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内部裂缝缺陷对混凝土断裂性能的影响

王思瑶 胡少伟

王思瑶,胡少伟. 内部裂缝缺陷对混凝土断裂性能的影响[J]. 水利水运工程学报,2020(5):96-102 doi:  10.12170/20190923001
引用本文: 王思瑶,胡少伟. 内部裂缝缺陷对混凝土断裂性能的影响[J]. 水利水运工程学报,2020(5):96-102 doi:  10.12170/20190923001
(WANG Siyao, HU Shaowei. Effect of internal crack defects on fracture properties of concrete[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(5): 96-102. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190923001
Citation: (WANG Siyao, HU Shaowei. Effect of internal crack defects on fracture properties of concrete[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(5): 96-102. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190923001

内部裂缝缺陷对混凝土断裂性能的影响

doi: 10.12170/20190923001
基金项目: 国家自然科学基金重点项目(51739008);国家重大科研仪器研制项目(51527811)
详细信息
    作者简介:

    王思瑶(1993—),女,江苏南通人,博士研究生,主要从事混凝土断裂力学研究。E-mail:2011301580175@whu.edu.cn

    通讯作者:

    胡少伟(E-mail:hushaowei@nhri.cn)

  • 中图分类号: TV331

Effect of internal crack defects on fracture properties of concrete

  • 摘要: 为研究混凝土梁内部贯穿裂缝缺陷对其断裂性能的影响,设计了含不同裂缝缺陷混凝土梁的三点弯曲断裂试验,研究不同长度、位置及数量的水平裂缝缺陷对混凝土断裂性能的影响。通过试验测得的P-Dm曲线以及相关试验数据计算得到含不同裂缝缺陷的混凝土断裂参数与断裂能。对比结果可知:混凝土三点弯曲梁的起裂荷载和起裂韧度受水平裂缝缺陷参数变化的影响较小,而失稳荷载和失稳韧度受水平裂缝缺陷的影响较大;水平裂缝越长,试验测得其失稳荷载越小,计算得到的失稳韧度和断裂能也越小。水平裂缝距离试件的底部越近,试验测得其失稳荷载越小,计算得到的失稳韧度和断裂能也越小。水平裂缝数量越多,试验测得其失稳荷载越小,计算得到的失稳韧度越小,断裂能也越小。该现象表明混凝土试件中含线性缺陷导致材料的缺失量越大,其完全断裂所消耗的能量越小,且测得的断裂参数值也越小。
  • 图  1  试件尺寸

    Figure  1.  Dimension of specimen

    图  2  试验装置

    Figure  2.  Test device

    图  3  应变片分布

    Figure  3.  Distribution of strain gauges

    图  4  试件断裂路径

    Figure  4.  Fracture path of specimens

    图  5  P-δ曲线

    Figure  5.  P-δ curves

    图  6  不同水平裂缝长度P- Dm曲线

    Figure  6.  P- Dm curves of different horizontal crack lengths

    图  7  断裂参数随水平裂缝长度变化曲线

    Figure  7.  Fracture parameters versus horizontal crack lengths

    图  8  不同裂缝位置P-Dm曲线

    Figure  8.  P-Dm curves of different horizontal crack locations   

    图  9  断裂参数随水平裂缝位置变化曲线

    Figure  9.  Fracture parameters versus horizontal crack locations

    图  10  不同裂缝数量P-Dm曲线

    Figure  10.  P-Dm curves of different numbers of cracks  

    图  11  断裂参数随水平裂缝数量变化曲线

    Figure  11.  Fracture parameters versus number of horizontal cracks

    表  1  试件设计参数

    Table  1.   Design parameters of specimens

    试件编号w/mmnh1/mmh2/mm
    TPB-W1-x 60 1 40 -
    TPB-W2-x 80 1 40 -
    TPB-W3-x 100 1 40 -
    TPB-W4-x 120 1 40 -
    TPB-H1-x 60 1 20 -
    TPB-H2-x 60 1 40 -
    TPB-H3-x 60 1 60 -
    TPB-H4-x 60 1 80 -
    TPB-N1-x 60 0 - -
    TPB-N2-x 60 1 40 -
    TPB-N3-x 60 2 40 20
    TPB-N4-x 60 3 20 20
    注:试件编号中,TPB代表三点弯曲梁试验;W,H,N分别代表含不同长度w、间距h1h2以及数量n的水平裂缝缺陷的试件;x = 1,2,3,代表相同参数的试件各有3个。
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  • [1] 吴中如, 徐波, 顾冲时, 等. 大坝服役状态的合评判方法[J]. 中国科学: 技术科学,2012,55(8):2300-2312. (WU Zhongru, XU Bo, GU Chongshi, et al. Comprehensive evaluation methods for dam service status[J]. Science China Technological Sciences, 2012, 55(8): 2300-2312. (in Chinese) doi:  10.1007/s11431-012-4907-5
    [2] KAPLAN M F. Crack propagation and the fracture of concrete[J]. Journal Proceedings, 1961, 58(11): 591-610.
    [3] 尹阳阳, 胡少伟, 王宇航. 自重对混凝土三点弯曲梁断裂性能的影响[J]. 工程力学,2019,36(7):48-56, 108. (YIN Yangyang, HU Shaowei, WANG Yuhang. Influence of self-weight on the fracture properties of three-point bending concrete beams[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(7): 48-56, 108. (in Chinese)
    [4] LI T, XIAO J Z, ZHANG Y M, et al. Fracture behavior of recycled aggregate concrete under three-point bending[J]. Cement and Concrete Composites, 2019, 104: 103353. doi:  10.1016/j.cemconcomp.2019.103353
    [5] XIAO J Z, SCHNEIDER H, DÖNNECKE C, et al. Wedge splitting test on fracture behaviour of ultra high strength concrete[J]. Construction and Building Materials, 2004, 18(6): 359-365. doi:  10.1016/j.conbuildmat.2004.04.016
    [6] 胡少伟, 胡鑫, 范冰. 混凝土缺陷形状对楔入劈拉断裂性能的影响[J]. 水电能源科学,2019,37(8):110-113. (HU Shaowei, HU Xin, FAN Bing. Effect of defect shape on fracture characteristics of concrete wedge splitting[J]. Water Resources and Power, 2019, 37(8): 110-113. (in Chinese)
    [7] 胡少伟, 徐爱卿. 非标准混凝土楔入劈拉试件高宽比影响分析[J]. 硅酸盐学报,2015,43(10):1492-1499. (HU Shaowei, XU Aiqing. Effect analysis on fracture morphology of non-standard concrete wedge splitting tests by different height to width ratio[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2015, 43(10): 1492-1499. (in Chinese)
    [8] 李庆华, 种法澄, 张麒, 等. 改进的圆形紧凑拉伸法研究混凝土双G断裂参数[J]. 水利学报,2018,49(4):474-482. (LI Qinghua, CHONG Facheng, ZHANG Qi, et al. Study of double-G fracture parameters using modified round compact tension method[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2018, 49(4): 474-482. (in Chinese)
    [9] XU S L, REINHARDT H W. A simplified method for determining double-K fracture parameters for three-point bending tests[J]. International Journal of Fracture, 2000, 104(2): 181-209. doi:  10.1023/A:1007676716549
    [10] XU S L, REINHARDT H W. Determination of double-K criterion for crack propagation in quasi-brittle fracture part I: experimental investigation of crack propagation[J]. International Journal of Fracture, 1999, 98(2): 111-149. doi:  10.1023/A:1018668929989
    [11] 徐世烺, 赵国藩. 混凝土结构裂缝扩展的双K断裂准则[J]. 土木工程学报,1992,25(2):32-38. (XU Shilang, ZHAO Guofan. A double-K fracture criterion for the crack propagation in concrete structures[J]. China Civil Engineering Journal, 1992, 25(2): 32-38. (in Chinese)
    [12] 中华人民共和国国家发展和改革委员会. 水工混凝土断裂试验规程: DL/T 5332—2005[S]. 北京: 中国电力出版社, 2006.

    National Development and Reform Commission. Norm for fracture test of hydraulic concrete: DL/T 5332—2005[S]. Beijing: China Electric Power Press, 2006. (in Chinese)
    [13] 胡少伟, 胡鑫. 含空洞缺陷混凝土试件楔入劈拉性能分析[J]. 水利水运工程学报,2017(1):1-9. (HU Shaowei, HU Xin. Experimental studies and performance analysis of wedge splitting for concrete specimens with cavity defects[J]. Hydro-Science and Engineering, 2017(1): 1-9. (in Chinese)
    [14] 胡少伟, 尹阳阳, 王强. 双缝混凝土三点弯曲梁断裂性能试验[J]. 河海大学学报(自然科学版),2019,47(3):265-270. (HU Shaowei, YIN Yangyang, WANG Qiang. Experimental study on the fracture properties of three-point bending concrete beam with double cracks[J]. Journal of Hohai University (Natural Sciences), 2019, 47(3): 265-270. (in Chinese)
    [15] 孙国有, 薛继良, 兰清生, 等. 空洞扩张与I-II复合型裂纹的断裂参量[J]. 浙江大学学报(自然科学版),1994,28(1):1-8. (SUN Guoyou, XUE Jiliang, LAN Qingsheng, et al. Void growth and fracture criteria of cracks of mixed I and II modes[J]. Journal of Zhejiang University (Natural Science), 1994, 28(1): 1-8. (in Chinese)
    [16] RILEM Technical Committee (50-FMC). Determination of the fracture energy of mortar and concrete by means of three-point bend tests on notched beams[J]. Materials and Structures, 1985, 18(4): 287-290.
  • [1] 范向前, 刘决丁, 葛菲, 汤雷, 韩浩田.  某水利枢纽工程混凝土力学性能对比研究 . 水利水运工程学报, 2023, (2): 48-56. doi: 10.12170/20211115001
    [2] 邱莉婷, 马福恒, 沈振中, 张湛, 霍吉祥.  混凝土梁四点弯曲试验的并发多尺度区域分解法模拟 . 水利水运工程学报, 2022, (3): 145-152. doi: 10.12170/20210405001
    [3] 刘妙燕, 陆俊, 明攀.  三点弯曲下橡胶混凝土的断裂性能 . 水利水运工程学报, 2021, (3): 31-40. doi: 10.12170/20200411001
    [4] 巩妮娜, 胡少伟, 范向前, 蔡小宁.  配筋率对混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程声发射特征的影响 . 水利水运工程学报, 2020, (6): 55-63. doi: 10.12170/20191225002
    [5] 胡少伟, 娄本星, 尹阳阳, 叶宇霄.  蒸养混凝土早期断裂性能研究 . 水利水运工程学报, 2020, (4): 88-95. doi: 10.12170/20191226004
    [6] 苏晓栋, 陈灿明, 郭壮, 何建新, 徐静文.  混凝土双轴弹模-徐变试件垫层效果试验分析 . 水利水运工程学报, 2019, (3): 103-111. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.013
    [7] 胡少伟, 王阳.  不同冻融方式下混凝土双K断裂韧度对比试验 . 水利水运工程学报, 2018, (2): 90-96. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.02.012
    [8] 胡少伟, 胡鑫.  含空洞缺陷混凝土试件楔入劈拉性能分析 . 水利水运工程学报, 2017, (1): 1-9. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.01.001
    [9] 胡骏峰.  击实黏土剪切断裂韧度的试验研究 . 水利水运工程学报, 2015, (4): 56-60.
    [10] 胡少伟, 米正祥.  钢筋混凝土三点弯曲梁裂缝扩展过程模拟 . 水利水运工程学报, 2015, (3): 9-17.
    [11] 范向前, 胡少伟, 陆俊.  基于声发射信号表征混凝土断裂过程的异常现象 . 水利水运工程学报, 2014, (3): 26-31.
    [12] 邓文杰,王俊杰,张慧萍.  土体Ⅱ型断裂韧度测试方法研究 . 水利水运工程学报, 2012, (3): 64-69.
    [13] 郑丹,李文伟.  不同级配混凝土拉压多轴强度的断裂力学分析 . 水利水运工程学报, 2010, (4): -.
    [14] 柯敏勇,屠清奎,刘海祥,叶小强,龙志勇.  某水闸交通桥断裂和破损成因分析 . 水利水运工程学报, 2009, (3): -.
    [15] 欧阳幼玲,陈迅捷,方璟,张燕驰.  纤维增强水泥复合材料断裂韧性研究 . 水利水运工程学报, 2006, (2): 56-59.
    [16] 何世钦,贡金鑫,赵国藩.  冻融循环下混凝土中氯离子的扩散性 . 水利水运工程学报, 2004, (4): 32-36.
    [17] 2001—结构断裂与修补国际会议 . 水利水运工程学报, 2000, (2): -.
    [18] 鹿立云,胡玉初.  青岛港八号码头空心方块断裂缝水下修补试验研究 . 水利水运工程学报, 1998, (1): 9-18.
    [19] 张国新,刘光廷.  含有绝热裂缝的有限自由板在稳定温度场作用下的断裂分析 . 水利水运工程学报, 1989, (1): -.
    [20] 超声脉冲法探测混凝土内部缺陷和裂缝技术鉴定会在宁举行 . 水利水运工程学报, 1982, (3): -.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-23
  • 网络出版日期:  2020-08-28
  • 刊出日期:  2020-10-16

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