基于P-CMOD曲线确定混凝土断裂能及尺寸效应分析

发布时间：2025-03-19 04:30

　　 混凝土断裂能是评估混凝土断裂性能的关键参数。然而三点弯曲试验测得的挠度δ离散性较大,传统方法采用荷载-挠度(P-δ)曲线得到的断裂能误差较大。为了得到更准确的断裂能,假设带预制切口的混凝土梁绕虚拟裂缝的尖端旋转,合力矩做的功除以断裂面积等于断裂能,用荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线代替P-δ曲线计算断裂能,对已有的公式进行简化。对5组不同尺寸混凝土梁进行三点弯曲试验,使用简化的方法计算混凝土的断裂能。结果表明,两种方法计算的断裂能,有着明显的差异,同时P-CMOD曲线计算的断裂能离散性更小,表现出较好的稳定性。此外,对不同尺寸试件的峰值处荷载Pc、挠度δc、最大张口位移CMODc以及两种方法计算的断裂能的尺寸效应进行了分析。

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【部分图文】：

图1 三点弯曲试验装置示意图

混凝土的断裂能是指产生单位面积裂缝所消耗的能量，它是由Hillerborg[2]在混凝土直接拉伸试验条件下提出的。混凝土试件梁所产生的断裂面通常显示出凹凸不平的特点，直接测定其断裂面的面积比较困难。RILEM[11]建议，在稳定条件下对带缺口三点弯曲梁进行测量，以断裂面单位投影面....

图2 荷载-位移曲线计算断裂能示意图

图3为试件梁在三点弯曲下试件梁的受力与变形简化图。文献[8]假设，在微小变形下，三点弯曲梁的变形可以视为绕等效虚拟裂缝尖端的旋转。当在某一荷载P作用下，等效裂缝扩展了Δa（如图3所示），则试件梁的旋转角θ近似表示为图3三点弯曲梁的受力与变形图

图3 三点弯曲梁的受力与变形图

图2荷载-位移曲线计算断裂能示意图假定全部荷载所做的功都用于裂缝的扩展，忽略断裂区以外的能量耗散，则当梁产生θ0的转角时所消耗断裂功可表示为

图5 P-CMOD曲线

为了验证本文提出的简化式的可靠性，将计算得到的断裂能与文献[15]中三点弯曲下相同尺寸和强度的混凝土梁的断裂能进行对比。文献[15]中由P-δ曲线得到的相同尺寸和强度的混凝土梁的平均断裂能，按试件尺寸从小到大为依次为62.8、84.80、95.72、96.90、106.75N/....

本文编号：4036661