裂紋尺寸對混凝土斷裂韌度的影響

鄭如杰， 畢賢順

(福建工程學院 土木工程學院， 福建 福州 350118)

裂紋尺寸對混凝土斷裂韌度的影響

鄭如杰， 畢賢順

(福建工程學院 土木工程學院， 福建 福州 350118)

混凝土； 數值模擬； 三點彎曲試驗； 裂紋； 斷裂韌度

20世紀60年代初南非的南安普敦大學教授M.F.Kaplan[1]開始混凝土斷裂力學的實驗。1976年，瑞典隆德工學院的A．Hillerborg[2]根據混凝土在宏觀裂紋尖端存在一個卸載的應變軟化區，發現了混凝土的軟化特性并提出了斷裂過程區的概念，同時提出了研究混凝土斷裂問題的虛擬裂紋模型，使得混凝土斷裂力學進入一個嶄新的發展階段。在此之后，國內外學者進行了大量的實驗研究，徐世烺等[3]通過對混凝土試件斷裂過程的研究，提出了雙K斷裂模型。

目前，有關裂紋尺寸對混凝土雙K斷裂參數的影響，主要通過對跨高比為4的混凝土三點彎曲梁進行試驗研究[4-5]，對于跨高比不為4的混凝土試件，則研究的相對較少，因此，本文在保持試件跨高比為2.5的情況下，研究不同裂紋尺寸對混凝土雙K斷裂韌度的影響。

1 混凝土雙K斷裂韌度參數的確定

(1)

其中，

(2)

根據線性漸進疊加原理，當試件加載到最大值Pmax時，其對應的有效裂紋深度ae可通過以下公式計算得到[7]：

(3)

其中，

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

式中：β=S/D(跨高比)；t為試件厚度；E為彈性模量。

將試驗測得的最大荷載Pmax、對應的臨界裂紋口張開位移DCCMO、材性試驗測得的抗壓彈性模量E，代入以上公式，通過計算得到臨界等效裂紋深度ac。

2 混凝土三點彎曲梁試驗

2.1 試件尺寸及參數

混凝土試件尺寸如圖1，本次試驗共制備5根混凝土三點彎曲梁，跨高比S/D均為2.5，混凝土設計強度等級為C35，具體參數見表1。……