结构工程中由于气候原因和混凝土水灰比的降低,常常会引起混凝土的干缩变形。由于混凝土材料本身的抗拉强度比较低,特别是早期强度更低,当结构有约束作用,拉应力超出混凝土本身极限抗拉强度时,会引起结构开裂。一般认为材料结构的宏观破坏,是由于细观要素的变化形成的。为此,本文首先从细观角度对宏观裂缝模型进行探讨;然后在干缩试验的基础上,分析受限条件下混凝土结构裂缝形成机理及纤维的阻裂作用,并与有限元模拟结构进行对比。研究的具体内容如下:(1)基于宏观裂缝端部存在条形损伤带,结合细观力学的分析方法,评估了宏观间隙前损伤过程区中微裂纹的应力与变形之间的关系;并获得损伤因子、损伤区域中力学参数的函数以及计算断裂过程失稳应力强度因子的方法。(2)对自由收缩混凝土、受限收缩混凝土以及受限收缩钢纤维混凝土进行干缩试验,得出不同结构混凝土干缩现象。并通过ABAQUS有限元软件实现对受限结构的数值模拟,与试验结果对比分析受限混凝土干缩裂缝形成机理。(3)建立力学模型,分析受限混凝土干缩开裂机理及干缩应变的估算方法,与国际上提出的不同干缩预测模型进行对比。引入纤维桥联力学模型,分析钢纤维对混凝土的阻裂作用,讨论单根纤维的力学性能。(4)根据圆环结构特点,探讨影响结构产生裂缝的主要因素,并根据力学理论分析结构裂缝的形成,然后通过ABAQUS有限元模拟且对照相应的干缩开裂实验。基于非线性扩散理论,探讨应用ANSYS有限元中的温度模块实现对混凝土湿度场的有限元分析。