与钢纤维一级配混凝土相比,相同或相近强度的钢纤维作为性能优良的增韧阻裂材料被应用于水工二级配混凝土中,其水泥用量、绝热温升和干燥收缩均明显降低。断裂性能作为钢纤维混凝土的重要力学性能之一,对其研究具有重大意义。本文基于黏聚区模型,结合DIC技术及宏观抗压、劈拉、静态及动态断裂试验,反演出黏结单元参数,研究了骨料体积率和钢纤维体积率对钢纤维二级配混凝土静态断裂性能及裂后性能的影响;动态断裂试验研究了不同加载速率及不同钢纤维体积率下钢纤维二级配混凝土的断裂性能,动态断裂模拟研究了率效应作用下黏结单元及钢纤维材料的动态响应,主要内容包括:1、通过钢纤维混凝土抗压、劈裂抗拉强度试验,研究了钢纤维体积率对二级配混凝土抗压、劈裂抗拉强度的影响。结果表明:不同体积掺量的钢纤维对混凝土的抗压、劈裂抗拉强度均有提升作用,抗压强度随钢纤维体积率的增加而增大。当钢纤维体积率为1.5%时,钢纤维混凝土抗压强度达到峰值44.25MPa;劈裂抗拉强度受钢纤维体积掺量的影响均较大,体积掺量为0.75%、1.0%、1.25%和1.5%的钢纤维混凝土相较于基准混凝土劈裂抗拉强度分别提高了19%、41%、65%和90%。2、通过对三维点云切割,获得粗骨料二维真实截面形貌,并基于真实骨料形貌建立二维混凝土几何模型,黏结单元嵌入后,利用DIC技术,实现混凝土单轴受压下应力-应变全曲线拟合、分析,并反演出黏结单元参数。3、通过建立钢纤维二级配混凝土二维细观模型及三维宏-细观模型,选取宏观静态试验数据参数进行断裂试验数值模拟,验证模型准确性。将混凝土看作由粗骨料、砂浆基体、钢纤维、粗骨料-砂浆界面、砂浆-砂浆界面组成的五相复合材料,并以黏结单元表征各相之间的界面过渡区,基于Python编程语言对Abaqus进行二次开发,生成钢纤维二维细观及三维宏-细观模型。4、通过对不同骨料体积率和钢纤维体积率的钢纤维混凝土细观模型进行二维数值断裂模拟,分析了不同粗骨料体积率和钢纤维体积率耦合作用下,钢纤维混凝土的断裂性能的差异;结果表明,粗骨料的体积率对钢纤维的分布有较大影响,且在骨料体积率为60%,钢纤维体积率为1.5%时,钢纤维混凝土的断裂性能最好。5、通过对钢纤维混凝土进行冲击断裂试验,对于基准混凝土和钢纤维掺量为1.0%的钢纤维混凝土设置冲击高度分别为100mm、400mm、900mm,对于钢纤维掺量为0.75%、1.25%、1.5%的钢纤维混凝土设置冲击高度设置统一为900mm。试验得出钢纤维混凝土在不同冲击高度下呈现明显的率效应,整体上,钢纤维混凝土断裂能随钢纤维掺量及冲击高度的增大而增大。6、通过对钢纤维二级配混凝土动态断裂数值模拟,分析了不同应变率下材料动态响应。考虑钢纤维与砂浆基体之间的黏结滑移和黏结单元材料的动态响应分别建立钢纤维动态拉伸本构和黏结单元动态本构,进行不同应变率下钢纤维动态断裂模拟,验证了模型的有效性。