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随着结构分析、试验手段及设计方法的日益发展,混凝土断裂机理的研究已得到了广泛的重视。本文作为国家杰出青年自然科学基金资助项目的课题之一,主要进行以下几个方面的研究: 1.采用光弹性贴片法直观地获得并分析研究了最大尺寸为1400×1400×200mm3、缝高比为0.4的混凝土楔入劈拉试件预制裂缝的起裂、稳定扩展直至失稳破坏整个全过程的完整且直观的观测结果。同时,运用实测裂缝亚临界扩展量Δαc、最大荷载Pmax等值,确定混凝土双K断裂参数及临界裂缝尖端张开位移CTODc。研究结果表明,在实验范围内,混凝土起裂断裂韧度K(?)没有尺寸效应;当试件高度h≥600mm时,混凝土失稳断裂韧度K(?)基本上没有尺寸效应;而临界裂缝尖端张开位移CTODc总体上仍存在尺寸效应。 2.采用上述混凝土楔入劈拉试件,运用计算机数据采集系统测得的最大荷载Pmax、临界裂缝口张开位移CMODc以及相关试件尺寸参数、混凝土试件断裂能GF,通过理论分析计算,确定裂缝亚临界扩展量Δαc、混凝土双K断裂参数及临界裂缝尖端张开位移CTODc。研究结果表明,试件高度h≥800mm时,断裂能GF可以认为不具有尺寸效应;考虑试件断裂能GF的双K断裂参数,即起裂断裂韧度K(?)和失稳断裂韧度K(?),没有尺寸效应;临界裂缝尖端张开位移CTODc的理论值可以认为是一个不随试件尺寸变化的材料常数。 3.将光弹性贴片法实测值同理论分析值逐一进行相应比较,进一步分析裂缝亚临界扩展量Δαc、Δαc/h比值、双K断裂参数以及临界裂缝尖端张开位移CTODc等,验证实测值与理论值的相似性,确定结论的合理性。结果表明,实测计算值与理论计算值比较接近,结果比较理想。但差异也是存在的:对于混凝土起裂断裂韧度K(?),实测值没有尺寸效应,而理论值需满足试件高度h≥800mm才没有尺寸效应;对于失稳断裂韧度K(?),实测值与理论值需满足不同的尺寸条件才呈现出定值趋势,前者要求试件高度h≥600mm,后者要求h≥800mm;对于临界裂缝尖端张开位移CTODc,实测值总体上存在较明显的尺寸效应,而理论值在满足试件高度h≥800mm时,呈现出定值趋势,没有尺寸效应。造成上述两者数值上差异的主要原因在于:①混凝土的非均质特性:②实测计算值中各参数测读的误差;③各理论计算方法之间采用的应力方程表达式、经验公式及拟合模型的差异等等。