两片诱导缝碾压混凝土试件断裂韧度的求解

对相同削弱度不同间距的两片诱导缝碾压混凝土试件进行了轴拉试验研究,得到了其对应的等效强度值．在考虑试件尺寸修正和不同诱导缝间距修正的基础上,把碾压混凝土诱导缝缝端应变软化简化为抛物线模型,计算了不同间距谤导缝试件的断裂韧度。计算结果表明;相对于同削弱度的一片诱导缝试件的断裂韧度,两片诱导缝试件断裂韧度降低较大．并且间距对其断裂韧度有一定的影响．     

碾压混凝土拱坝诱导缝开裂试验研究

通过多组由深埋椭圆裂缝、深埋矩形裂缝和穿透裂缝3种型式形成不同削弱度的碾压混凝土试件轴拉试验，研究了试件的应力强度因子，分析了不同裂缝的应力强度因子计算公式。由于试件的断裂韧度与裂缝形式无关，假设深埋矩形预留缝试件的应力强度因子可以由深埋椭圆预留缝或穿透预留缝试件的应力强度因子通过修正求得，建立了矩形预留缝试件应力强度因子的近似解析表达式。考虑了尺寸效应后，求得碾压混凝土材料的断裂韧度。根据碾压混凝土拱坝诱导缝的构造特点，并考虑了相邻缝的影响计算出诱导缝开裂的等效强度。这一结果应用于沙牌碾压混凝土拱坝开裂计算的三维非线性应力场仿真计算中。     

混凝土大坝接缝灌浆的剪切断裂过程及其断裂韧度测定

为了评定混凝土大坝接缝灌浆质量及其稳定性，需要研究接缝灌浆发生剪切断裂的断裂特性并测定其相应的剪切断裂韧度。本文采用两端预留缝半边受力试件，进行了混凝土大坝接缝灌浆材料的剪切断裂试验，利用混凝土的导电特性对有限宽两端预留缝半边受力试件的断裂性能进行研究。结果表明，两端预留缝剪切断裂试件可以用来进行接缝灌浆材料的断裂试验及测定接缝灌浆材料的断裂韧度；剪切起裂点可能出现在灌浆缝与受压端的交界处，也有可能出现在灌浆缝与自由端的交界处；灌浆缝剪切断裂是一个逐渐扩展的过程，裂缝沿着灌浆缝直线或者曲线扩展；接缝灌浆材料的断裂韧度对试件高度和宽度存在尺寸效应，而对初始缝高比的尺寸效应不明显；接缝灌浆材料的导电性能随荷载和位移有显著的变化，可以用来确定该型试件剪切断裂的临界荷载。     

四点剪切梁法研究混凝土I-II复合型起裂准则及其缝高比影响规律

摘要：通过对三种不同缝高比试件的四点剪切梁实验，进行了混凝土I-II复合型起裂准则的实验研究，实验过程中除了测得极限荷载外，还测得了各个试件的起裂荷载及起裂角度。根据所测得的起裂荷载并通过有限元方法计算了开裂状态下的应力强度因子KI、KII分量，进而提出了与以往由极限荷载确定的断裂准则相区别的起裂准则，并研究了缝高比对该起裂准则、试件起裂角度、KI/KII的影响规律。结果表明，缝高比在0.3—0.4之间，其对I-II复合型断裂起裂准则有明显的影响；而在0.4—0.5之间，其对I-II复合型断裂起裂准则基本上没有影响。随试件缝高比的增大，试件的起裂角度会增大，但对KI/KII却随缝高比的增大而减少。     

碾压混凝土穿透诱导缝裂纹断裂模型研究

为解决双线性模型用于分析小尺寸混凝土试件裂纹时存在较大误差的问题,在内含穿透诱导缝的碾压混凝土轴拉试验基础上,采用软化应力分配规律理论,确定了穿透诱导缝缝端虚拟裂纹的黏聚力分布公式,推导丁诱导缝临界张开位移、亚临界裂纹扩展长度、断裂韧度的计算方法;在对诱导缝边界作了修正后,得到了穿透诱导缝修正双线性断裂计算模型;对不同削弱度的穿透诱导缝的断裂参数进行了求解,与有关文献介绍的结果进行了比较,验证了所建模型的可靠性。     

四点剪切梁法研究混凝土I-II复合型起裂准则及其缝高比影响规律

通过对3种不同缝高比试件的四点剪切梁试验,进行了混凝土I-II复合型起裂准则的试验研究,试验过程中除了测得极限荷载外,还测得了各个试件的起裂荷载及起裂角度。根据所测得的起裂荷载并通过有限元方法计算了开裂状态下的应力强度因子KI、KII分量,进而提出了与以往由极限荷载确定的断裂准则相区别的起裂准则,研究了缝高比对该起裂准则、试件起裂角度和应力强度因子分量的影响规律。结果表明,缝高比在0.3～0.4之间,其对混凝土I-II复合型断裂起裂准则有明显的影响;缝高比在0.4～0.5之间,其对混凝土I-II复合型断裂起裂准则基本上没有影响。随试件缝高比的增大,试件的起裂角度会增大,但对KI/KII却随缝高比的增大而减少。     

圆形截面钢筋混凝土构件裂缝宽度试验研究

对大偏心受压、受弯、大偏心受拉、小偏心受拉和轴心受拉圆形截面钢筋混凝土试件进行了试验，测定了不同荷载下的钢筋应变、裂缝宽度、裂缝宽度-荷载曲线和钢筋应力-荷载曲线，研究了各种试件的裂缝发展规律．结果表明，各种试件的裂缝发展规律基本一致，即荷载很小时不出现裂缝；从混凝土出现第一条裂缝到钢筋屈服，裂缝宽度随荷载基本呈线性增长；钢筋屈服后，裂缝随荷载增大而迅速增长．最后对裂缝宽度进行了统计分析，给出裂缝宽度的概率分布．     

小湾拱坝诱导底缝的三维有限元分析

根据小湾水电站拱坝虚设结构诱导缝的实际工程要求，采用三维有限元和子模型方法分析研究坝踵处的应力、应变和变形特征，分析研究了设缝对拱坝整体结构的影响。研究结果表明，设缝后拱坝整体刚度略有降低，但对拱坝整体安全性影响很小；诱导缝位于拉应力区，可以起到释放拉应力的作用，可改善坝踵应力状态，综合考虑施工因素，设缝是合适的；蓄水后诱导缝处于张开状态，须确保止水可靠，以防水力劈裂；缝端廊道周边存在拉应力，局部己超过混凝土的抗拉强度，应加强配筋以限制裂缝开展；设缝高程处坝体有效截面减小，抗剪能力略有降低，但不致出现剪切破坏。     

基于界面塑性断裂模型的碾压混凝土诱导缝问题分析

对于碾压混凝土诱导缝，基于经典塑性理论，将黏聚力裂纹模型扩展到 I 型和复合型断裂问题，通过数值模拟对不同层面处理方式所形成的碾压混凝土层面的断裂问题进行了分析。分析结果预测出了试验所得的预留诱导缝试件控制点处的荷载－位移曲线，并分析了各种工况形成层面的损伤断裂机理，分析结果为碾压混凝土相应层面的 I 型、I － II 复合型断裂提供了判据，为相关问题的分析提供了理论指导。     

人工骨料全级配大坝混凝土的拉压力学性能

用大尺寸试件试验研究了全级配大坝混凝土在单轴拉伸与压缩荷载下的力学性能，并研究了龄期对混凝土性能的影响，给出了单轴拉伸和压缩的应力-应变全曲线及相对拉应力与相对裂缝宽度曲线。试验发现，龄期增加，混凝土的强度、弹性模量及断裂能提高，龄期对极限应变和最大裂缝宽度的影响不明显。双曲线方程可以用于表述混凝土强度、弹性模量及断裂能等力学参数与龄期的关系。     

Seismic stability analysis of concrete gravity dams with penetrated cracks

The seismic stability of a cracked dam was examined in this study. Geometric nonlinearity and large deformations, as well as the contact condition at the crack site, were taken into consideration. The location of penetrated cracks was first identified using the concrete plastic-damage model based on the nonlinear finite element method (FEM). Then, the hard contact algorithm was used to simulate the crack interaction in the normal direction, and the Coloumb friction model was used to simulate the crack interaction in the tangential direction. After verification of numerical models through a case study, the seismic stability of the Koyna Dam with two types of penetrated cracks is discussed in detail with different seismic peak accelerations, and the collapse processes of the cracked dam are also presented. The results show that the stability of the dam with two types of penetrated cracks can be ensured in an earthquake with a magnitude of the original Koyna earthquake, and the cracked dam has a large earthquake-resistant margin. The failure processes of the cracked dam in strong earthquakes can be divided into two stages: the sliding stage and the overturning stage. The sliding stage ends near the peak acceleration, and the top block slides a long distance along the crack before the collapse occurs. The maximum sliding displacement of the top block will decrease with an increasing friction coefficient at the crack site.     

不同加载速率下端部节理岩桥变形破坏及裂隙扩展试验研究

边坡岩体内部岩桥对边坡稳定性起控制作用,而边坡岩桥破坏由于受开挖速度的影响会产生加载速率效应,探究边坡内部岩桥在加载速率影响下的变形破坏特征和裂隙扩展机制具有重要意义。通过对类岩石材料试样端部预制裂隙以形成中部岩桥,结合数字图像相关技术,分析了不同加载速率下不同岩桥长度试样破坏特征和裂隙起裂、扩展、贯通规律,并利用断裂力学理论揭示了岩桥裂隙扩展机理。结果表明:应力-应变曲线呈现“峰后波动”和“应力陡降”特征;随加载速率的增加,峰值强度增大,峰值位移减小;得出5种裂隙扩展破坏类型,分别是①上裂隙贯通下端面、②岩桥贯通、③下裂隙贯通左端面、④下裂隙贯通下端面、⑤下裂隙贯通上端面;试样破坏时裂隙数量随加载速率的增大而减少,且试样裂隙首先从下部裂隙尖端起裂;推导了单轴压缩条件下考虑闭合效应的裂隙尖端应力强度因子表达式,起裂角理论计算与试验实测结果在误差允许范围内;岩桥试样表面应变场的变化随加载速率的增大而增大,且试样破坏是由前期损伤累积所导致的。研究成果可为揭示不同加载速率下岩质边坡内部的变形破坏机制、分析围岩稳定性提供理论依据。     

静水条件下超疏水性对混凝土 I 型裂缝扩展的影响

高水压力随水流浸入作用于结构缺陷或裂缝缝面导致结构开裂或裂缝扩展的工程问题在国内外多座高坝中均有发生。超疏水混凝土表面对水分具有较强的排斥作用，水流浸入裂缝的范围小于普通混凝土，对于上述工程问题应具有抑制作用。为此，将裂缝受力扩展考虑为 Boussinesq 问题，并借鉴 Westergaard 应力函数，推导了集中荷载下的缝面位移函数和均布荷载下的缝面位移和裂缝延长线应力函数。根据应变能释放率理论，建立了水流入浸导致裂缝扩展的计算模型与迭代步骤，可以进行不同疏水性材料裂缝扩展的定量分析。算例分析表明，相对普通混凝土，超疏水混凝土对高水压下的裂缝扩展具有较好的抑制作用，而且超疏水混凝土裂缝尖端具有更好的应力状态。     

围压荷载下混凝土静动力强度的细观力学模型

本文从混凝土细观机理出发，采用翼型裂纹模型分析了围压荷载下混凝土内微裂纹扩展、弯折和相互作用直至材料破坏的过程。采用伪面力法计算了考虑相互作用的弯折扩展裂纹应力强度因子，并通过一些简化得到了显式的表达式。在假定混凝土的断裂韧度不随加载速率变化的前提下，分析和计算了不同围压荷载下的混凝土静动力强度，并与试验结果进行比较。结果表明，本文提出的模型能较好地反映围压荷载下混凝土的静动力特性和破坏机理。     

蒸养混凝土早期断裂性能研究

为研究蒸养混凝土早期的断裂性能,开展了养护时间为4,8,16,24和48 h的混凝土三点弯曲梁断裂试验,分析了不同养护时间下蒸养混凝土的断裂性能和力学性能,进而给出了蒸养混凝土早期断裂参数与成熟度的关系。基于数字图像相关方法,测得了混凝土试件表面的全场位移及应变信息,研究了裂缝扩展的断裂演化过程。结果表明:在60 ℃蒸汽养护条件下,当养护时间在24 h内时,蒸养混凝土的力学性能随养护时间逐渐增大,养护时间超过24 h,蒸养混凝土的力学性能呈下降趋势;蒸养混凝土断裂性能在养护4～8 h内迅速提高,超过8 h后,混凝土断裂性能提升缓慢;其早期断裂韧度与成熟度具有较好的相关关系。     

混凝土试件楔入劈拉试验及损伤参数研究

通过3组不同初始裂缝长度的混凝土双支承楔入劈拉试验,运用断裂力学和损伤力学的理论研究了初始裂缝长度对断裂破坏及损伤参数的影响。根据试验测试过程及计算结果分析,证明非均匀应力场下测试损伤参数是可行的,而初始裂缝长度对材料损伤参数有一定影响,表现为初始裂缝越长损伤参数也越大。测试结果同时说明,对混凝土构件中已开展裂缝的观测,其观测仪器宜布置在裂缝尖端并重视其应变突变值的捕获和分析。     

TRC加固水工偏心受压结构的抗裂性能初探

为研究纤维编织网增强混凝土(Textile reinforced concrete,简称TRC)加固偏心受压水工结构的抗裂性能,对6根偏压短柱进行试验,研究了配网率和前期受力对TRC控制偏心受压结构裂缝的影响,在此基础上,建立了TRC加固下的偏心受压结构的裂缝扩展理论,进一步分析了裂缝的扩展规律。研究结果表明:对于一次受力结构,以基体材料开裂、受拉钢筋屈服为界限点裂缝呈现出3个扩展阶段;对于二次受力结构,滞后应变(前期受力历史造成)小于基体材料开裂应变时,裂缝扩展以加固点、基体材料开裂和受拉钢筋屈服为界限点呈现出4个扩展阶段,而当滞后应变大于基体材料开裂应变时,裂缝扩展以加固点、受拉钢筋屈服为界限点呈现出3个扩展阶段;在扩展阶段转变处,裂缝扩展速率(偏压荷载与裂缝扩展深度的比值)突增,但是在同一阶段内裂缝扩展速率逐渐减小;采用TRC可以有效地控制偏心受压结构主裂缝的发展,配网率越高,裂缝分布越均匀,条数越多,间距和扩展速率越小;前期受力对采用TRC抑制裂缝深度扩展的影响明显,而对抑制裂缝宽度扩展的影响较轻,总体而言前期受力历史越大,效果越差。     

单裂缝混凝土结构水力劈裂试验

针对不同强度单裂缝混凝土试件开展了两组应力状态下的水力劈裂试验,研究了应力状态、荷载施加方式对试件裂缝扩展过程的影响,分析了裂缝扩展路径上缝内水压演化规律,拟合得到了混凝土试件临界劈裂水压预测模型的定量关系式。试验结果表明,两组不同应力状态下的试件均发生水力劈裂破坏;临界劈裂水压值与轴压的差值均小于试件的劈拉强度值;试件水压尖端的发展滞后于干裂缝的发展。     

单轴压缩下不同裂隙张开度岩石破坏数值模拟

为了研究不同张开度裂隙岩体单轴压缩过程中的力学特性,以裂隙试样室内试验结果标定岩体细观参数,采用改进刚体弹簧元法对不同张开度裂隙试样压缩破坏过程进行数值模拟。结果表明:试件峰值强度随着裂隙张开度的增大表现出先增大后减小,最后维持稳定的规律;根据微裂纹起裂位置,将不同张开度裂隙岩体破坏模式总结为3类,并得出最终失稳破坏本质上都是由张拉所致的结论;随轴向应变增加,试件内部微裂纹的发育速度逐渐提高,但剪切裂纹数量远小于张拉裂纹;最后通过位移场演化规律从细观层面揭示了微裂纹开裂的力学机理。