考慮試件厚度的混凝土Ⅰ型裂縫擴(kuò)展過(guò)程.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)以三維實(shí)體的形式大量存在于實(shí)際工程，在澆筑及使用過(guò)程中不可避免的會(huì)有裂縫的產(chǎn)生，僅僅從二維的角度研究裂縫的起裂、擴(kuò)展、失穩(wěn)等是不夠的。本文通過(guò)試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合，研究了混凝土斷裂參數(shù)的厚度效應(yīng)，主要開(kāi)展了以下三方面工作：
　?。?）試件厚度對(duì)混凝土Ⅰ型裂縫擴(kuò)展過(guò)程影響的試驗(yàn)研究
　　對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，初始縫高比為0.3，跨度為600mm，高度為150mm，厚度為30mm、60mm、90mm、120mm、150m

2、m以及180mm的24根帶預(yù)制裂縫的混凝土三點(diǎn)彎曲梁進(jìn)行試驗(yàn)研究。分別在裂縫口處布置數(shù)量不等的夾式引伸儀用來(lái)測(cè)量同一試件不同厚度處的裂縫口張開(kāi)位移，在試件表面預(yù)制裂縫尖端附近布置應(yīng)變片用來(lái)測(cè)量試件表面處的起裂荷載，在加載點(diǎn)附近布置夾式引伸儀用來(lái)測(cè)量加載點(diǎn)位移。結(jié)果表明，在本試驗(yàn)研究范圍內(nèi)，失穩(wěn)斷裂韌度無(wú)明顯厚度效應(yīng)；當(dāng)試件厚度小于90mm時(shí)，起裂斷裂韌度隨試件厚度的增大而增大，當(dāng)試件厚度大于90mm時(shí)，起裂斷裂韌度保持穩(wěn)定；斷裂能隨試件

3、厚度的增大而增大；中心處裂縫口張開(kāi)位移略小于表面處，但差值很小可忽略不計(jì)；
　　（2）試件厚度對(duì)混凝土Ⅰ型裂縫起裂荷載的影響
　　對(duì)上述尺寸的混凝土試件采用ANSYS有限元軟件進(jìn)行三維建模分析?；谠囼?yàn)測(cè)得的試件表面的起裂荷載，提取不同厚度處的裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子、加載點(diǎn)位移及裂縫口張開(kāi)位移。逐步減小荷載至試件中心處裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子與起裂荷載作用下表面處裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子相等，此荷載即為試件中心起裂對(duì)應(yīng)的起裂荷載

4、。結(jié)果表明，同一試件，越靠近試件中心處應(yīng)力強(qiáng)度因子越大、加載點(diǎn)位移越小、裂縫口張開(kāi)位移越?。浑S試件厚度的增大，表面處與中心處應(yīng)力強(qiáng)度因子、起裂荷載的差值均增大；
　?。?）試件厚度對(duì)混凝土KR阻力曲線及斷裂過(guò)程區(qū)長(zhǎng)度的影響
　　對(duì)上述混凝土試件采用FORTRAN編程進(jìn)行混凝土KR阻力曲線及斷裂過(guò)程區(qū)長(zhǎng)度的計(jì)算。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得的混凝土的彈性模量、抗拉強(qiáng)度、泊松比、起裂斷裂韌度、斷裂能，采用裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則計(jì)算了KR阻力曲線。結(jié)果表明