钢筋混凝土三点弯曲梁断裂韧度计算模型

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1、第30卷第3期长江科学院院报Vo1．30No．32013年3月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteM．2013DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2013．03．014钢筋混凝土三点弯曲梁断裂韧度计算模型胡少伟，米正祥，范向前，陆俊(1．南京水利科学研究院材料结构研究所，南京210029；2．河海大学力学与材料学院，南京210024)摘要：基于虚拟裂缝模型，针对钢筋混凝土试件在三点弯曲作用下开裂截面的受力特征，在合理假定的前提下，给出了一种计算钢筋混凝土三点弯曲梁的失稳断裂

2、韧度的解析方法。然后，应用该方法计算了初始缝高比。(初始裂缝长度与试件高度的比值)分别为0．2，0．3，0．4，0．5的三点弯曲试件的最大荷载和临界有效裂缝长度，进而求得了钢筋混凝土三点弯曲梁的失稳断裂韧度。通过对计算结果与试验数据的误差分析，发现失稳断裂韧度最大误差为4．915％，说明这种方法可以较为准确地预测三点弯曲梁的失稳断裂韧度。在此基础上研究了初始缝高比对失稳断裂韧度的影响，发现失稳断裂韧度基本上不随OL。变化，失稳断裂韧度可以作为材料常数，应用于裂缝扩展状态的判断。关键词：钢筋混凝土；失稳断裂韧度；初始缝高比；最大荷载中图分类号：TU375．

3、1；0346．1文献标志码：A文章编号：1001—5485(2013)03—0066—05达式；然后，通过试验数据验证了该计算式子的准确性，发现试验数据与理论计算值吻合较好。1研究背景自从1961年M．F．Kaplan首次将断裂力学概念应用于昆凝土之后，很多学者对混凝土断裂性能2计算模型进行了大量的试验研究工作，并取得了很大的进2．1双线性软化本构关系展_1』。学者们提出了很多断裂模型，如瑞典Lund混凝土软化本构关系是采用虚拟裂缝模型计算大学Hillerborg等提出了虚拟裂缝模型，美国学者的基础，学者们提出了不同形式的混凝土软化本构关Bazant等提

4、出了钝裂缝带模型，虽然这2种模型系(or一∞软化曲线)，包括线性的和非线性的。其能够反映混凝土的断裂特性，但是需要借助有限元中，非线性的本构关系形式复杂，计算繁琐，故在实际模型，计算过程很复杂。Karilialoo和Nalllathambi工程中应用不多；而线性本构关系由于形式简单，计等提出了等效裂缝模型，Bazantl6根据弹性等效算方便，而且精度也有较高的保证，因此在工程中得方法提出了尺寸效应模型。Jenq和Shall提出了到了比较广泛的应用J。在考虑了准确性和简便性双参数断裂模型，我国学者徐世娘教授提出了双K之后，本文采用双线性软化本构关系来研究钢

5、筋混凝断裂模型，这2种模型物理意义明确，便于理解，土试件的断裂韧度。该软化关系的表达式为但是需要通过试验测得最大荷载JP。与临界裂缝口张开位移CMOD。为此，吴智敏等基于虚拟裂缝模型，给出了混凝土三点弯曲梁断裂韧度解析模型，{ror=一((。一一or)／)(to／。o9一s，∞0≤≤乏ctJ。；；该方法不需要试验，就可以计算失稳断裂韧度，但计算式子非常复杂。(1)以上模型都是针对混凝土试件展开研究，但是式中：03为裂缝张开宽度；o-为虚拟裂缝面上的黏聚含裂纹的钢筋混凝土试件的断裂性能的研究少之又力；为混凝土抗拉强度；。为黏聚力为零处的裂少，而且不够深入，

6、因此非常有必要对此进行进一步缝张开宽度；cc，。与分别为双线性软化曲线转折的研究。鉴于此，本文基于吴智敏等的混凝土解点一处的裂缝张开宽度与黏聚力。析方法，给出了钢筋混凝土试件断裂韧度的解析表显然，，∞。为双线性软化本构关系的3个收稿日期：2012⋯0229基金项目：水利部公益行业专项(201201038)；水利部前期项目($409001)作者简介：胡少伟(1969一)，男，河南杞县人，教授级高级工程师，博士，主要从事工程结构与材料研究，(电话)025—85829601(电子信箱)hushaowei@nhri．C／1。通讯作者：米正祥(1987一)，男，甘

7、肃广河人，硕士研究生，主要从事工程结构与材料研究，(电话)025—85829633(电子信箱)mizxiang@163．corn0第3期胡少伟等钢筋混凝土三点弯曲梁断裂韧度计算模型67控制参数，从不同的角度考虑问题有不同的取法。根据假定式(1)、式(5)、式(6)可知：本文采用欧洲混凝土模式规范CEB—FIPModelCodef／Et=hc’一h·Jr1990建议的公式(2)来计算参数，，。的rc值_1，即a／Efor=(2—0．4~／F)f／o~F；c{O)s：0．4G；(2)I．w0=FGF／fr。式中：混凝土弯曲抗拉强度_l=0．4983(1+49

8、．25／h)为圆柱体抗压强度；为与骨料最大粒径dmax有关的参数；G按照公式(3