混凝土裂缝损伤断裂分析及试验研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文混凝土裂缝损伤断裂分析及试验研究论文作者：刘换换学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称:建筑与土木工程指导教师：田稳苓职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金(51309073)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofArchitecturalandcivilEngineeringDAMAGEFRACTUREANALYSISINCONCRET

2、EWITHCRACKByLiuHuanhuanSupervisor:Prof.TianWenlingDecember2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明

3、本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要混凝土的裂缝问题一直是土木、水利科学技术界和工程界极为关心的课题。混凝土裂缝的产生是损伤演化到一定程度的结果，在断裂过程中，损伤与

4、断裂相互耦合。因此，研究混凝土的损伤断裂特性，首先应弄清楚其损伤断裂机理。本文结合国家自然科学基金(51309073)对混凝土裂缝断裂及损伤问题进行深入研究，提出了混凝土损伤本构模型，采用理论分析及试验方法对混凝土裂缝损伤断裂过程进行了研究。论文的主要工作及结论如下：1、本文基于对几种典型混凝土损伤本构模型的分析比较及混凝土损伤理论，提出了一种新的混凝土损伤本构模型，并通过实例与已有损伤模型进行了比较，验证了本文模型的正确性及有效性。2、本文基于williams级数展开式缝尖渐近解，推导了混凝土缝尖

5、断裂过程区长度的计算公式及线弹性状态与损伤状态下I型裂纹缝尖的位移场、应力场，并通过实例进行了验证。结果表明，裂缝临界断裂过程区的长度随着试件高度及初始缝长的增大而增大，随着试件初始缝高比的增大而减小；级数展开式的常数项及若干高阶项对缝尖应力场、位移场的影响可以忽略，缝尖的应力场可以由奇异项代表的应力强度因子控制。3、将本文提出的损伤本构模型推广至混凝土三点弯曲梁试件、紧凑拉伸试件及楔入劈拉试件，计算三种试件裂缝尖端的损伤值及缝尖的损伤应力。结果表明在峰值荷载作用下三种试件裂缝尖端的损伤程度与外荷载

6、、试件尺寸及初始缝高比均有关。4、数字照相量测技术是基于物体表面的图像灰度分析，进而获得观测域内各点的运动和变形信息的一种新型观测方法。本文采用数字照相量测相关技术测量了混凝土三点弯曲梁构件在裂缝扩展过程中缝尖各点的应变及断裂过程区的长度等。结果显示试件裂缝扩展轨迹与断裂时的裂缝轨迹吻合良好，且断裂过程区的长度与理论值比较接近，证明了数字照相量测相关技术可以用来测量混凝土试件断裂过程区长度。关键词：混凝土损伤断裂断裂过程区数字照相量测技术IABSTRACTThecrackproblemhasalwa

7、ysbeenconcernedbycivilengineeringandwaterconservancyscienceandtechnologyandengineeringinconcrete.Thecracksoftheconcretearetheresultofdamageevolutiontoacertainextent.Intheprocessoffracture,damageandfracturemutualcoupling.Therefore,itisthefirsttoknowitsd

8、amagefracturemechanismtostudythedamagefracturepropertiesofconcrete.CombiningwiththenationalnaturalsciencefoundationofChina(51309073)toconductthethoroughresearchtotheconcretecrackfractureanddamageproblem.thedamageconstitutivemodelispropo