混凝土起裂韧度的确定方法及其应用

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1、分类号：TU528、TV313密级：公开UDC：624编号：201421601015河北工业大学硕士学位论文混凝土起裂韧度的确定方法及其应用论文作者：聂雅彤学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：土木工程指导教师：卿龙邦职称：副教授资助基金项目：国家自然科学基金（51309073，51578208）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofCivilEngineeringDETERMINATIONOFINITIALFRACTURETOUGHNESSOFCONCRE

2、TEANDITSAPPLICATIONbyNieYatongSupervisor:Prof.QingLongbangMay2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.（Nos.51309073，51578208）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

3、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：摘要混凝土裂缝开裂是工程中普遍存在的问题。裂缝的形成和发展降低了混凝土结构的承载能

4、力、耐久性等各种性能。研究混凝土裂缝的开裂及预测问题对构建良好的裂缝预警机制、避免由危害性裂缝导致的安全事故具有重要的学术、经济和社会意义。本文将起裂韧度作为混凝土裂缝开裂的判据，对混凝土起裂韧度的确定方法及其应用进行了研究。提出了确定混凝土起裂韧度的简化理论方法，并研究了普通乱向及定向钢纤维增强水泥基复合材料的抗起裂特性，从机理角度解释了钢纤维的掺入及定向对起裂韧度的影响。另外研究了由起裂韧度预测失稳韧度的数值计算和解析方法。取得的创新性研究成果有：1、基于传统极值法和权函数方法，提出了由实测峰值荷载确定混凝土三点弯曲梁起裂韧度的简化极值法。该方法无需进行复

5、杂的积分运算，同时避免了试验测量临界裂缝口张开位移产生的误差，仅需测量单组试件的峰值荷载即可计算得到起裂韧度值。计算过程简便，结果稳定。2、基于线性回归理论，提出了确定混凝土起裂韧度的简化方法。该方法利用混凝土裂缝起裂前，荷载-裂缝口张开位移曲线呈线性的特点，基于线性相关系数获得了起裂荷载，进而求得起裂韧度。该方法优于采用表面测量确定起裂韧度的试验方法和需要数值积分运算的理论方法，且操作简便，受人为因素影响小。3、基于线性回归方法，研究了普通乱向及定向钢纤维增强水泥基复合材料的抗起裂特性，并从裂缝尖端夹杂改变其应力强度因子的角度解释了钢纤维的掺入及定向对起裂韧

6、度的提高作用。结果表明，定向钢纤维水泥基复合材料的起裂韧度明显高于普通乱向钢纤维增强水泥基复合材料；起裂韧度随钢纤维体积分数和三点弯曲梁试件尺寸的增加而逐渐增大。4、分别基于混凝土三点弯曲梁断裂全过程数值模拟方法和简化极值法，研究了由起裂韧度预测失稳韧度的方法。同时给出了表示混凝土三点弯曲梁起裂韧度和失稳韧度理论关系的隐式表达式。由该关系式可知，双K断裂韧度参数可在不依靠试验测量的同时，由简单的理论计算互相推出。关键词：混凝土；裂缝；起裂韧度；简化极值法；线性回归IABSTRACTCrackinitiationandpropagationofconcretea

7、rewidespreadproblemsinengineering.Theformationandextensionofcrackreducetheloadcapacityanddurabilityofconcretestructures.Theinitiationandpredictionofcrackareofsignificantimportancetoformawellearlywarningsystemofcrackingandavoidtheaccidentscausedbydangerouscracks.Thisdissertationtooki

8、nitialfracturetough