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《碾压混凝土断裂试验分析与静动态断裂韧度关系研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、中国科学:物理学力学天文学2012年第42卷第9期:948–955SCIENTIASINICAPhysica,Mechanica&Astronomicaphys.scichina.comSCIENCECHINAPRESS论文碾压混凝土断裂试验分析与静动态断裂韧度关系研究①②①②*陆俊,胡少伟①水利部水科学与水工程重点实验室,南京210029;②水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院,南京210029*联系人,E-mail:hushaowei@nhri.cn收稿日期:2011-11-10;接受日期:2012-03-14;网络出版日期:2012-08-23水利部公益性行业科研专项(
2、编号:201201038)资助项目摘要碾压混凝土开裂破坏是一个“损伤——开裂——裂缝扩展——断裂失稳”的动态演变过程,为摸清其损伤断裂机理与规律,本文完成了12根实际坝体材料的碾压混凝土三点弯曲梁试验,分析了强度等级、缝高比对碾压混凝土断裂特性的影响.以材料的静态断裂试验为基础,通过研究声发射信号参量与动态荷载下裂缝扩展率的关系,得到了动静态断裂韧度的转化关系.最后利用有限元对武都重力坝裂缝在地震作用下的开裂破坏进行分析,为实际坝体混凝土裂缝安全评价提供科学的依据.关键词碾压混凝土,静动断裂韧度,转化关系,有限元,武都重力坝PACS:46.05.+b,62.03.MR,46.50.+
3、adoi:10.1360/132011-1128水工混凝土裂缝的扩展机理及如何合理评价1试验研究与分析水工混凝土结构开裂后的性态一直是水利行业中1.1试验条件的基础性课题,受到水利界的广泛重视.碾压混凝土是一种高比例掺加粉煤灰并以碾压密实的干硬结合四川省武都碾压混凝土重力坝工程,配合比采用绝对体积法计算,试验的混凝土配合比见表1.性混凝土,它是现代大坝建设中最为常用的混凝碾压混凝土试件尺寸为1000mm×300mm×300mm,土,因此开展碾压混凝土断裂研究,建立起一套定采用了尺寸为300mm×300mm×20mm、频率为每分量描述其断裂准则和准则中所定义的断裂判据的钟三万次的平板振
4、捣器振捣碾压混凝土.试件的预测试方法,对于分析碾压混凝土大坝结构安全以制缝采用钢板预埋生成,预制缝缝长为30mm,40及在特殊荷载组合下的响应分析具有十分重要的mm,60mm三种,钢板厚度为2mm,将钢板与预制意义.引用格式:陆俊,胡少伟.碾压混凝土断裂试验分析与静动态断裂韧度关系研究.中国科学:物理学力学天文学,2012,42:948–955LuJ,HuSW.Fractureexperimentofrollercompactedconcreteandtherelationofstaticanddynamicfracturetoughness(inChinese).SciSin-Ph
5、ysMechAstron,2012,42:948–955,doi:10.1360/132011-1128中国科学:物理学力学天文学2012年第42卷第9期缝尖端接触部分磨成尖角,有利于裂缝在试件受荷载时沿着预制缝的方向发展.试件养护龄期为180天.试验示意图如图1所示.1.2混凝土断裂测试系统该系统包括由压力试验机、压力传感器和夹式引伸计组成的测量系统和由动态应变采集仪、声发射仪[1]和计算机组成的数据采集处理系统,试验装置图如图3声发射传感器布置图图2所示.控制加载到混凝土试件上的荷载以最低1Figure3ArrangementofAEsensors.N/s的加载速率持续加载直至混
6、凝土试件开裂、失稳、直到破坏;同时采集荷载信号、应变信号并传送给计算机.本次试验采用的声发射传感器的定位是“体定位”,并根据其幅值和频率的高低,进行声源的定位.混凝土梁简支于支座上,用胶带将声发射传感器固定到梁的侧面位置上,声发射传感器与混凝土试件之间用医用凡士林作为耦合剂,其布置如图3所示.1.3试验情况图4TPBRC-07试件破坏图以本次试验中代表性试件TPBRC-07为例,来说Figure4DamagefigureofTPBRC-07.明碾压混凝土断裂试验过程,如图4和5所示.(1)初始阶段裂缝张口位移随荷载线性增长,试件表面无宏观裂缝.随着荷载接近起裂荷载,裂缝张图1混凝土三
7、点弯曲梁试件图5TPBRC-07试件断裂后断面图Figure1Threepointbendingbeamofconcrete.Figure5SectionpictureofTPBRC-07afterdamage.口位移出现拐点并随着荷载的增加增长缓慢,在混凝土试件表面出现肉眼可见的宏观裂缝;当荷载的继续增加,裂缝张口位移不断增大,试件表面裂缝不断扩展;当荷载到达最大荷载后开始下降,裂缝开始失稳扩展,裂缝宽度不断增大,裂缝张口位移继续增长,裂缝条数也有所增加
