混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫起裂準(zhǔn)則的試驗(yàn)研究.pdf

1、混凝土是一種多項(xiàng)復(fù)合材料，其破壞和斷裂機(jī)理非常復(fù)雜。實(shí)際結(jié)構(gòu)中的裂紋通常是處于組合應(yīng)力場(chǎng)作用下，使得裂紋尖端附近的應(yīng)力場(chǎng)不是單純的Ⅰ型、Ⅱ型或Ⅲ型，而是Ⅰ、Ⅱ型甚至Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型同時(shí)存在，這種裂紋稱為復(fù)合型裂紋。實(shí)際工程中，復(fù)合型裂紋大量存在，其中又以Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂紋最常見(jiàn)，因此復(fù)合型裂紋的擴(kuò)展過(guò)程成為人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。 本文采用10000KN的壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)，分別對(duì)尺寸為900×200×200mm，1300×300×200mm，1

2、700×400×200mm，2100×500×200mm和2500×600×200mm，初始縫高比為0.2的五種四點(diǎn)剪切梁試件進(jìn)行了混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中，采用德國(guó)進(jìn)口IMC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集荷載、裂縫口滑動(dòng)位移(CMSD)值、及測(cè)量點(diǎn)應(yīng)變；采用4個(gè)測(cè)量范圍分別為0～1000kN、0～300kN、0～100kN、0～50kN的BLR-1型荷載傳感器測(cè)量荷載；采用夾式引伸儀測(cè)量裂縫口滑動(dòng)位移CMSD；用長(zhǎng)為5cm和1cm的膠

3、基應(yīng)變片(采用半橋方式連接)測(cè)量試件的起裂荷載，并觀測(cè)裂縫的走向及裂縫尖端的大致位置。 由于荷載點(diǎn)的撓度δ<,1>、δ<,2>、以及裂縫嘴的滑動(dòng)位移CMSD是分析混凝土斷裂特性的重要參數(shù)。本試驗(yàn)通過(guò)在試件側(cè)面設(shè)置角鋼連桿固定位移計(jì)，從而在變形δ<,1>、δ<,2>、測(cè)量中消除了因支座變形、扭轉(zhuǎn)帶來(lái)的誤差。 根據(jù)試驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)，計(jì)算起裂狀態(tài)下的裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子，測(cè)量起裂角及裂縫擴(kuò)展軌跡，發(fā)現(xiàn)對(duì)于Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂，混凝

4、土裂縫在失穩(wěn)破壞前，存在著較大的宏觀裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展過(guò)程。隨著K<,Ⅰ>/K<,Ⅱ>比值的減小，起裂角增大；對(duì)于尺寸較大試件(L500，L600)系列，當(dāng)K<,Ⅰ>/K<,Ⅱ>比值大于2時(shí)，起裂角的變化較為平緩。 通過(guò)對(duì)比分析最大周向正應(yīng)力準(zhǔn)則、比應(yīng)變能準(zhǔn)則和最大拉應(yīng)變準(zhǔn)則，發(fā)現(xiàn)試件存在尺寸效應(yīng)，且K<,Ⅰ>/K<,Ⅱ>較大時(shí)，起裂角與最大周向正應(yīng)力準(zhǔn)則、比應(yīng)變能準(zhǔn)則和最大拉應(yīng)變準(zhǔn)則的曲線較接近。隨著K<,Ⅰ>/K<,Ⅱ>的減小，起