【摘要】：由于混凝土材料抗拉強度低,在施工和正常使用過程中很容易產生初始微裂縫,這些初始裂縫在持續(xù)荷載作用下有可能進一步擴展,最終導致結構破壞。對于混凝土材料,裂縫的擴展與斷裂過程區(qū)的發(fā)展密切相關。在持續(xù)荷載作用下,由于材料的粘彈性和斷裂過程區(qū)內粘聚力的松弛效應,使得混凝土的斷裂特性具有時變性。在此條件下,由實驗室準靜態(tài)加載下建立的裂縫穩(wěn)定性評價方法是否能準確評估長期荷載作用后混凝土的斷裂特性是值得研究的。因此,研究長期荷載作用下混凝土的斷裂性能、粘聚力關系及斷裂過程區(qū)的變化對負載條件下混凝土結構的安全性評價有重要的理論和工程意義,對處于正常使用階段工程的維修加固有重要的指導作用。為此,本文開展了如下的研究內容:(1)長期荷載對混凝土斷裂性能影響的試驗研究對帶預制裂縫的混凝土梁進行了不同應力水平(30%峰值荷載P_(max)和起裂荷載P_(ini))和不同試件尺寸(小梁500 mm×100 mm×100 mm、中梁900 mm×200 mm×100 mm和大梁1300 mm×300 mm×100 mm)的彎曲徐變試驗。試驗結果表明,30%極限荷載應力水平下,試件中裂縫沒有發(fā)生擴展,徐變位移隨試件尺寸增大而增大,而起裂荷載應力水平下,試件中裂縫產生擴展。在徐變試驗結束后,立即進行三點彎曲梁試驗。結果表明,30%極限荷載應力水平下,小梁的起裂斷裂韌度和失穩(wěn)斷裂韌度與伴隨件相比幾乎不變(少量增加),中梁和大梁的起裂斷裂韌度和失穩(wěn)斷裂韌度提高;P_(ini)應力水平下,小梁的臨界裂縫擴展長度和失穩(wěn)斷裂韌度增大;試件斷裂能不受徐變影響且考慮應力松弛效應計算得到的起裂斷裂韌度值幾乎與伴隨件相同。(2)長期荷載作用后試件拉伸軟化本構關系的確定對于伴隨試件和30%峰值荷載應力水平試件,結合三點彎曲梁試驗測得的荷載-加載點位移曲線,采用改進的J積分方法計算裂縫擴展過程中的能量損耗,建立基于虛擬裂縫粘聚力的能量守恒關系,確定了混凝土的拉伸軟化曲線。對于起裂荷載應力水平試件,徐變過程中發(fā)生了裂縫的擴展,在計算時考慮了徐變裂縫斷裂過程區(qū)的粘聚力松弛效應�；诘玫降那�型軟化關系,提出了雙線性的粘聚力表達式。計算結果表明,30%極限荷載應力水平對拉伸軟化關系影響不大。但是,持續(xù)起裂荷載作用后,雙線性關系轉折點處的位移增大,臨界裂縫張開位移值減少。(3)采用DIC測量長期荷載作用后三點彎曲梁試件的裂縫擴展過程采用數字圖像相關法(DIC)對徐變后試件的斷裂過程區(qū)進行測量,在確定起裂荷載應力水平試件斷裂過程區(qū)內微裂縫的張開位移值時考慮了徐變荷載卸載后試件的殘余變形。試驗結果表明:30%極限荷載應力水平對試件裂縫擴展長度和斷裂過程區(qū)長度的影響不大。但是,起裂荷載應力水平下,在達到完整斷裂過程區(qū)長度前,裂縫擴展長度比伴隨件大6.5%。在達到完整斷裂過程區(qū)長度后,裂縫擴展長度與伴隨件相比差別不大,斷裂過程區(qū)長度比伴隨件小7.1%。(4)長期荷載作用后試件的裂縫擴展過程數值模擬使用虛擬裂縫模型,結合本文計算得到的拉伸軟化本構關系,考慮徐變裂縫斷裂過程區(qū)的粘聚力松弛效應,引入基于起裂斷裂韌度的裂縫擴展準則,對長期荷載作用后試件裂縫擴展全過程進行數值模擬,將計算的P-CMOD曲線與試驗測量曲線對比吻合良好,驗證了本文軟化關系計算的準確性和考慮長期荷載作用的裂縫擴展全過程數值方法的可行性。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU37

【參考文獻】

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本文編號：2781325