【摘要】：混凝土作為一種廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)的多相復(fù)合材料,由于本身固有的缺陷以及外部因素的作用,混凝土裂縫廣泛存在于建筑結(jié)構(gòu)中,尤其是服役中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)。裂縫在長期荷載作用下的發(fā)展直接關(guān)系到工程結(jié)構(gòu)的安全。因此,研究裂縫在長期荷載作用下的發(fā)展機理以及對結(jié)構(gòu)本身的影響具有重大的現(xiàn)實意義和工程價值。目前,關(guān)于混凝土非時變斷裂問題的研究已經(jīng)取得了較為豐碩的成果,提出了多種混凝土斷裂理論。然而,由于試驗的復(fù)雜性,目前國內(nèi)外對于混凝土?xí)r變斷裂過程的相關(guān)研究極少。本文以尺寸為L×D×B=515mm× 1OOmm× 100mm標(biāo)準(zhǔn)三點彎曲梁試件為試驗對象,采用實驗與理論分析相結(jié)合的方法,對長期荷載作用下混凝土?xí)r變斷裂過程進行了研究。論文的主要工作與結(jié)論如下:1.進行了常規(guī)的混凝土非時變斷裂試驗。持續(xù)加載至試件斷裂,得到混凝土的最大荷載值Pmax及相關(guān)斷裂參數(shù)。2.進行了混凝土?xí)r變斷裂試驗。對混凝土施加約為0.7Pmax、0.75Pmax、0.8Pmax、0.85Pmax、0.95Pmax的恒定荷載,得到了混凝土在不同荷載水平的長期荷載作用下的時變裂縫口張開位移CMOD(t)等試驗數(shù)據(jù)。3.基于虛擬裂縫模型,對時變斷裂試驗數(shù)據(jù)進行計算分析,得到了混凝土在不同荷載水平的長期荷載作用下的時變裂縫尖端開口位移CTOD(t)、時變等效裂縫長度a(t)、時變應(yīng)力強度因子K(t)的擬合公式,并總結(jié)了其發(fā)展規(guī)律。4.提出了混凝土?xí)r變斷裂韌度KIcun(P)的概念及其計算方法。依據(jù)混凝土?xí)r變裂縫口張開速率CMOR(t)的變化規(guī)律,通過對CMOR(t)求解極值點,確定混凝土?xí)r變斷裂由穩(wěn)定擴展階段轉(zhuǎn)變?yōu)槭Х�(wěn)擴展階段的臨界時刻tc,進而計算出混凝土?xí)r變斷裂相關(guān)參數(shù),并由此提出了混凝土?xí)r變雙K斷裂模型,判斷準(zhǔn)則如下:KIcini,裂縫不起裂;K=KIcini,裂縫開始穩(wěn)定擴展;KIciniKKIcun(P),裂縫處于穩(wěn)定擴展階段;K=KIcun,裂縫開始失穩(wěn)擴展;KKIcun(P),裂縫處于失穩(wěn)擴展階段。5.分析了荷載水平P/Pmax對混凝土?xí)r變斷裂的影響,結(jié)果表明:隨著荷載水平的增加,混凝土壽命、時變斷裂參數(shù)均逐漸減小。并結(jié)合混凝土非時變斷裂試驗,建立了混凝土?xí)r變臨界斷裂參數(shù)與非時變臨界斷裂參數(shù)之間的關(guān)系。6.通過計算分析得到了混凝土的時變粘聚韌度Kc(t)、時變KR阻力曲線KR(t)的擬合公式,并提出了時變KR阻力曲線判斷準(zhǔn)則:K(t)KR(t),裂縫處于穩(wěn)定擴展階段;K(t)=KR(t),裂縫開始失穩(wěn)擴展;K(t)KR(t),裂縫處于失穩(wěn)擴展階段。7.進行了混凝土?xí)r變裂縫擴展穩(wěn)定性分析,結(jié)果表明:時變雙K斷裂模型和時變KR阻力曲線模型在原理上是相同的。
[Abstract]:As a kind of multiphase composite material, concrete is widely used in engineering construction. Because of its inherent defects and the effect of external factors, concrete cracks widely exist in building structures, especially in service mass concrete structures. The development of cracks under long-term load is directly related to the safety of engineering structures. Therefore, it is of great practical significance and engineering value to study the development mechanism of cracks under long term load and its influence on the structure itself. At present, the research on the time-invariant fracture of concrete has made a lot of achievements, and a variety of concrete fracture theory has been put forward. However, due to the complexity of the test, there are few researches on the time-varying fracture process of concrete at home and abroad. Taking L 脳 D 脳 B=515mm 脳 1OOmm 脳 100mm standard three-point bending beam specimen as experimental object, the time-varying fracture process of concrete under long-term load is studied by combining experimental and theoretical analysis. The main work and conclusions are as follows: 1. The normal time-invariant fracture test of concrete was carried out. The maximum load value Pmax and the fracture parameter of concrete are obtained by continuous loading to the fracture of the specimen. The time-varying fracture test of concrete was carried out. The concrete is subjected to a constant load of 0.7Pmax-0.75Pmax-0.8Pmax-0.85Pmax-0.95Pmax, and the experimental data of time-varying crack opening displacement (CMOD (t) of concrete under different load levels are obtained. Based on the virtual fracture model, the time-varying fracture test data are calculated and analyzed. The fitting formula of time-varying crack tip displacement CTOD (t), time-varying equivalent crack length a (t), time-varying stress intensity factor (K (t) for concrete under long term loads with different load levels is obtained and its development rule .4 is summarized. The concept and calculation method of time-varying fracture toughness (KIcun (P) of concrete are presented. According to the variation rule of the opening rate CMOR (t) of the time-varying crack opening of concrete, the extreme point is solved by the CMOR (t). The critical time of time-varying fracture of concrete is determined from stable stage to unstable stage tc, is used to calculate the parameters related to time-varying fracture of concrete and a time-varying double-K fracture model of concrete is proposed. The judgment criteria are as follows: KIcini, the crack does not start to crack, the crack begins to grow stably, the KIiniKIcun (P), fracture is in the stable growth stage, and the crack begins to unsteady propagation. The KIcun (P), fracture is in the unstable propagation stage. 5. The influence of load level P/Pmax on the time-varying fracture of concrete is analyzed. The results show that with the increase of load level, the life of concrete and the parameters of time-varying fracture decrease gradually. The relationship between the time-varying critical fracture parameters and the time-invariant critical fracture parameters of concrete is established. Through calculation and analysis, the fitting formula of time-varying KR resistance curve KR (t) for time-varying cohesion toughness Kc (t), of concrete is obtained. The criterion of judging the resistance curve of time-varying KR is put forward. The K (t) / KR (t), fracture begins to unsteady and the K (t) KR (t), fracture is at the stage of unstable propagation. The results show that the time-varying double-K fracture model and the time-varying KR resistance curve model are the same in principle.
【學(xué)位授予單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU528

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本文編號：2227775