[發(fā)明專利]一種混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫斷裂性能測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811218409.5
• 申請(qǐng)日: 2018-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109507041B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳啟勇;于百軍;李方;李玥潔;周菊霞;楊璠;王俊海;張雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海寶冶集團(tuán)南京建筑有限公司;上海寶冶集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/24
• 分類號(hào): G01N3/24
• 代理公司: 南京樂(lè)羽知行專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32326
• 代理人: 繆友建

本發(fā)明涉及一種混凝土Ⅰ?Ⅱ復(fù)合型裂縫斷裂性能測(cè)試方法，屬于物理測(cè)試方法技術(shù)領(lǐng)域。該方法采用直偏三點(diǎn)彎曲梁進(jìn)行測(cè)試，在裂縫尖端采用中心對(duì)稱的方式單端固定夾式引伸計(jì)墊塊，完成Ⅰ?Ⅱ復(fù)合型斷裂破壞過(guò)程中Ⅰ型破壞的裂縫張口位移的確定；計(jì)算過(guò)程中借助雙K斷裂理論，引入斷裂角函數(shù)f(θ)，得到不同斷裂角條件下的復(fù)合型裂縫斷裂韌度，并可建立更為準(zhǔn)確的混凝土I?II復(fù)合型斷裂相關(guān)性方程。該方法實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)斷裂性能的安全評(píng)估，突破現(xiàn)有的有限元數(shù)值模擬技術(shù)，完成對(duì)常見(jiàn)復(fù)合型裂縫力學(xué)性能的準(zhǔn)確判斷，可為混凝土裂縫的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及斷裂韌度提供依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混凝土性能測(cè)試方法，具體的說(shuō)是一種混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫斷裂性能測(cè)試方法，屬于物理測(cè)試方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

工程實(shí)踐表明，由于混凝土在成型過(guò)程中的水泥水化反應(yīng)以及混凝土材料抗拉強(qiáng)度較低的特性的存在，混凝土內(nèi)部不可避免地產(chǎn)生許多微裂縫或宏觀裂縫，在荷載或者其它外界因素的作用下，裂縫繼續(xù)擴(kuò)展甚至是貫穿，極易對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命、整體安全性和耐久性造成重要的影響，因此，對(duì)混凝土斷裂行為的研究已成為評(píng)價(jià)混凝土結(jié)構(gòu)工程安全性的重要基礎(chǔ)技術(shù)指標(biāo)之一。

混凝土斷裂方面的研究已經(jīng)開(kāi)展了幾十年，眾多學(xué)者以及研究人員進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究，對(duì)混凝土及其工程結(jié)構(gòu)的研究和認(rèn)知也從線彈性力學(xué)發(fā)展到非線性、彈塑性、損傷斷裂力學(xué)等方面，形成了混凝土非線性斷裂力學(xué)理論。我國(guó)已于2005年編制了《水工混凝土斷裂試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 5332-2005)，規(guī)程中采用的是雙K斷裂參數(shù)模型，并將三點(diǎn)彎曲梁法以及楔入劈拉法列為混凝土斷裂試驗(yàn)的主要測(cè)試方法，研究的裂縫類型主要是I型裂縫。

基于結(jié)構(gòu)裂縫的破壞形式，根據(jù)結(jié)構(gòu)和試件中的裂縫所受外力的不同以及可能存在的裂縫擴(kuò)展形式，一般可以將裂縫的基本破壞形式歸納為三類：

(1)Ⅰ型斷裂(張開(kāi)型)——外荷載為垂直裂縫平面的正應(yīng)力,裂縫面相對(duì)位移垂直于裂縫平面；

(2)Ⅱ型斷裂(滑移型)——外荷載為面內(nèi)垂直裂縫前緣的剪力,裂縫在其自身平面內(nèi)做垂直于裂縫前緣的滑動(dòng)；

(3)III型斷裂(撕裂型)——外荷載為離面剪力,裂縫面在其本身平面內(nèi)作平行于裂縫前緣的錯(cuò)動(dòng)。

目前，常見(jiàn)的Ⅰ型裂縫的斷裂參數(shù)以及擴(kuò)展過(guò)程已得到廣泛研究，通常采用三點(diǎn)彎曲梁法或者楔入劈拉法進(jìn)行試驗(yàn)，并通過(guò)斷裂韌度以及斷裂能來(lái)評(píng)估試件的力學(xué)性能。Ⅱ型裂縫的研究相繼展開(kāi)，主要通過(guò)四點(diǎn)彎曲梁法或者半邊對(duì)稱加載法完成斷裂過(guò)程的分析。Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫的斷裂破壞試驗(yàn)通過(guò)直偏裂縫三點(diǎn)剪切梁法以及四點(diǎn)剪切梁法進(jìn)行研究。

但是，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的行業(yè)規(guī)程DL/T5332-2005《水工混凝土斷裂試驗(yàn)規(guī)程》以及相關(guān)的研究中并沒(méi)有Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫的確切的研究方法，且測(cè)試的方法不夠全面，具體如下：

(1)由于結(jié)構(gòu)或荷載的不對(duì)稱及材料各向異性等原因,實(shí)際結(jié)構(gòu)中的裂縫通常是處于復(fù)合應(yīng)力場(chǎng)下,這就使得裂縫尖端附近的應(yīng)力場(chǎng)不是單純的Ⅰ型、Ⅱ型、III型，而是Ⅰ、Ⅱ型甚至Ⅰ、Ⅱ、III型同時(shí)存在，這種裂縫稱為復(fù)合型裂縫。在實(shí)際工程中,又以Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫最為常見(jiàn)。例如常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)主梁呈現(xiàn)剪力破壞、或者由于地基不均勻沉降造成的墻體、柱等位置的裂縫破壞形式，均主要為Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫。而且《水工混凝土斷裂試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定的測(cè)試方式主要是Ⅰ型裂縫的判斷測(cè)試方法，并不能作為復(fù)合裂縫的斷裂破壞依據(jù)。

(2)目前已開(kāi)展的Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫的研究主要采用的是四點(diǎn)剪切梁，但是受限制于測(cè)試方法以及研究方式，計(jì)算斷裂韌度采用的方法基本上都是有限元數(shù)值模擬的方式，現(xiàn)有的混凝土非線性斷裂理論中，并沒(méi)有相關(guān)Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫的斷裂參數(shù)評(píng)估方法，是目前尚待研究的領(lǐng)域。