混凝土断裂能尺寸效应的修正分形方法

提出了混凝土断裂能尺寸效应的修正分形方法。首先，根据混凝土的断裂特性，认为小尺寸混凝土构件的主宏观裂缝是一条分形曲线，而大尺寸混凝土构件的主宏观裂缝由分形曲线和直线两部分组成。然后，根据能量等价原理，导出了混凝土名义断裂能的计算公式。该公式反映了混凝土实验中所观测到的宏观物理现象，即混凝土名义断裂能随着构件尺寸的增大而增大，而且当构件尺寸趋向无穷大时，名义断裂能趋近于常数。最后，将理论预测与6组混凝土实验进行了比较，从而证实了本文方法的有效性。     

混凝土-环氧树脂粘结界面的断裂模拟

在混凝土加固工程中,常采用环氧树脂等混凝土灌浆材料进行混凝土裂缝修复,会形成混凝土与环氧树脂的粘结界面。界面的强度影响结合材料强度,对界面性能的研究至关重要。基于ABAQUS采用内聚力单元和扩展有限元单元分别模拟界面断裂与混凝土断裂,以此研究含界面的混凝土断裂问题。讨论了界面粘结强度、混凝土抗拉强度、混凝土断裂能对含界面的楔入劈拉试件受力性能的影响。模拟结果表明,不仅数值分析结果与实验结果吻合较好,而且还能表现界面的损伤、断裂破坏过程,能够预测构件的承载力,有助于界面的优化设计。     

结构钢材基于CTOD的裂纹扩展阻力曲线的低温试验研究

裂纹尖端张开位移(CTOD)是材料断裂分析的重要判据指标。在钢材韧性较好的时候,随着裂纹的扩展,构件的承载力也会有所提高,说明随着裂纹扩展,裂纹尖端的断裂韧度有所升高。裂尖断裂韧度与裂纹扩展量的关系曲线称为裂纹扩展阻力曲线。裂纹扩展阻力曲线反映了构件断裂过程与构件的断裂模式、承载力的有关系。本文根据结构钢材低温断裂试验的结果,分析了常用结构钢材的低温条件下基于CTOD指标的裂纹扩展阻力曲线,试验结果可为钢结构断裂设计提供依据。     

热处理方钢管短柱超低周疲劳性能试验研究

强震下钢结构构件会发生局部或整体屈曲，造成构件局部塑性应变集中，导致构件在反复荷载作用下最终发生断裂，因此有必要开展大塑性应变循环加载下局部屈曲和后续延性断裂的耦合破坏机理研究。通过热处理冷弯方钢管短柱的超低周疲劳试验，对上述破坏机理进行了研究。试验考察了宽厚比和加载历史对于方钢管短柱屈曲后断裂模式及抗震性能的影响，并给出了累积延性评估方法。试验结果显示：所有试件受压时承载力的下降皆由局部屈曲导致，而受拉侧承载力的退化则由延性断裂造成；构件的累积塑性耗能可分解为各向同性强化耗能和随动强化耗能，且两者受拉时对应值呈线性关系。     

断裂力学 第六讲 断裂力学的工程应用

一、概述利用断裂力学的原理进行防断设计主要有下述几方面.1)估算含裂纹构件的安全性和寿命,确定构件在工作条件下的裂纹容限.2)用断裂力学作指导进行安全设计.3)分析各种断裂事故,提出改进措施.     

土木工程结构设计中结构断裂和疲劳理论

在结构设计时,关于构件的断裂和疲劳是考虑的关键点,在实际工程中构件多数是在交变应力作用下工作,发生疲劳破坏的,因此疲劳分析在结构工程设计中占有重要的地位,对于结构设计寿命的影响是至关重要的。由于结构设计时没有充分考虑疲劳与断裂在结构构件中的影响,导致出现工程事故的比比皆是。疲劳和断裂是引起结构和构件失效的主要原因之一。疲劳理论为解决构件设计使用寿命提供了理论基础和计算方法。     

起重机械疲劳断裂检验检测的研究

在起重机械的使用过程中，因疲劳断裂导致构件功能失效的事故往往是严重的，而疲劳断裂因其特点在构件失效前往往不易被察觉，给起重机械的安全使用带来较大的安全隐患。本文根据疲劳破坏的特征和起重机械的结构及使用特点，应用疲劳可靠性理论，就起重机械疲劳破坏的检测与预防提出一些看法。     

超高性能混凝土高温后残余力学性能试验研究

测定了抗压强度高于140MPa的含粗骨料超高性能混凝土和活性粉末混凝土遭受高温作用后的残余抗压强度、残余劈裂抗拉强度和残余断裂能。结果显示,两种超高性能混凝土的残余强度均随着目标温度的升高而呈现先增大再降低的趋势,而残余断裂能均随着目标温度的升高逐渐降低。各目标温度下,含粗骨料超高性能混凝土的残余抗压强度均高于活性粉末混凝土,但其残余劈裂抗拉强度和断裂能低于后者。活性粉末混凝土在300℃临界温度下的峰值残余抗压强度和峰值残余劈裂抗拉强度分别比常温时提高了26.8%和19.3%,800℃高温后的强度损失率分别为72.3%和81.4%。含粗骨料超高性能混凝土在400℃临界温度下的峰值残余抗压强度和在300℃目标温度下的峰值劈裂抗拉强度分别比常温时提高了34.0%和6.8%,800℃高温后的强度损失率分别为70.2%和84.9%。所以,对于有抗火灾高温要求的工程结构,含粗骨料超高性能混凝土适合用于受压构件,而活性粉末混凝土适宜于抗弯构件。     

侧向低速冲击作用下钢管混凝土构件开裂评估模型及影响因素研究

基于落锤冲击试验研究了钢管混凝土构件发生变形、开裂及断裂的受力机理,试验表明,构件在开裂前存在明显的局部响应过程,在冲击位置及支座截面发生局部凹陷和屈曲,临界开裂能量主要由整体变形耗能和局部耗能所决定。结合数值模拟得到了基于冲击质量和冲击速度的开裂评估曲线,从能量角度建立了可以考虑构件局部耗能的开裂评估模型,并研究了冲击位置、混凝土强度、钢管强度、含钢率对开裂评估模型的影响。结果表明：使构件处于临界开裂状态的冲击能量并非一个定值,在冲击速度大、质量小时,构件的局部响应更加明显且局部耗能更多,因此临界开裂能量变大;随着冲击质量增大,开裂评估模型逐渐收敛于水平渐近线,即最小临界开裂能量,根据冲击能量与开裂评估模型的关系可以判断构件的局部损伤及开裂状态;改变冲击位置对构件开裂评估模型的影响较大,增大钢管强度及含钢率可以有效提高构件抵御冲击开裂的性能,但提高混凝土强度对构件开裂状态的影响不明显。     

含裂纹三点弯曲试样裂纹尖端应力状态分析

裂纹尖端的应力状态与构件的断裂性能关系密切,尤其是厚度方向应力的影响更为显著。含裂纹三点弯曲试样是材料断裂行为研究的一种常用模型,本文以含裂纹三点弯曲试样为模型对裂纹尖端的应力状态进行了有限元分析。分析结果表明,平面内应力σx和σy最大值均出现在距离裂纹尖端一定距离处,并随着加载的进行而向外移动;厚度方向应力σz在裂纹顶端数值为零,在缺口尖端附近存在一个最大值,平面应变系数的最大值超过0.5,接近0.6。     

有关裂缝若干问题

在本文中讨论了大家所关心的有关混凝土构件中裂缝的几个问题。这些问题是:保护层厚度的影响,裂缝宽度,卸载时预应力构件中裂缝的闭合,疲劳荷载下裂缝宽度的增大,以及裂缝摄影等。     

PPC构件弯曲裂缝的控制

对部分预应力混凝土（PPC）构件在使用荷载作用下的裂缝控制进行了讨论,指出现今直接计算裂缝宽度众多公式的两个缺点,提出了能适用不同保护层厚度和各类预应力筋的裂缝度计算公式,使PPC构件的弯曲裂缝得以控制。     

焊接工字形截面钢支撑低周疲劳性能试验研究

通过21根铰支焊接工字形截面支撑在6倍试件的受拉屈服位移幅值下的对称循环轴向加载试验,研究了具有不同几何特性的该类支撑构件的低周疲劳和耗能性能。研究发现,支撑翼缘直到断裂的疲劳损伤发展过程可分为可见裂纹萌生,穿透裂纹形成和穿透裂纹扩展3个阶段,并根据试验数据提出了估算支撑构件疲劳寿命和循环耗能能力的经验公式。统计分析表明,裂纹萌生疲劳寿命与弹塑性局部屈曲密切相关,当支撑翼缘的宽厚比越小,支撑的长细比越大时,其裂纹萌生疲劳寿命就越长。试验还表明,低周疲劳性能较优的支撑构件亦具有较高的耗能能力。为了防止框架-中心支撑结构中的支撑构件在强震下过早发生断裂破坏,在实际设计中除要限制板件的宽厚比之外,还应适当放宽现行规范对支撑构件长细比的限制。     

HRBF500钢筋混凝土偏压柱裂缝宽度试验

对9根500 MPa级细晶粒钢筋混凝土偏压柱及1根HRB400钢筋混凝土偏压柱进行对比试验,观察试件的裂缝发展过程和破坏形态.对500 MPa级细晶粒钢筋混凝土偏压构件裂缝宽度间距的实测值及现行规范公式计算值的比较表明,实测值小于按规范公式计算值,满足规范要求,但规范公式计算结果偏大;偏压构件裂缝宽度小于受弯构件,构件受力状态对裂缝宽度产生影响;由建议公式计算结果表明,偏压构件与受弯构件裂缝宽度计算具有相同的可靠度.     

Analytical model and evaluation of maximum crack width for unbonded PSRC frame beam under short‐term service load

Prestressed steel reinforced concrete (PSRC) beam members have the advantages of both ordinary prestressed concrete and SRC members and are usually applied to the structures with large span or heavy load. They are often designed to crack under service load. In this paper, the service‐load behavior is studied based on the experimental results of four unbonded PSRC frame beam specimens. The cracking behavior, deflection, and strains in tensile reinforcement during service‐load stage are described in detail. A computer program for a simple macroelement analysis approach, based on conventional matrix‐displacement method, is written to predict the response of unbonded PSRC frame beam members under service load. The calculation results by this method agree well with the observed experimental results. Moreover, an approach based on two enacted Chinese codes, one for ordinary concrete members (GB50010‐2010) and another for steel‐concrete composite members (JGJ138‐2001), is provided to calculate the short‐term maximum crack width of PSRC beam members. By comparing with the test results, it implies that this approach can be applied to the evaluation of short‐term maximum crack width.     

钢筋钢纤维混凝土轴拉构件裂缝宽度计算方法

根据38根钢筋钢纤维混凝土轴拉构件的试验结果，分析了影响构件裂缝开展的因素，提出了钢筋钢纤维混凝土轴拉构件的裂缝宽度计算模式。并用试验资料对公式中的参数进行回归分析，得出了钢筋钢纤维混凝土轴拉构件裂缝宽度的计算方法，该方法可供筒仓结构设计参考。     

冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件的变形和裂缝研究分析

冷轧带肋钢筋用在现浇混凝土受弯构件中，不仅可以节约钢材，而且可以提高构件的抗裂度，但其变形和裂缝宽度，采用现行规范的公式验算是明显不符的。笔者通过对现浇冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件的试验研究，提出了一条计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数Ψ的修正公式，使其在钢筋混凝土受弯构件中应用的变形和裂缝宽度验算较符合试验结果     

基于试验数据分析的FRP筋混凝土受弯构件最大裂缝宽度计算方法

由于FRP筋为非金属材料,耐腐蚀性能好,我国规范规定FRP配筋混凝土受弯构件的最大裂缝宽度限值放宽至0.5 mm。但规范中的最大裂缝宽度计算公式仍然沿用普通钢筋混凝土规范中的计算公式,公式中的参数取值未经过试验数据的校核,公式适用性存疑。为此,该文从最大裂缝宽度的计算原理出发,借助近年来文献中完成的FRP筋混凝土受弯构件的实测数据,对相对黏结特性系数νi的取值、裂缝间受拉FRP筋应变不均匀系数ψ的计算、最大裂缝宽度与平均裂缝宽度的比值系数τs、长期荷载下的裂缝宽度增大系数τl以及裂缝间混凝土受拉对裂缝宽度的影响系数αc等进行了全面的校核和修订。该文提出的修正的最大裂缝宽度计算公式具有更高的可信度和合理性,可为我国规范的修订提供参考。     

混凝土受弯构件裂缝控制的可靠度分析

裂缝控制是混凝土构件正常使用极限状态设计中的重要内容,我国对混凝土构件裂缝控制的可靠度水平进行分析和验证,但这些工作采用的分析方法存在理论上的缺陷,且多数是以个别典型情况为例验证裂缝控制的可靠度水平,结论并不全面。为全面、准确地揭示我国混凝土构件裂缝控制的可靠度水平,以混凝土受弯构件为研究对象,采用无量纲的形式系统分析了各种情况下我国混凝土构件裂缝控制的可靠度水平,并分析了主要的影响因素。结果表明：我国目前对三级钢筋混凝土受弯构件可靠度水平的控制较为适中,对其他构件可靠度水平的控制偏于保守。     

短期荷载作用下600MPa级超高强钢筋混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究600MPa级超高强钢筋混凝土梁受弯性能,进行18根配置600MPa级高强钢筋和1根配置HRB400钢筋的混凝土梁受弯静载试验,分析600MPa级超高强钢筋对混凝土梁裂缝分布、承载力、平均裂缝间距、最大裂缝宽度等影响。研究结果表明：配置该类型钢筋的受弯构件开裂弯矩和极限弯矩仍然可以按照现行规范公式进行计算;短期荷载作用下平均裂缝间距、最大裂缝宽度等参数计算值与现行混凝土结构设计规范公式计算值存在一定差异,平均裂缝间距计算值偏大,最大裂缝宽度计算值与试验值相比偏小。最后根据试验数据对配置该类型钢筋的受弯构件裂缝宽度计算公式进行适当修正,第一种方法是在现行规范计算公式基础上引进裂缝宽度综合调整系数,第二种方法是对现行规范裂缝宽度计算公式中的平均裂缝间距采用修正公式代替,短期裂缝宽度扩大系数采用修正值。修正结果表明第一种修正方法得到的计算值与试验值吻合度高,同时考虑到规范的连续性,建议采用第一种方法进行裂缝宽度修正。