• 5.2 展望74-76
• 参考文献76-81
• 致谢81-82
• 作者简介82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 管俊峰;李庆斌;吴智敏;;采用峰值荷载法确定全级配水工混凝土断裂参数[J];工程力学;2014年08期

2 苏捷;方志;;普通混凝土与高强混凝土抗压强度的尺寸效应[J];建筑材料学报;2013年06期

3 苏捷;方志;杨钻;;混凝土抗折强度尺寸效应的试验研究[J];工业建筑;2012年12期

4 范向前;胡少伟;陆俊;;非标准混凝土三点弯曲梁双K断裂韧度试验研究[J];建筑结构学报;2012年10期

5 范向前;胡少伟;陆俊;;不同类型混凝土断裂特性研究[J];混凝土;2012年03期

6 张秀芳;徐世p，

本文编号：782434