混凝土脆性特徵的斷裂力學分析及裂縫起裂機理研究

《混凝土脆性特徵的斷裂力學分析及裂縫起裂機理研究》是依託浙江大學，由徐世烺擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：混凝土脆性特徵的斷裂力學分析及裂縫起裂機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：徐世烺
• 項目類別：面上項目

項目摘要

混凝土起裂荷載的準確測定對於研究混凝土斷裂過程中裂縫起裂機理和結構裂縫安全性評估具有重要的科學意義。本申請擬同時採用高速成像的直接觀測技術和應變片等其他間接觀測芝熱灑技術，結合試件表面觀測與試件內部觀測方式，建立監測信號與斷裂參連循數之間的對應關係，形成完整的起裂荷載試驗測定系統，並根據試驗測定的起裂韌度考察混凝土雙K斷裂模型中斷裂參數的尺寸效應，研究裂縫擴展過程中裂縫的起裂機理。在此基礎上，針對混凝土易開裂的脆性特徵，從斷裂過程區內骨料咬合作用產生的粘聚應力可以減弱裂縫尖端應力場奇異性這一思想出發，定量分析混凝土粘聚應力阻裂貢獻大小的影響因素，建立以起裂韌度及脆性指數為表征的效果評價指標，並提出改善混凝土易裂和脆性特徵的科學方法。研究成果將從根本上揭示混凝土起裂機理並有力地推動混凝土斷裂力學的發展，同時為混凝土結構裂縫的安全性評估、保障結構的全生命周期安全服役提供定量的科學依據。

結題摘要

本項目研究旨在建立完整的起裂荷載試驗測定系統，為起裂荷載的確定提供技術支持；揭示混凝土斷裂過程中裂縫起裂機理，推動混凝土斷裂力學的發展；運用斷裂力學原理獲得影響混凝土開裂和脆性的因素，提出改善措施，為從根本上改善混凝土的脆性易裂特徵提供定量的科學依據。為此，開展了以下相關研究工作：（1）進行了電測法測量起裂荷載的強度敏感性研究，探討電測法測量不同強度混凝土起裂荷載時的工作穩定性以及應變片標距對測量結果的影響。進一步提高傳統電測法測試結果的準確性和有效性。（2）通過電測法和數字圖像相關法的對比研究，確定了數字圖像相關法輔助測定起裂荷載的監測識別信號。為進一步準確測定起裂荷載提供了技術支持。（3）開展了不同強度和高度的標準三點彎曲梁、非標準楔入劈拉試件、半圓三點彎試件、改進的圓形緊湊拉伸試件測定混凝土Ⅰ型斷裂斷裂參數的實驗研究。分析雙K斷裂參數測試結果的穩定性和尺寸效應，為進一步了解混凝重想腳土的裂縫起裂和增韌機理奠定了基礎。（4）結合實腿兆故際工程套用，設計了丹江口大壩混凝土鑽芯芯樣的圓柱體楔入劈拉斷裂試驗。根據實驗測得的雙K斷裂參數判定丹江口大壩18 壩段上游裂縫的穩定性，合理指導裂縫處理和結構加固。5）出於方便解析和工程套用的考慮，在各種經典模型、特別是在徐世烺和趙國藩提出的窄條斷裂區模型的基礎上，提出了一個近似的斷裂分析模型—修正的窄條斷裂區模型用以進行混凝土粘聚斷裂韌度的計算。6）研究了UHTCC對混凝土材料的增韌作用。通過在普通混凝土中加入少量UHTCC，有效降低了材料的脆性指數，院婚故延長了裂縫從開始擴展到失穩破壞所需要的時間。7）開展了利用UHTCC對現有混凝土結構因混凝土材料易裂脆性引起的劣格仔重立化問題進行維護和修復的研究。利用方差分析法，系統地調查了UHTCC與混凝土界面剪下粘結強度的影響因素。進一步，提出了計算閥盛榜想UHTCC和混凝土界面剪下粘結強度的數學模型和預測公式，指導如何通過採用合理的UHTCC加固方法，最佳化UHTCC和混凝土界面剪下粘結性能，從而有效提高既存混凝土結構抵抗裂縫擴展的能力。