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混凝土是一种由粗细骨料与胶凝材料共同组成的非均质多项复合材料,凭借其就地取材、抗压强度高、价格低廉且制作简便等优势,已广泛应用于水利、桥梁、建筑等各类工程结构中。但由于混凝土材料的抗拉强度较低,在施工以及正常使用过程中较易出现微裂缝,致使服役期间裂缝可能会进一步扩展导致结构发生破坏从而造成工程事故。通过断裂试验研究混凝土的断裂特性是一种直观且有效的手段,传统的断裂试验方法为三点弯曲梁试验方法、楔入劈拉试验方法等。本文提出了一种采用底部开缝立方体劈拉试件测定混凝土双K断裂参数的新方法,与传统的试验方法相比,本文提出的试验方法具有试件制备简单、试验操作方便的优点,为现有确定混凝土断裂参数的试验方法提供了有效的补充。基于此,本文的研究工作和主要结论如下:(1)采用三点弯曲梁试验方法测定混凝土双K断裂参数对跨高比均为4的带有预制裂缝的不同试件尺寸(试件高度为100mm、200mm和300mm)和不同初始缝高比(0.2、0.3、0.5和0.7)的三点弯曲梁进行试验研究,测定其起裂荷载、极限荷载、双K断裂参数及断裂能随缝高比和试件尺寸的演化规律。试验结果表明,三点弯曲梁的起裂荷载和峰值荷载随试件高度增大而逐渐增大,随着缝高比增大而减小。临界等效裂缝长度ac和临界裂缝口张开位移CMODc随着试件高度增大而逐渐增大,随着缝高比增大而减小。在本文的试验范围内,三点弯曲梁试件的双K断裂韧度基本稳定,计算结果没有明显的尺寸效应。(2)立方体劈拉试件的应力强度因子和裂缝中间位置张开口位移公式推导利用ANSYS有限元软件模拟四种不同缝高比的底部开缝立方体劈拉试件在外载荷作用下沿韧带高度方向的水平应力分布情况并计算不同情况下缝尖的应力强度因子和裂缝中间位置张开口位移。从水平应力分布图可以观察到试件的初始裂缝长度越大,从裂缝尖端产生裂缝越容易,为底部开缝立方体劈拉试验方法提供理论基础。通过变化不同的试件高度、不同的缝高比及外荷载,进而通过其形状函数拟合得到底部开缝立方体劈拉试件的应力强度因子公式和裂缝中间位置张开口位移公式。(3)采用数字图像相关法测定立方体劈拉试件的裂缝扩展过程采用数字图像相关法对试件高度为100mm的四种不同缝高比下的立方体劈拉试件进行观测。通过DIC测量结果可知,在立方体劈拉试件的裂缝扩展过程中,达到峰值荷载之前立方体劈拉试件的断裂过程区尺寸随着荷载的增大而增大。断裂过程区尺寸与试件初始韧带长度有关,峰值荷载时刻对应的断裂过程区长度随初始缝高比的增大而减小。(4)采用底部开缝立方体试验方法测定混凝土双K断裂参数对带有预制裂缝的立方体劈拉试件进行了不同试件尺寸(边长为100mm、200mm和300mm)和不同初始缝高比(0.2、0.3、0.5和0.7)的断裂试验研究,测定其起裂荷载、极限荷载、双K断裂参数随缝高比和试件尺寸的演化规律并与三点弯曲梁试验进行比较。试验结果表明,三点弯曲梁的起裂荷载Pini和峰值荷载Pmax随着试件高度增大而逐渐增大,随着缝高比增大而减小。临界等效裂缝长度ac和裂缝中间位置张开位移CMOD1/2随着缝高比增大而增大。立方体劈拉试件的双K断裂韧度与三点弯曲梁试件的变化规律基本保持一致,计算结果没有明显的尺寸效应,验证了该方法的有效性。