1、 碩 士 學 位 論 文 碩 士 學 位 論 文 混凝土 I-II 復合型裂縫擴展準則比較研究 混凝土 I-II 復合型裂縫擴展準則比較研究 A Comparative Study on Mixed-Mode I-II Crack Propagation Criteria of Concrete 作 者 姓 名： 唐旭超 學科、 專業(yè)： 結構工程

2、 學 號： 21406031 指 導 教 師： 吳智敏 教授 完 成 日 期： 2017.06.06 大連理工大學 Dalian University of Technology 大連理工大學碩士學位論文 - I - 摘

3、 要 由于結構形狀的不對稱性和受力狀態(tài)的復雜性等因素， 混凝土結構中裂縫多處于復雜應力狀態(tài)，其中又以 I-II 復合型最為常見。目前，許多學者對普通混凝土 I-II 復合型裂縫擴展特性問題進行了研究，并提出了相應的復合型裂縫擴展準則。但是針對高強混凝土的 I-II 復合型裂縫擴展準則的研究尚未有學者涉及?；诖耍疚牟捎迷囼灪蛿?shù)值模擬相結合的方法研究了不同強度等級混凝土 I-II 復合型裂縫擴展全過程，并對試驗和模擬結果進行了對比分

4、析。本文主要的研究內容和結論如下： （1）通過四點剪切試驗測得了混凝土強度等級分別為 C20、C40、C60，初始應力強度因子之比 I II / K K 分別為 0、1.61、3.49、5.32 的四點剪切梁試件的荷載-裂縫口剪切位移（P-CMSD）曲線、荷載-裂縫口張開位移（P-CMOD）曲線以及裂縫擴展軌跡。試驗結果表明， 當初始應力強度因子之比 I II / K K 一定時， 試件的峰值荷載隨著混凝土抗壓強度的提高而增加，臨界裂縫

5、口張開位移 c CMOD 與臨界裂縫口剪切位移 c CMSD 則與混凝土強度沒有明顯的關系； 而當混凝土抗壓強度一定時， 隨著 II 型斷裂分量所占比重的提 高 ， 試 件 的 峰 值 荷 載 和 c CMSD 有 所 增 加 ， c CMOD 反 之 減 小 ， 兩 者 的 比 值c c / CMSD CMOD 則呈現(xiàn)上升趨勢； （2）本文分別采用 P σ ini (I,II) (I,II) (I,II) K K K ? ? 準則、

6、P σ ini I I Ic K K K ? ? 準則、 P σ (I,II) (I,II) 0 K K ? ? 準則以及 P σ I I 0 K K ? ? 準則模擬了（1）中各工況下的四點剪切梁試件裂縫擴展全過程，獲得了 P-CMSD 曲線、P-CMOD 曲線以及裂縫擴展軌跡。通過與試驗結果的比較分析發(fā)現(xiàn)， P σ ini (I,II) (I,II) (I,II) K K K ? ? 準則計算得到的 P-CMSD 曲線、 P-CMO

7、D 曲線以及峰值荷載與試驗結果吻合較為良好，而 P σ (I,II) (I,II) 0 K K ? ? 準則計算結果與試驗結果誤差較大，且誤差隨著混凝土強度的提高而增大， 但兩種準則計算得到的裂縫擴展軌跡非常接近且都與試驗結果吻合良好；對于四點剪切梁，II 型斷裂分量對計算結果的影響甚微，主要對前幾步的計算結果影響較大， P σ ini I I Ic K K K ? ? 準則計算所得的起裂荷載誤差偏大。 本文的研究表明， P σ ini