疲劳荷载作用下混凝土裂缝扩展过程
混凝土常见裂缝分析
混凝土常见裂缝分析混凝土常见的裂缝主要有非荷载裂缝、荷载裂缝、施工裂缝、温度裂缝等几个方面，涉及到工程施工的方方面面，任何一个方面出现问题，都会使混凝土出现裂缝。
本文就对混凝土常见裂缝分析。
标签：混凝土常见裂缝;荷载裂缝;非荷载;施工在工程建设中，混凝土结构以其易于取材、施工方便、可模性好、承载力大等优点，广泛用于建筑结构当中。
同时，混凝土开裂也在工程建设中普遍存在，裂缝造成结构刚度降低、承载力下降、耐久性也随之降低，从而危害到建筑物安全。
1、非荷载裂缝非荷載裂缝是混凝土常见的裂缝之一，主要因为混凝土的材料或者是以为外在环境产生的物理变化和化学变化多引发的裂缝。
非荷载裂缝主要在塑性和硬化的时间中出现的。
1.1塑性阶段在塑性阶段出现混凝土裂缝主要有三种情况：一种是新搅拌的混凝土在能够进行塑性没有硬化的时候，因为混凝土收缩出现裂缝;二是在塑性的阶段，由于混凝土在搅拌的过程中，其内部的材料没有搅拌均匀，形成受力不均所产生的裂缝。
在这个过程中，下沉受阻也会导致混凝土出现裂缝;三是在塑性的过程中，如果模板出现变形或者是移位，支架出现下沉，那么混凝土的塑性就会出现外力拉伸或者是受力不均的情况，同样会出现混凝土裂缝。
1.2硬化阶段硬化阶段出现的裂缝大致可以分为三种，一种是干燥收缩时产生的裂缝，一种是自主收缩产生的裂缝，一种是温度收缩产生的裂缝。
干燥收缩产生的裂缝是因为混凝土的特性是干燥收缩，这是因为混凝土的体积会随着含水量的变化为不断变化，一般来说，对于这种情况影响较大的就是混凝土中的骨灰，骨灰不被反复在很大程度上限制水泥浆的变化。
现阶段对于混凝土干燥收缩的原理还不甚明了，主流的看法是因为混凝土在干燥时空隙中的水拉力出现变化，胶凝体的蒸汽压力和表面张力都发生变化，在综合性的作用下，导致出现混凝土裂缝;自主性收缩和干燥收缩有着很大的不同点，自主收缩引发的裂缝主要是在水泥水化的情况下出现的收缩，水泥水化会造成很大的膨胀现象，并且在发生水化的前后过程中，会出现体积减少的状况，而这个时候，已经硬化的混凝土中没有水化的水泥继续进行水化，就会导致混凝土出现裂缝;温度收缩裂缝主要是因为热胀冷缩的现象，会使得混凝土内部的拉力和外部的张力发生变化，从而出现裂缝。
混凝土裂缝扩展规律及控制方法研究
混凝土裂缝扩展规律及控制方法研究一、研究背景及意义混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其具有高强度、耐久性强、防火、耐热等优点，但在使用中也会出现裂缝问题，这不仅会影响建筑物的美观，还会影响其力学性能和使用寿命。
因此，混凝土裂缝扩展规律及控制方法的研究具有重要意义。
二、混凝土裂缝扩展规律混凝土裂缝扩展规律是指混凝土在受力作用下，裂缝发生及扩展的规律。
混凝土裂缝的发生和扩展是由于混凝土的强度不足以承受受力作用，从而导致混凝土的破坏。
混凝土裂缝的扩展与以下因素有关：1.荷载大小和荷载类型混凝土的承载能力与荷载大小和荷载类型有关。
当荷载大小超过混凝土的承载能力限度时，混凝土会发生破坏和裂缝。
不同类型的荷载对混凝土的承载能力影响也不同。
2.混凝土强度和韧性混凝土的强度和韧性对裂缝扩展有重要影响。
强度越高的混凝土，其裂缝扩展速度越慢，而韧性好的混凝土，其裂缝扩展速度则会相对较慢。
3.混凝土含水率和环境温度混凝土的含水率和环境温度也会影响裂缝的扩展。
含水率越高的混凝土，其裂缝扩展速度越快。
而在低温环境下，混凝土的韧性会降低，从而导致裂缝扩展速度加快。
4.混凝土中的缺陷和不均匀性混凝土中的缺陷和不均匀性也会影响裂缝的扩展。
混凝土中的缺陷和不均匀性越大，其裂缝扩展速度也越快。
三、混凝土裂缝的控制方法混凝土裂缝的控制方法主要包括以下几个方面：1.加强混凝土的强度和韧性加强混凝土的强度和韧性可以有效地控制混凝土的裂缝扩展速度。
加强混凝土的强度和韧性的方法包括增加混凝土的水泥用量、添加增强材料等。
2.减少混凝土中的缺陷和不均匀性减少混凝土中的缺陷和不均匀性可以有效地控制混凝土的裂缝扩展速度。
减少混凝土中的缺陷和不均匀性的方法包括加强混凝土的密实性、控制混凝土的施工质量等。
3.选择合适的荷载类型和荷载大小选择合适的荷载类型和荷载大小可以有效地控制混凝土的裂缝扩展速度。
在设计时应根据实际情况选择合适的荷载类型和荷载大小。
4.控制混凝土的含水率和环境温度控制混凝土的含水率和环境温度可以有效地控制混凝土的裂缝扩展速度。
浅析建筑施工混凝土裂缝技术(4)
浅析建筑施工混凝土裂缝技术作者：王卓晨丁海兵来源：《城市建设理论研究》2013年第23期摘要：在建筑施工的过程中，难免会面临混凝土的裂缝问题，这一问题是影响建筑质量的关键问题所在。
一旦混凝土出现裂缝不仅会影响建筑物的外形美观，也会造成建筑质量问题的潜在危险。
所以，要加强对混凝土质量的控制，做好施工准备工作、对混凝土进行科学的调配。
本文对建筑施工混凝土裂缝技术进行了探讨关键词：建筑；施工；混凝土；裂缝；技术中图分类号： TU7文献标识码：A 文章编号： A无论是在什么样的建筑施工中，产生混凝土裂缝是非常常见的质量问题，它直接影响着建筑工程的质量以及使用寿命。
所以我们必须要在施工过程中有效的控制混凝土裂缝，如果产生裂缝一定要对其进行全面分析，然后才需相应措施进行补救，这样才能够从根本上保证建筑工程的质量。
一、建筑施工混凝土裂缝产生的原因分析1、施工设计中产生的混凝土裂缝由于过去的建筑工程项目中，施工设计阶段存在着设计不科学、不可理，未曾按照相关规范进行设计所造成了设计和施工方法存在着一定的问题等。
这些设计现象的存在极容易引起混凝土在施工中出现施工工艺不合理，进而引起混凝土相关裂缝形式的产生。
如在当前的居民楼施工中，客厅楼板常常会出现一些垂直裂缝和起鼓现象，这些问题原以为是由于工程施工中对于温度的控制不够合理形成，但经过目前多年的施工研究和总结得出，在当前的工程项目中这些问题最为常见，也极容易引起相关的建筑工程质量隐患。
2、由于施工材料质量不达标造成的混凝土施工裂缝材料问题是当前混凝土工程中最常见的裂缝形式之一，主要是由于在施工的过程中对于混凝土结构材料的选择不够合理、不科学造成了施工质量不够科学和全面。
此外，骨料与水泥中还可能含有的一些有害的物质，或者外加剂选用不当、酸碱物质相互反应以及钢筋结构的性能限制等，这些都可能引发混凝土裂缝。
3、由于施工周围环境控制不科学、不合理造成混凝土裂缝混凝土材料一般都具有热胀冷缩的特点，当施工环境、温度发生变化时，混凝土结构就会随之产生温度变形，建筑结构将会在温度变形下产生一定的温度应力。
混凝土结构的疲劳破坏原理
混凝土结构的疲劳破坏原理一、前言混凝土结构作为一种广泛应用于建筑、桥梁、隧道等领域的建筑材料，其性能和稳定性一直备受关注。
然而，在长期使用过程中，混凝土结构会遭受多种外力的作用，其中包括疲劳荷载。
疲劳破坏是混凝土结构中的一种常见破坏模式，研究其疲劳破坏原理对于深入理解混凝土结构的性能和稳定性具有重要意义。
二、混凝土疲劳的定义混凝土疲劳是指在循环荷载作用下，混凝土结构会表现出逐渐增大的裂纹和变形，最终导致疲劳破坏的现象。
混凝土疲劳与金属材料的疲劳有所不同，主要表现在以下三个方面：1.混凝土的疲劳寿命较长，常常需要经历数千次甚至数万次循环荷载才会出现疲劳破坏。
2.混凝土的疲劳裂纹生长速率较慢，因此在疲劳寿命的前期，混凝土结构的性能表现比较稳定。
3.混凝土的疲劳破坏方式比较复杂，常常伴随着多种因素的相互作用。
三、混凝土疲劳破坏的机理混凝土疲劳破坏机理是一个复杂的过程，涉及多种因素的相互作用。
主要机理包括以下几个方面：1.材料本身的缺陷混凝土结构中常常存在着各种缺陷，如气孔、裂缝、孔洞、不均匀分布的骨料等。
这些缺陷在循环荷载作用下会逐渐扩大，并最终导致疲劳破坏。
2.循环荷载的作用循环荷载是混凝土结构疲劳破坏的主要原因之一。
在循环荷载作用下，混凝土结构会受到逐渐增大的应力作用，导致其内部产生裂纹、变形等现象。
当荷载循环次数达到一定值时，混凝土结构就会发生疲劳破坏。
3.湿度和温度的影响湿度和温度是混凝土结构疲劳破坏的另一个重要因素。
在潮湿的环境中，混凝土结构容易产生腐蚀和侵蚀，从而引起疲劳破坏。
同时，在高温环境下，混凝土结构的强度和韧性会降低，也容易引起疲劳破坏。
4.荷载频率的影响荷载频率是混凝土结构疲劳破坏的另一个重要因素。
当荷载频率较高时，混凝土结构容易发生共振，从而导致疲劳破坏。
而当荷载频率较低时，混凝土结构容易产生疲劳裂纹，最终导致疲劳破坏。
四、混凝土疲劳破坏的特征混凝土疲劳破坏具有以下几个特征：1.表面裂纹混凝土结构在疲劳荷载作用下，常常会在其表面产生裂纹。
建筑混凝土疲劳裂缝扩展机理浅析
丢霎Ⅵ渊一麓建筑混凝土疲劳裂缝扩展机理浅析潘小娃韩海令田冉杨阳王磊(山东省滨州市建筑设计研究院山东滨州256600)[摘要]分析建筑混凝土疲劳裂缝扩展机理，认为纤维不但能有效的改善混凝土材料的韧性，而且能有效的阻止混凝土裂缝的开展，并能够有效的降低疲劳裂纹扩展速率延长混凝土的疲劳寿命。
[关键词]建筑混凝土疲劳裂缝扩展中图分类号：Tu5文献标识码：^文章编号：1671—7597(2008)0910060一01一、引曹在今年发生的四川汶川地震中，房屋倒塌程度之严重，伤亡之惨霞，为历史罕见。
但根据各种报道，房屋倒塌的原因除了强震，建筑的结构和材料质量也是这次灾难的祸首之一。
对于建筑中的混凝士而言，其本身为脆性材料，在交变荷载和初始裂纹共同作用下极易发生疲劳裂纹扩展，混凝土开裂会导致钢筋的锈蚀和混凝土劣化等一系列的问题，缩短了混凝土构件的使用寿命。
特别是当构造物处于不利环境时这一问题显得尤为重要。
纤维因具有较强的抑制混凝土开裂的能力，不但能有效的防止混凝土的开裂，更能有效的降低疲劳裂纹扩展。
二、混凝土开曩原因混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，混凝土裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每条裂缝均有其产生的以下一种或几种主要原因：荷载引起的裂缝、温度变化引起的裂缝、收缩引起的裂缝、地基础变形引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、冻胀引起的裂缝、施工材料质量引起的裂缝和施工工艺质量引起的裂缝等。
实际工程中的混凝土断裂破坏往往是在循环往复荷载作用下产生的。
对于素混凝土弯曲构件，混凝土的开裂即意味着构件疲劳寿命的终止。
混凝土的脆性断裂特性使得混凝土极易发生疲劳裂纹的扩展而导致疲劳破坏。
三、混凝土的疲劳裂缝扩晨(一)混凝土的力学性能在现代，进行混凝土力学性能研究的学者熟悉并且经常引用的一条著名的结论：混凝土在反复循环加载作用下的应力一应变曲线(或荷载一变形曲线)的包络线与一次加载所得的相应曲线相同。
我国学者过镇海等人的实验结果也基本肯定了上述结论。
建筑工程混凝土裂缝分析
建筑工程混凝土裂缝分析摘要:随着国民经济的发展，我国的房屋建设已进入了一个崭新的时期，同时质量问题越来越成为人们关注的焦点。
近年频繁出现的一些质量事故，如桥梁垮塌、房屋倒毁、等直接关系到人民群众生命财产安全，其中混凝土的产品质量问题占据着很大的空间。
文章分析了裂缝形成的原因。
提出了常见裂缝问题的处理措施。
关键词：混凝土；裂缝；处理措施中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：1建筑施工中混凝土概述建筑施工中的混凝土就是由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。
通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶的材料，砂、石作集料；与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹性变形、塑性变形，收缩和温度变形等。
混凝土在短期荷载作用下的弹性变形主要用弹性模量表示。
用于不透水的工程时，要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性。
抗渗性、抗冻性，抗侵蚀性为混凝土耐久性。
混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性，混凝土强度、变形及耐久性等。
2混凝土裂缝产生的原因①水泥干缩产生的裂缝。
这种裂缝出现在混凝土的表面，比较细小。
水泥是水硬性材料，具有干缩性，在硬化初期如果养护不当造成水份不足则可能产生裂缝。
②温差变化，由热胀冷缩效应引起的裂缝。
这种裂缝一般出现在温差变化较大的环境及面积或长度较大，而又未在适当的部位留设伸缩缝的构件或结构上。
③应力集中引起的裂缝。
这种裂缝一般出现在混凝土板的阴阳转角处或支座处。
是由于板面负弯矩钢筋配筋不足或钢筋粗而间距过大造成的。
④使用不当造成过载，变形过大引起的裂缝。
这种裂缝通常出现在混凝土受弯构件的受拉区。
⑤张拉力引起的裂缝。
在预应力钢筋混凝土构件张拉后的放张过程中，如控制不好则可能造成裂缝。
这种裂缝一般出现预应力构件的端部或板的上表面角部。
⑥不均匀沉降引起的裂缝。
由于地基的不均匀沉降造成基础或圈梁、大梁及其它构件拉力过大而出现裂缝。
混凝土裂缝扩展的断裂过程准则与解析_徐世烺
第25卷增刊II V ol.25 Sup.II 工 程 力 学 2008年 12 月 Dec. 2008ENGINEERING MECHANICS20———————————————收稿日期：2008-06-16基金项目：国家杰出青年科学基金项目(59625814)作者简介：*徐世烺(1953―)，男，湖北咸宁人，教授，博士，主要从事混凝土断裂力学理论与应用及新型材料与结构的研究工作(E-mail: slxu@)；赵艳华(1974―)，女，山西人，副教授，博士，主要从事混凝土断裂性能的研究工作(E-mail: zyhua74@).文章编号：1000-4750(2008)Sup.II-0020-14混凝土裂缝扩展的断裂过程准则与解析*徐世烺，赵艳华(大连理工大学土木水利学院，辽宁，大连116024)摘 要：该研究工作对混凝土这一多相的复合材料，通过实验和理论相结合的科学手段，建立了一套完整的描述混凝土裂缝发展的断裂理论以及分析方法。
根据实验观测结果提出了双K 断裂参数，可以反映混凝土裂缝发展特性。
在线形渐进叠加假定基础上，给出了双K 断裂参数的解析表达式。
根据分布于断裂过程区上粘聚力对裂缝扩展阻力的增强作用，得到了双K 断裂参数适用的解析解，并通过实验分析了各种可能因素对双K 断裂参数的影响。
在考虑粘聚力影响条件下，提出了裂缝扩展阻力的新K R 曲线，并将双K 断裂参数与之对应起来。
研究工作又通过能量的观点提出了与双K 断裂参数相对应的以能量释放率为参数的双G 断裂参数。
通过数值计算和实验分析证实了能量法和应力场法在描述混凝土断裂性能方面的等效性。
关键词：混凝土；断裂力学；断裂韧度；裂缝扩展；双K 断裂参数；新K R 阻力曲线；双G 断裂参数；裂缝粘聚力 中图分类号：TU528; O346.1 文献标识码：AANALYSIS AND CRITERION OF FRACTURE PROCESS FOR CRACKPROPAGATION IN CONCRETE*XU Shi-lang , ZHAO Yan-hua(School of Civil and Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China)Abstract: For concrete-like multi-phase materials, systematic theories and analysis methods of crack propagation were established by combing fracture theories and testing techniques. Double-K fracture parameters were therein introduced based on experimental observations, which could be used to characterize crack propagation. Based on the hypothesis of linear asymptotic superposition, an analytical expression for double-K fracture parameters was given, and a practical estimation of their values was also provided according to the reinforcement to the crack extension resistance by cohesive force acting along the fracture process zone. And experiments were conducted to examine some possible influence factors on double-K fracture parameters. A novel K R curve was presented to depict crack propagation resistance. Parallel to double-K fracture parameters, double-G fracture parameters in the form of energy release rate were put forward. Numerical calculation and experimental analysis verified that the two methods, stress intensity factor and energy release rate, are equivalent in describing fracture features of concrete.Key words: concrete; fracture mechanics; fracture toughness; crack propagation; double-K fracture parameters;new K R resistance curve; double-G fracture parameters; cohesive force断裂力学是研究结构裂缝发展规律的有效工具，其中适用于玻璃等脆性材料的线弹性断裂力学(LEFM)已发展的较为成熟和完善，针对金属的弹塑性断裂力学(EPFM)也有了长足的发展。
混凝土收缩裂缝为荷载作用下产生的裂缝
混凝土是一种常见的建筑材料，其强度和耐久性使其成为建筑业中的不可或缺的材料。
然而，由于混凝土的特性，其在使用过程中可能会出现一些问题，其中之一就是收缩裂缝的产生。
在本文中，我们将探讨混凝土收缩裂缝的产生原因、影响以及预防措施。
一、收缩裂缝的产生原因混凝土在硬化过程中会发生收缩，主要是由于水泥水化反应引起的体积变化所致。
当混凝土中水泥水化时，水泥石充分成长，导致混凝土体积减小，从而产生收缩。
环境温度、相对湿度、混凝土配合比等因素也会影响混凝土的收缩性能。
二、收缩裂缝的影响收缩裂缝的产生会对混凝土结构的性能产生负面影响。
裂缝会降低混凝土的承载能力和耐久性，从而影响结构的安全性。
裂缝还会导致混凝土结构的渗水性能和抗渗性能下降，从而影响建筑物的使用寿命。
三、预防措施1. 控制混凝土收缩可以通过合理控制混凝土配合比、使用高效的减水剂和外加剂、遵循适当的施工工艺等方法来减小混凝土的收缩性能，从而减少收缩裂缝的产生。
2. 合理设置控制缝在混凝土结构中设置控制缝，可以有效地控制混凝土的收缩裂缝。
通过在混凝土浇筑时在预定位置设置控制缝，可以提高混凝土结构的耐久性和使用寿命。
3. 使用预应力技术预应力技术可以有效减少混凝土的收缩裂缝。
预应力混凝土结构在施工时可以通过预应力杆或钢绞线施加预应力，从而减小混凝土的收缩变形，降低裂缝的产生。
结语收缩裂缝是混凝土结构中常见的问题，其产生原因主要是由于混凝土的收缩性能所导致。
这些收缩裂缝会对混凝土结构的性能产生负面影响，降低结构的安全性和使用寿命。
为了预防和减少收缩裂缝的产生，我们可以通过控制混凝土收缩、合理设置控制缝、使用预应力技术等方法来提高混凝土结构的整体性能和耐久性。
希望本文能对大家有所帮助，谢谢阅读。
混凝土收缩裂缝是建筑工程中常见的问题，其产生会对混凝土结构的安全性和使用寿命产生不利影响。
针对混凝土收缩裂缝的产生原因和影响，以及预防措施的介绍，我们可以进一步深入探讨相关的技术和方法，以期更好地预防和减少混凝土收缩裂缝的产生。
混凝土结构的疲劳设计原则
混凝土结构的疲劳设计原则一、前言混凝土结构在使用过程中可能会受到疲劳载荷的影响，从而导致结构的损坏和变形。
因此，在混凝土结构的设计过程中，必须考虑到疲劳载荷的影响。
本文将从混凝土结构的疲劳机理、疲劳荷载及其作用时间、疲劳寿命及疲劳裂缝等方面介绍混凝土结构的疲劳设计原则。
二、混凝土结构的疲劳机理混凝土结构在受到疲劳载荷时，会出现微裂缝，这些微裂缝会逐渐扩展，最终导致结构的破坏和变形。
混凝土结构的疲劳机理主要包括以下几个方面：1. 微观损伤：混凝土结构在受到疲劳载荷时，会出现微观损伤，如微裂缝、孔隙等，这些损伤会逐渐扩展，最终导致结构的破坏。
2. 组织变化：混凝土在受到疲劳载荷时，会发生一些组织变化，如细观结构的变化和孔隙率的变化等，这些变化也会导致结构的破坏。
3. 疲劳回复：混凝土结构在受到疲劳载荷后，可以通过一定的时间回复，但是如果疲劳载荷过大或作用时间过长，结构就会失去回复能力，最终导致破坏。
三、疲劳荷载及其作用时间混凝土结构在设计时必须考虑到疲劳荷载及其作用时间。
疲劳荷载一般由交通载荷、风载荷、地震载荷等组成，疲劳荷载的大小和作用时间是疲劳破坏的主要影响因素。
为了确定混凝土结构的疲劳荷载及其作用时间，一般采用以下方法：1. 调查资料法：通过调查相似结构的使用情况和破坏情况，确定疲劳荷载及其作用时间。
2. 经验公式法：通过经验公式计算出疲劳荷载及其作用时间。
3. 数值模拟法：通过数值模拟方法计算出疲劳荷载及其作用时间。
四、疲劳寿命疲劳寿命是指混凝土结构在受到疲劳载荷作用下，可以承受的循环载荷次数，疲劳寿命是疲劳设计的主要依据。
疲劳寿命的确定需要考虑以下因素：1. 材料的强度和抗裂性能。
2. 结构的几何形状、尺寸和支承条件。
3. 疲劳载荷的大小、作用时间和作用方式。
4. 结构的应力水平和应力状态。
疲劳寿命的计算一般采用线性累积损伤理论或疲劳断裂力学等方法，通过计算疲劳荷载作用下混凝土结构的损伤情况，确定结构的疲劳寿命。
混凝土结构的疲劳性能评估方法
混凝土结构的疲劳性能评估方法一、前言混凝土结构是建筑中常见的结构之一，而疲劳是混凝土结构在使用过程中常见的问题之一。
疲劳会导致混凝土结构的损坏和失效，因此评估混凝土结构的疲劳性能是必要的。
本文旨在介绍混凝土结构疲劳性能评估的方法。
二、疲劳的概念和分类疲劳是指材料或结构在受到交替或周期性荷载作用下，经过一定次数的循环荷载后产生的变形和损伤。
混凝土结构的疲劳主要分为高周疲劳和低周疲劳两种。
1.高周疲劳高周疲劳是指在频率较高（大于10Hz）的循环荷载下，混凝土结构受到的疲劳损伤。
高周疲劳对混凝土结构的影响主要是引起裂缝的产生和扩展。
2.低周疲劳低周疲劳是指在频率较低（小于10Hz）的循环荷载下，混凝土结构受到的疲劳损伤。
低周疲劳对混凝土结构的影响主要是引起变形和破坏。
三、疲劳性能评估方法评估混凝土结构的疲劳性能需要进行疲劳试验和分析。
下面分别介绍疲劳试验和分析的具体方法。
1.疲劳试验疲劳试验是评估混凝土结构疲劳性能的重要手段。
疲劳试验需要在实验室中进行，其具体方法如下：（1）试件制备：按照规定的尺寸、材料和配合比制备试件。
（2）荷载加载：按照规定的荷载幅值、频率和循环次数进行荷载加载。
（3）观察记录：观察记录试件的变形和损伤情况，包括裂缝产生和扩展、变形增量等。
（4）分析结果：根据试验结果，分析试件的疲劳性能，包括疲劳寿命、疲劳裂缝扩展速率等指标。
2.疲劳分析疲劳分析是评估混凝土结构疲劳性能的重要手段。
疲劳分析需要进行理论分析和计算，其具体方法如下：（1）建立模型：建立混凝土结构的有限元模型，并根据荷载幅值、频率和循环次数进行模拟加载。
（2）分析结果：根据模拟结果，分析结构的疲劳性能，包括疲劳寿命、疲劳裂缝扩展速率等指标。
（3）修正参数：根据试验结果和分析结果，对模型进行修正和调整，以提高分析精度。
四、疲劳性能评估指标疲劳性能评估需要依据一定的指标进行。
下面介绍常用的疲劳性能评估指标。
1.疲劳寿命疲劳寿命是指混凝土结构在循环荷载下能够承受的循环次数。
在疲劳荷载作用下的高强钢筋混凝土梁裂缝宽度计算
Ｏ７ ３ 静 载 试 验 ．１
０７ ３ 疲 劳试 验 ．１ Ｏ７ ３ 疲 劳试 验 ．１ Ｏ７ ３ 疲 劳试 验 ．ｌ
｝ 昆凝土 压碎 。观察 发现 ，造成 梁破 坏 的主裂缝 几乎
全 部集 中在纯 弯段 。而做 疲劳试 验 的梁 ，在疲 劳荷 载试验 前 的两 次静 载作 用下 ，梁 的裂缝 已经 基本 出
本文 以受 拉钢筋 配筋 率和 钢筋等 级 为参数 。设
计 制 作 了９ 梁 混 凝 土 强 度 等 级 为Ｃ ０ 高 强钢 筋 根 ７的
混凝 土梁 ＝ Ｏ２ ／ ＝ ．８ ／ ７１Ｎ ｍ ２ ６ ． ｍｍ ， ６６ Ｎｍｍ － ． ／ ｍ ， Ｎ ６
＝
裂 缝 发 展 的研 究较 少 。本 文 以高 强 钢 筋 混 凝 土梁
ｌ ４． １ ２ １ｌ ． ３６ ｌ ３７ １ ．
试件 的支 点 、荷 载作 用 点位 置 见 图 ｌ ，试 验采 用三分 点加 载 ，在跨 中形成 纯弯段 。 １ ． 静载试 验 ．１ ３ 从 低 、中配 筋率两 组梁 中各抽 出一 片做 静载试 验 ，确 定其 极 限承 载 力 。做静 载 试 验 时 ，一般 ５ 次 加载 ，估计 开裂 和破坏 前适 当加密 ，每 一级 均量测 混凝 土应 变 、钢 筋应 变 、裂 缝宽 度及极 限荷 载 。
Ｏ 引 言
下 裂 缝 宽度 的计 算 方 法 和 公 式 ，计 算 结 果 与 实 测 结果 符合 良好 。
１ 试 验 概 况
１１ 试 件 设 计 ．
随 着 建 筑 高 度 和 跨 度 不 断 增 加 ，高 强 钢 筋 和 高 强 混 凝 土 被 广泛 应 用 于工 程 中 ，钢 筋 和混 凝 土 都 处 于 高 应 力状 态 。对 高 强 钢 筋 混 凝 土 构 件 在 疲 劳 荷 载作 用 下 构 件 的 疲 劳 研 究 日益 重 要 。 目前 ， 对 于 高 强 钢 筋 混凝 土 的在 疲 劳荷 载 作 用 下 的研 究 多集 中在 疲 劳 性 能 上 ，而对 梁 在 疲 劳 荷 载作 用 下
荷载引起的混凝土裂缝
荷载引起的混凝土裂缝
荷载引起的混凝土裂缝主要是由于常规的静、动荷载以及次应力作用产生的。
主要有两种类型：直接应力裂缝和次应力裂缝。
直接应力裂缝是由外部荷载引起的直接应力产生的裂缝，而次应力裂缝是由外部荷载引起的次生应力产生的裂缝。
这类裂缝主要出现在受拉区、受剪区或振动严重的部位。
但需要注意的是，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，这往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。
为了减少这类裂缝的产生，需要在设计时充分考虑各种荷载因素，包括静载、动载和次应力等，以确保混凝土结构的承载力和稳定性。
同时，施工时需要严格控制施工质量，确保混凝土的强度和耐久性。
以上内容仅供参考，如需更全面准确的信息，可以咨询土木工程结构相关专业的专家或查阅有关专业书籍。
混凝土的疲劳性能及其评价方法
混凝土的疲劳性能及其评价方法一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑业、交通运输业等领域的材料。
在其使用过程中，由于受到外界环境的影响，混凝土的疲劳性能会不断变化，因此对混凝土的疲劳性能进行评价显得尤为重要。
本文将从混凝土的疲劳机理、影响因素、评价方法等方面进行探讨，旨在为混凝土的使用和维护提供一些参考。
二、混凝土的疲劳机理混凝土在长期使用中受到交变荷载的作用，其内部的微观结构将发生变化，从而引起材料性能的降低，这种现象称为混凝土的疲劳。
混凝土的疲劳机理可以分为两个方面：微观疲劳机理和宏观疲劳机理。
1. 微观疲劳机理混凝土是由水泥胶体、石英砂、硬质骨料等组成的复合材料。
在受到交变荷载的作用下，混凝土内部的微观结构将发生变化。
当荷载作用到混凝土中，内部的骨料和水泥胶体之间会发生相对位移，导致混凝土中出现微裂缝。
随着荷载的不断作用，微裂缝将逐渐扩展，最终导致混凝土的破坏。
此外，混凝土中的水泥胶体也会发生变化。
在交变荷载的作用下，水泥胶体中的水化产物将受到破坏，导致水泥胶体的体积发生变化，从而引起混凝土的体积变化和性能降低。
2. 宏观疲劳机理混凝土的宏观疲劳机理与微观疲劳机理密切相关。
在受到交变荷载的作用下，混凝土内部的微裂缝将逐渐扩展，最终导致混凝土的破坏。
此外，混凝土的应力-应变关系也会发生变化。
在受到交变荷载的作用下，混凝土的应力-应变关系将发生塑性变形，而当荷载消失时，混凝土的应力-应变关系将恢复到原来的状态。
三、混凝土疲劳性能的影响因素混凝土的疲劳性能受到多种因素的影响，其中主要包括以下几个方面：1. 微观结构混凝土的微观结构是混凝土疲劳性能的关键因素之一。
微观结构的不同将导致混凝土的疲劳性能有所不同。
2. 骨料类型和粒径混凝土中的骨料类型和粒径也会影响混凝土的疲劳性能。
一般来说，骨料的强度越高，混凝土的抗疲劳性能也越好。
3. 水泥胶体混凝土中的水泥胶体也会影响混凝土的疲劳性能。
水泥胶体的强度越高，混凝土的抗疲劳性能也越好。
疲劳荷载下高强钢筋混凝土梁裂缝和刚度计算
第３ ４卷 第 ９期
・
１ ２８ ・
２００ ８年 ３月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ ＴＥ ＵＲＥ
Ｖｏ ． ４ ＮＯ． １３ ９ Ｍ ａ ． ２ ０８ ｒ ０
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ８ ０ —１ ８０ １ ０ —８ ５ ２ ０ ）９０ ２ —３
静载试验
疲 劳 试 验 疲 劳 试 验 疲 劳 试 验 静 载 试 验
１ 试 验概 况
１ １ 试件 设计 ．
本试验设计制作 了 ９根混凝土强度等级为 Ｃ ０的高强钢筋混 ７
凝土 梁 （ ＝６ ． ｎ ， ：６ ６ Ｈｎ ～ ７ １ ０ ２Ｎ／ ． ８Ｎ／１１ ． ６Ｎ ，ｃ Ｅ＝
Ⅳ．０ ２ ３ １
Ⅳ 一中１ ４ ２
４ ２９
４ ９ ２．
１０３ ． ２
１４５ ．３
疲劳试验
疲 劳 试 验
４ ０ ３０ ０Ｎ
） ，采 用 Ⅳ 级 钢 筋 （ ，＝ ６０ ６ Ｎ／ ２ ＝ ｍ ，Ｅ
１２ 试 验 内容 ．
部框架相 连的过渡层 ， 作为刚度 变化较大 的楼层 ， 理应加强处理 ， 因此对 其墙梁作 用 的程 度 和荷 载 的大 小 ， 计算 上有 不 同 的假 在
如考虑上下层柱与 构造柱 的连 接 、 楼板 水平 刚度 的加 强 、 墙体 适 设 ， 以参考有关 资料确 定 ， 可 但是 应 当充分 考虑地 震作 用时 的不 当配 置水平钢 筋等措施 ， 以利 于竖 向刚度的渐变 。
利 情况 。
３ 上部砖房 的纵 、 墙布置 及构 造处 理 。上 部砖 房 的纵 、 ） 横 横 ５ 结语 ． 向布置宜 均匀对称 ， 沿平面宜对齐 ， 沿竖 向应上下连续 ； 同一轴线 作 为城镇建设 中 比较常见 的房屋结构形式 ， 该结构 形式在历 上 的窗 问墙宜均匀 。内纵墙 宜贯通 ， 对外纵 墙的开洞率 ， 区和 年来建 造的房屋中 ， 比例非 常大 ， 表 明此类体 系 比较受 建造 ６度 其 这 ７度 区不宜大于 ５ ％。底框 房屋 的上部 构造柱 、 ５ 圈梁按 多层 粘土 者 的欢 迎。文中就其抗震及特点进 行 了分析 ， 对体 系 的概念设计 砖房要求设置 ， 但过渡 层 尚应在底 部 框架 柱对 应处设 置构 造柱 。 基 本原则及设计 中应注意 的问题进 行 了阐述 ， 希望能对 当前 国家 设计 时应使上部墙体尽 量与底部框架粱 和抗震墙 轴线 重合 ， 构造 大 力 推 进 的 西 部 大 开 发 和 加速 小 城 镇 建 设 具 有 一 定 的指 导 意 义 。 柱宜 与框架柱上下 贯通 。过渡层构造柱主筋较普通砖混结构有所 参 考 文 献 ： 提高 ， 度 时建议 不少于 ４ １ 。过 渡层砂浆 强度不应低 于 Ｍ７ ５ ［ ］ 山锁 ， ６ ０４ ．， １郑 薛建 阳． 底部 框 剪砌体 房屋 抗震 分析 与设计 ［ ． Ｍ］ 北 混凝土 强度等 级与底层 框架部分接 近或相 同。底 层框 架 、 震墙 抗 京： 中国建材工业 出版社 ，０ ２ １２１ ８ ２ ０ ．３ —３ ． 的混凝土 强度 等级不 应低 于 （ ０ ３ 。合 理布 置上 、 楼层 的墙体 ， ３ 下 ［ ］ 定国， ２丰 王社 良． 抗震结构设计 ［ ． Ｍ］ 武汉 ： Ｋ＿ 业 大学 出版 武￣ ｒ － 首先应尽量使上层 承重墙 体 落在下 层框 架梁 上 ， 若有 困难 时 ， 可 社 ，０ ２ ２０ ． 以部 分落在 框架次粱 上 ， 但数量 不能 过多 ， 以利 于荷 载传递 。承 ［ ］ Ｂ５ ０ １２ ０ ， ３ Ｇ ０ １ －０ ２ 建筑抗震设计规 范［ ］ Ｓ． 托上层砌体墙 的托墙梁 由于所受的荷载 比较集 中 ， 在静 力作用 下 ［ ］ 丽清． 体 结构 房屋 抗震设 计 ［ ］ 山西 建筑 ，０ ７ ３ （ ） ４赵 砌 Ｊ． ２ ０ ，３ ５ ： 可以考虑为墙梁 的作用 ， 使墙 梁荷 载 由于 内拱作 用而 有所 分散 。 ８２— ８３． 但是 ， 在地震作用下 ， 尤其是抗 震设 防原则允 许墙体 开裂而不倒 ，
混凝土裂纹扩展原理
混凝土裂纹扩展原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的一种材料，具有良好的耐久性和承载能力。
然而，在使用过程中，混凝土往往会出现裂纹，严重影响其使用寿命和安全性。
因此，了解混凝土裂纹扩展的原理对于预防和修补混凝土裂纹至关重要。
二、混凝土裂纹的形成原因混凝土裂纹的形成原因很多，主要可以分为以下几类：1.内部应力引起的裂纹：混凝土在硬化过程中会产生内部应力，当这些应力超过混凝土的强度极限时，就会产生裂纹。
2.温度变化引起的裂纹：混凝土在温度变化过程中会产生收缩和膨胀，如果温度变化过于剧烈，就会产生裂纹。
3.荷载作用引起的裂纹：混凝土承受荷载时，会产生应力集中，这些应力如果超过混凝土的强度极限，就会产生裂纹。
4.化学侵蚀引起的裂纹：混凝土在受到化学物质的侵蚀时，会发生物质变化，导致混凝土的强度降低，从而产生裂纹。
三、混凝土裂纹扩展的机理混凝土裂纹扩展的机理主要包括两个方面：裂纹的产生和裂纹的扩展。
1.裂纹的产生混凝土裂纹的产生主要与混凝土的强度、应力和环境因素有关。
当混凝土的强度不足以承受外部应力时，就会产生裂纹。
同时，在温度变化、荷载作用、化学侵蚀等外部环境因素的作用下，也会导致混凝土的强度降低，从而产生裂纹。
2.裂纹的扩展混凝土裂纹的扩展主要受到裂纹的形态、混凝土的材料性质、应力状态和外部环境因素的影响。
一般来说，混凝土中的裂纹分为两种类型：剪切裂纹和拉伸裂纹。
剪切裂纹主要受到混凝土的剪切强度和剪切应力的影响，而拉伸裂纹主要受到混凝土的抗拉强度和拉应力的影响。
当裂纹扩展到混凝土的材料强度极限时，裂纹就会继续扩展，直至混凝土的破坏。
四、混凝土裂纹扩展的影响因素混凝土裂纹扩展的影响因素主要包括以下几个方面：1.混凝土的材料性质：混凝土的材料性质对裂纹的扩展有着直接的影响。
比如，混凝土的强度、韧度和抗裂性能都会影响裂纹的扩展。
2.裂纹的形态：不同形态的裂纹对混凝土的影响也不同。
比如，长而细的裂纹比短而宽的裂纹更容易扩展。
混凝土裂缝的产生及防治、处理措施(图片丰富)
合理调整配合比
通过试验确定合适的配合 比，提高混凝土的抗裂性 能。
控制水灰比
降低水灰比，减少混凝土 的收缩变形，有助于防止 裂缝的产生。
控制施工过程中的温度和湿度
控制浇筑温度
在炎热季节施工时，应采取遮阳 、喷水等措施降低混凝土入模温 度，避免温度应力引起的裂缝。
保湿养护
浇筑完成后，及时覆盖保湿材料， 保持混凝土表面湿润，减少干缩裂 缝的产生。
灌浆法
总结词
高压注入、深层修复。
描述
灌浆法是一种通过高压设备将专用浆液注入混凝土裂缝中的方法。浆液在裂缝中固化或胶结，从而增 加混凝土的强度和整体性，达到修复裂缝的目的。灌浆法适用于较深的裂缝，能够有效恢复结构承载 能力。
结构加固法
总结词
增强结构、提高承载力。
描述
当混凝土裂缝严重，且对整体结构产生较大 影响时，需要采用结构加固法进行处理。该 方法通过增加钢筋、钢板等材料，对混凝土 结构进行加固，以提高其承载能力和抗震性 能。结构加固法在处理严重裂缝时效果较好 ，但施工难度较大。
裂缝扩展。
图片展示：防治措施的实例
• 此处可以插入丰富的图片，展示优化混凝土配合比设计、控制 施工过程中的温度和湿度、加强混凝土的养护措施等实例，使 读者更直观地了解混凝土裂缝防治的具体措施和效果。
04
混凝土裂缝的处理措施
表面封闭法
总结词
简单有效。
描述
表面封闭法是一种简单、常见的混凝土裂缝处理方法。通过使用专用的封闭材料，对裂缝表面进行涂抹或喷涂， 阻止裂缝的进一步扩大，并增加混凝土的耐久性。此方法主要适用于浅表裂缝，处理效果较为有限。
图片展示：不同类型的混凝土裂缝
图片4：桥梁结构裂缝，展示桥梁墩柱上的垂直裂缝和水平裂 缝。
混凝土的疲劳性能原理及其改善方法
混凝土的疲劳性能原理及其改善方法一、背景介绍混凝土是一种常用的建筑材料，其优点包括强度高、耐久性好、易于施工等。
但是，混凝土在长期使用过程中，存在疲劳现象，这会导致混凝土的使用寿命缩短，给工程造成安全隐患。
因此，研究混凝土的疲劳性能及其改善方法具有重要的理论和实际意义。
二、混凝土的疲劳性能1. 疲劳现象的定义和特点疲劳现象指的是材料在反复受到应力作用后，产生的逐渐积累的微小损伤和变形，最终导致材料的破坏。
混凝土的疲劳现象表现为在反复应力作用下，混凝土内部的微裂缝逐渐扩展，最终导致混凝土的破坏。
2. 疲劳性能的影响因素混凝土的疲劳性能受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：（1）应力水平：应力水平越高，混凝土的疲劳寿命越短。
（2）频率：频率越高，混凝土的疲劳寿命越短。
（3）温度：温度越高，混凝土的疲劳寿命越短。
（4）湿度：湿度越高，混凝土的疲劳寿命越短。
（5）混凝土配合比：合理的混凝土配合比可以提高混凝土的疲劳性能。
3. 疲劳寿命的评价指标疲劳寿命是评价混凝土疲劳性能的重要指标，通常用疲劳寿命曲线来表示。
疲劳寿命曲线是一条应力与循环次数的函数曲线，可以用来表示混凝土在不同应力水平下的疲劳寿命。
三、混凝土疲劳性能的改善方法1. 使用高性能混凝土高性能混凝土具有抗裂性、抗渗性和抗冻性等优点，可以有效提高混凝土的疲劳性能。
高性能混凝土的配合比中应考虑控制水灰比、选用高性能水泥、控制骨料含量和粒径分布等因素。
2. 使用纤维增强混凝土纤维增强混凝土可以有效控制混凝土内部微小裂缝的扩展，提高混凝土的疲劳性能。
常用的纤维增强混凝土包括钢纤维增强混凝土、玻璃纤维增强混凝土和聚合物纤维增强混凝土等。
3. 控制混凝土的应力水平混凝土的疲劳寿命与应力水平密切相关，因此控制混凝土的应力水平可以有效延长混凝土的疲劳寿命。
常用的方法包括采用适当的结构设计、选用合适的预应力力度和控制交通荷载等。
4. 采用适当的维护措施适当的维护措施可以有效延长混凝土的使用寿命，减缓混凝土的疲劳损伤。
混凝土结构的疲劳分析
混凝土结构的疲劳分析一、疲劳分析的概念和意义疲劳是指结构在长期重复循环荷载作用下发生的损伤和破坏现象。
混凝土结构在使用过程中，受到交通荷载、风荷载、自重荷载等多种荷载的作用，这些荷载的作用是交替的、随机的，会导致结构的疲劳破坏。
因此，对混凝土结构的疲劳分析是非常必要的。
疲劳分析的主要意义在于：1.疲劳分析可以预测结构在长期重复循环荷载作用下的疲劳寿命，为结构的设计和维护提供科学依据。
2.疲劳分析可以帮助工程师了解结构的疲劳性能，优化结构设计，降低结构的疲劳破坏风险。
3.疲劳分析可以提高工程师对结构的认识，增强结构的安全性和可靠性。
二、混凝土结构的疲劳机理混凝土结构的疲劳机理主要有两种：1.微观疲劳机制混凝土是一种多孔材料，其中的孔隙会导致混凝土的强度和韧性下降。
在疲劳荷载作用下，混凝土中的孔隙会发生压缩-张拉循环变形，导致孔隙扩大、连接和合并，最终导致混凝土的微裂纹扩展和疲劳破坏。
2.宏观疲劳机制混凝土结构在长期重复循环荷载作用下，会发生宏观损伤和破坏。
这种疲劳机制主要是由于荷载作用下的应力集中和应力分布不均匀导致的，最终导致混凝土的裂纹扩展和疲劳破坏。
三、混凝土结构的疲劳分析方法混凝土结构的疲劳分析方法主要有以下几种：1.应力范围法应力范围法是一种基于疲劳试验数据的经验法，适用于轴心受拉的混凝土柱和梁的疲劳分析。
应力范围法通过对应力范围和疲劳寿命的关系进行分析，预测结构的疲劳寿命。
2.极限状态法极限状态法是一种基于结构极限状态设计思想的疲劳分析方法，适用于混凝土桥梁、隧道、堤坝等大型混凝土结构的疲劳分析。
极限状态法通过确定结构的极限状态和荷载历程，计算结构的疲劳损伤度，预测结构的疲劳寿命。
3.裂纹扩展法裂纹扩展法是一种基于混凝土裂纹扩展和断裂力学的疲劳分析方法，适用于混凝土结构中存在明显裂缝的疲劳分析。
裂纹扩展法通过确定结构的裂纹长度和裂纹扩展速率，预测结构的疲劳寿命。
四、混凝土结构的疲劳寿命预测方法混凝土结构的疲劳寿命预测方法主要有以下几种：1.应力范围法预测疲劳寿命的方法在应力范围法中，预测混凝土结构的疲劳寿命需要确定以下参数：（1）结构的应力水平和荷载历程（2）结构的疲劳极限和疲劳极限应力范围（3）结构的疲劳寿命和疲劳寿命应力范围通过计算结构的应力范围和疲劳寿命应力范围的关系，可以预测结构的疲劳寿命。
混凝土内裂缝的形成及发展-详细解释说明
混凝土内裂缝的形成及发展
混凝土内裂缝的形成及发展是一个复杂的过程，涉及多方面因素的相互作用。
『从混凝土的硬化过程开始，由于水分蒸发与热应力的作用，内部可能会出现“塑性收缩裂缝”。
』这一阶段，混凝土在初凝过程中，表层水分快速蒸发，体积收缩，若无适当养护措施，便可能产生此类裂缝。
『其次，“干燥收缩裂缝”也是常见的一种形态。
』混凝土内部的水泥水化反应消耗水分后，其体积会进一步收缩，尤其在环境湿度较低时，收缩效应更为显著，久而久之，便会诱发干燥收缩裂缝。
『再者，“温度裂缝”的产生不可忽视。
』混凝土浇筑后，由于水泥水化反应放热，内部温度升高，形成温差，当温差引起的拉应力超过混凝土抗拉强度时，即会出现温度裂缝。
尤其是大体积混凝土结构，其内部温度应力尤为突出。
『此外，“荷载作用下的裂缝”同样重要。
』在长期承受外部荷载或反复荷载作用下，混凝土内部应力逐渐累积，一旦超过混凝土材料的极限抗拉强度，就会形成结构性裂缝。
『最后，“冻融循环引发的裂缝”也是混凝土结构耐久性的一大威胁。
』混凝土内部孔隙中的水分在冻结时体积膨胀，产生冻胀压力，若此压力超出混凝土的承受范围，将导致裂缝的产生和发展，且随冻融循环次数增多，裂缝会逐步扩大、加深。
总结来说，混凝土内裂缝的形成与发展是多种因素交织影响的结果，包括但不限于：塑性收缩、干燥收缩、温度变化、荷载作用以及冻融循环等自然与人为因素。
因此，在混凝土的设计、生产和施工全过程中，需充分考虑这些因素的影响，并采取有效措施予以预防和控制，以确保混凝土结构的完整性与耐久性。
混凝土断裂过程中的能量分析研究
4、断裂过程区的形态和行为对 裂缝扩展的速度和路径具有重要 影响。
1、针对不同类型和条件的混凝土材料，研究其断裂过程区的特性和影响因 素，以提高对混凝土裂缝扩展机制的认识。
2、结合先进的无损检测技术和数值模拟方法，对混凝土结构中的裂缝进行 实时监测和预测，为结构的健康评估和安全维护提供支持。
3、针对实际工程中的混凝土结构，开展裂缝扩展实验和数值模拟研究，探 讨断裂过程区的演化规律和控措施，以指导结构设计和优化。
当混凝土达到完全破坏阶段时，裂缝迅速扩展，混凝土结构失稳，能量释放 达到最大值。此时，大部分能量以塑性应变能的形式耗散，只有小部分能量转化 为破裂能。
能量释放与耗散
在混凝土断裂过程中，能量释放和耗散的特征和规律对于分析混凝土断裂的 原因和机理具有重要意义。
在弹性阶段，能量主要以弹性应变能的形式释放，其大小与应力和应变均呈 正比。此时，能量释放速率较小，混凝土结构处于稳定状态。
参考内容二
引言
混凝土作为最常见的建筑材料之一，广泛应用于各种结构和设施中。然而， 混凝土材料在服役期间常常会面临裂缝扩展的问题，这对结构的承载能力和安全 性产生严重影响。因此，理解混凝土裂缝扩展的断裂过程并建立相应的准则对于 保障工程安全具有重要意义。
断裂过程准则
断裂过程准则是描述材料在受力过程中裂缝扩展行为的准则。在混凝土裂缝 扩展的研究中，常用的断裂过程准则包括应力强度因子、能量释放率、应变能密 度等。这些准则从不同的角度描述了裂缝扩展过程中的力学行为，但均存在一定 的局限性。
对不同断裂过程准则进行比较和验证，为实际工程中的结构安全性评估提供 有力支持。
实验结果及分析
通过实验手段，对混凝土裂缝扩展过程进行了详细的研究。实验结果表明， 在裂缝扩展过程中，裂缝尖端的应力场表现出明显的非线性特征，且随着裂缝扩 展的不断深入，应力场强度逐渐增大。此外，
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第37卷增刊1
大 连 理 工 大 学 学 报Vo 1.37,Suppl .11997年8月Journa l of da l i an Un iversity of technology Aug .1997
疲劳荷载作用下砼裂缝扩展过程Ξ吴智敏 宋玉普 赵国藩 黄承逵 董 超33
(大连理工大学土木工程系 116024)
摘要 采用尺寸为200mm ×200mm ×200mm 的楔入劈拉试件研究了在等幅
重复荷载作用下砼裂缝的亚临界扩展过程.结果表明,砼在疲劳破坏前,裂缝存
在着明显的亚临界扩展,其扩展长度约为65mm .裂缝扩展速率d a d N 符合
Paris 公式
.关键词:混凝土;疲劳;裂缝扩展
分类号:TU 502.6;TU 375
砼是一种多相的复合材料;其断裂机理十分复杂,尤其对疲劳荷载作用下的裂缝扩展知之更少.许多学者认为,砼是脆性材料,裂缝一经起裂便失稳破坏,不存在所谓的“亚临界扩展过程”.针对这一问题,文献〔1〕采用最大尺寸为3.6m ×3.0m ×0.2m 的巨型紧凑拉伸试件,采用光弹贴片、电阻应变片等测试手段,研究了砼裂缝的亚临界扩展过程.结果表明,砼在失稳破坏前,存在很大的亚临界扩展;当试件高度h >1.0m 时,亚临界扩展量∃a c 达200mm .
然而,在疲劳荷载作用下砼裂缝是否存在亚临界扩展阶段,扩展长度有多大,这在国内外均很少研究.文献〔2～4〕采用三点弯曲梁法研究了砼在疲劳荷载作用下裂缝扩展过程,证实了砼在疲劳荷载作用下裂缝存在亚临界扩展;其扩展规律符合Paris 公式.
图1 试件型式本文采用尺寸为200mm ×200mm ×200mm 的楔入
劈拉试件,采用柔度标定法测得了砼疲劳裂缝扩展长度,
并与光弹贴片法作了比较.
1砼楔入劈拉试件静载试验结果及柔度标定
1.1 试件制作及砼配合比
根据试验目的,采用如图1所示的楔入劈拉试件;其
编号及尺寸等见表1.试件均采用同一配合比,水泥∶砂
子∶石子∶水=1.00∶1.73∶3.01∶0.52.水泥采用大连
水泥厂生产的425#普通硅酸盐水泥,砂为河砂,粗骨料为Ξ国家自然科学基金青年基金资助项目(2.59209084)33 现在大连民建设计院工作 收稿日期:1997206202;修订日期:1997207210 吴智敏:男,1963年生,副教授
石灰岩碎石;一级配.试验时测得其立方体抗压强度(150mm ×150mm ×150mm )为30.44M Pa ,劈裂抗拉强度为2.35M Pa ,弹性模量为25.5GPa .
表1 试件参数及柔度标定
试件编号
l ×h ×t :
mm ×mm ×mm a 0 h C 10-6(mm ・N -1)P m ax kN K I C (M Pa ・m -1 2)n ST 1
20×20×200.21.965116.200.92944ST 2
20×20×200.33.566113.910.97494ST 3
20×20×200.46.919712.271.08454ST 420×20×200.515.67367.570.88004
1.2 楔入劈拉试件柔度标定及静载试验结果
静载试验均在5000kN 压力试验机上进行,用X 2Y 记录仪自动记录荷载2位移曲线.荷载传感器采用型号为BL R 21 5000拉压式,测量范围为0～50kN ;裂缝口张开位移CM OD 采用M T S 公司生产的夹式引伸仪测量,测量范围为0～4mm .试验时测得的P 2CM OD 曲线见图2.
图2 各组试件的P 2CM OD 曲线
图3 柔度标定曲线
对图1所示的楔入劈拉试件,断裂韧度K I C 由下式
计算:
K I C =3.675(1-a 0 h )-3 2P m ax t h (1)
其中:P m ax 为最大水平荷载;P m ax =1.866P v m ax ,P v m ax
为最大垂直荷载.静载试验所测得的最大荷载P m ax 、弹
性柔度C 及断裂韧度等值见表1.图3为柔度标定曲
线.
2 砼在疲劳荷载作用下裂缝扩展过程
疲劳试验均在M T S 疲劳机上进行;试验频率为1H z ,加载波形为正弦波,荷载控制.加载时的最大荷载为0.7P m ax ,最小值为0.07P m ax .
64S 大连理工大学学报 第37卷
试验中实测的试件柔度及裂缝长度随疲劳次数N 的变化见图4和图5.图6为当N =500时光弹贴片观测结果
.
图4
试件柔度随疲劳次数的变化图5
砼裂缝长度随疲劳次数的变化
图6 光弹贴片观测结果从图中可以发现,在疲劳荷载作用下,砼试件的柔度及裂缝
扩展量的变化规律大致可分为三个阶段:第一阶段,试件柔度及
裂缝扩展较快,随后增长速率逐渐降低;这一阶段占总疲劳寿命
的10%左右.第二阶段,试件柔度及裂缝扩展量随疲劳次数的增
加基本上呈线性增加;这一阶段约占总疲劳寿命的70%左右.进
入第三阶段后,砼裂缝扩展很快
,导致失稳断裂.从a 2N 曲线上
还可以发现,当试件即将破坏时,裂缝的亚临界扩展量∃a c 约为
65mm .因此,在疲劳荷载作用下砼也是经过裂缝的稳定扩展,
然后失稳破坏.
3 砼在疲劳荷载作用下裂缝扩展速率 文献〔2〕认为,当忽略砼裂缝扩展的第一阶段时,其扩展速
图7 lg (d a d N )2lg ∃K 关系曲线率d a d N 亦符合Paris 公式:
d a d N =C (∃K )n (2)
式中:∃K 为应力强度因子幅度,∃K =K m ax -K m in ;C 、n
是由材料决定的常数.因此,可以从试验得出的a 2N 曲
线上求得d a d N ,并根据此时的a h 求得∃K ,从而得
到d a d N 2∃K 曲线
.若对式(2)两边取对数,得lg (d a d N )=lg C +n lg ∃K
(3)将试验得出的lg (d a d N )及∃K 画于同一坐标系(图7),根据线性回归可得n =7.4,lg C =-2.9,相关系数
R =0.94.因此砼疲劳裂缝扩展速率可表示为
d a d N =1.2589×10-3(∃K )7.84(4)
4 结 论
1)在疲劳荷载作用下,砼裂缝存在较长的亚临界扩展阶段.
7
4S 增刊1 吴智敏等:疲劳荷载作用下砼裂缝扩展过程
2)采用柔度标定法可理想地测定疲劳裂缝的亚临界扩展长度.
3)砼疲劳裂缝扩展速率d a d N 符合Paris 公式
.参 考 文 献
1 徐世火
良,赵国藩.大型试件断裂韧度和高混凝土坝裂缝评定的断裂韧度准则.土木工程学报,1991,24
(2):1～9
2 吴智敏,赵国藩,黄承逵.混凝土疲劳断裂特性研究.土木工程学报,1995,28(3):59～653 Baz εan t Z P ,Xu Kangm ing .Size effect in fatigue fractu re of concrete .AC IM a ter J ,1991,88(4):472～
4784 Baz
εan t Z P ,SchellW F .Fatigue fractu re of h igh 2strength concrete and size effect .AC IM a ter J ,1993,90(5):390～399
Crack propaga tion of concrete under fa tigue load i ng
W u Zh i m in ,Song Yup u ,Zhao Guofan ,H uang Chengku i ,Dong Chao
(D ep t .of C ivil Eng .,D alian U n iv .of T echno l .,Ch ina )
Abstract T he w edge sp litting test sp eci m en s w ith the size 200mm ×200mm ×200mm are u sed to study the crack p rop agati on of concrete under fatigue loading .R esu lts show that there is obvi ou s stab le crack p rop agati on in concrete befo re fatigue failu re and the p rop aga 2ti on length is app rox i m ately 65mm .T he crack p rop agati on rate d a d N of concrete fo llow s Paris’law .
Key W ords :concrete ;fatigue ;crack 84S 大连理工大学学报 第37卷 。