断裂损伤理论在混凝土中的应用研究

规律 的学科 ， 它采用均匀性假设 ， 且假设 仅在材 料缺 陷处 不连续 ； 原有 的裂纹尖端骨料界 面的微裂 纹也会 扩展并 绕过 骨料不 断发 随着荷载增加 ， 材料 在成 型时 和使用 过程 中产生 的裂缝 就会 损伤力学是研究 材料 内部存 在错 位 、 夹杂、 微 裂纹 和微孔 洞等 分 展 ， 布缺陷 时， 在外荷载作用下损伤 的演 化规律及 其对力 学性能 的影 内外贯 通 ， 产生应力集 中现象 。在混凝 土成型 时存 在 的各种 不 同 一方 面是导致 宏观 裂缝 萌生 的根源 ， 另一 方面对 主 响， 二 者共 同描述 了结构从原有缺 陷到宏观裂 纹形成继 而断裂 的 形式 的缺陷 ， 全过程 。１ ９ ６ １年 Ｍ． Ｋ ａ ｐ ｌ ａ ｎ首先运用 断裂力学 方法 分析混凝 土裂 裂缝起 到了屏蔽 和劣化的双重作用 。 缝… ， 后来许 多学 者对缝 端 微裂 缝 模 型进 行 了深入 的研究 Ｊ 。 ２ 混凝土断裂损伤力学的研究现状 本文探讨混凝 土的断裂损伤机理 ， 并 对断裂损 伤力学 在混凝 土 中 ２ ． １ 混凝 土 断裂力 学的研 究现 状
抵 御风荷载 和规 范设 防烈度水准的地震 作用 ， 以及在 第一道 防线 除轴压 比外 ， 还有框 架柱 的配箍 特征 、 核 心区混凝 土 的抗压强 度 的有意识屈服后 ， 在结构变柔 的同时仍 具有足 够大 的弹塑性变 形 等级 、 纵 向钢筋承担截面轴压 的能力 、 框架柱 的截面形 状等 因素 ， 能力和延性耗能 能力来抵御 可能遇到的罕遇大地震 。 轴压 比限值 的大小必须 根据 具体工 程设 计综合所 有 因素进行 一
第３ ９卷 第 ２期 ２ ０ １ ３年 １月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ ＨＩ Ｔ Ｅ Ｃ ＴＵ ＲＥ
Ｖｏ １ ． ３９ Ｎｏ ． ２
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ３
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文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ４ ９ — ０ ２
其次 ， 在初 步设计 阶段 ， 要正 确把 握高 层建 筑结 构 的概念 设 定程度 的合 理调 整。
计， 必 须 掌 握 各 种 结 构 体 系 的 近 似 计 算 方 法。英 国工 程 师 综上所述 ， 作为一名结构工程师 ， 在高层建 筑结构设 计 中， 应 Ａ ． Ｌ ． Ｌ ． Ｂ ａ ｋ ｅ ｒ 讲过 ： 工程师所掌握 的最佳计算方 法 ， 应该是运用 最 始终坚持概 念设 计 的理念 ， 既不 盲 目照搬规 范 ， 也 不盲 从于 一体 简单、 最直 接的计算 方法 。而近似 的计算 方法就 是对一 个结构 工 化计算机结构设 计程 序 ， 任 其 随意摆布 ； 只有 始终 坚持 概念设 计
断 裂 损 伤 理 论 在 混 凝 土 中 的 应 用 研 究
刘 黎
（ 三峡大学土木与建筑学院 ， 湖北 宜 昌 ４ ４ ３ ０ ０ ２）
摘
要： 针对混凝土 的断裂与损伤在 工程中的普遍性 ， 讨论 了混凝 土断裂损伤机 理 ， 介绍分析 了几个经典模型 ， 总结 了断裂损伤理
论在 工程中的应用现状 ， 并展 望了其应用前景。 关键词 ： 混凝土 ， 断裂损伤力学 ， 裂纹 中图分类 号 ： Ｔ Ｕ ３ ７ ５ 文献标识码 ： Ａ
断裂损 伤力 学是 固体力学的一个 分支 ， 是 断裂力 学和损 伤力 布的微 裂纹和有一定方向的宏 观裂纹 ， 其材料 在受 到外部 荷载或
学 的简称 。断裂 力学是 研究 含裂 纹 固体介质 的强 度和 裂纹扩 展 内部温度应 力等作 用时 ， 加剧 了混凝 土缺 陷的扩 大 、 延伸 、 汇合，
程 师进 行高层建筑结构设计 能力的最基 本 的要 求。例如 设计 思想 ， 而其 结构 的概 架结 构体系 ， 必 须掌握 的近 似计 算方 法为 ： 竖 向荷载 作用 下 的直 念 、 经验 、 判 断力 和创造 力才会 随年 龄与实 践 的增 长而 越来越 充 接 弯矩 分配法 ， 水平荷 载作 用下 的近 似计算 法 。同时 ， 结 构工 程 实 ， 其设 计成果才能不断创新 。 师 还必 须 了解抗侧力构件 的变形 近似计 算 ， 通 过获取不 同抗侧 力 参 考文献 ： 结构 （ 或构件 ） 之间的相对刚度 比较概念 ， 来大致估算 建筑物 的变 ［ １ ］ Ｊ Ｇ Ｊ ３ － ２ ０ １ ０ ， 高层建筑混凝土结构技 术规程［ ｓ ］ ． 形， 以便于提 出或比较各 种可行的结构总体方案 。 ［ ２ ］ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ ０ — ２ ０ １ ０ ， 混凝土结构设 计规 范［ ｓ ］ ． 最后， 在施 工图设 计 阶段 ， 仍然 要 注意把 握 和运 用高 层建 筑 ［ ３ ］ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ － ２ ０ １ ０ ， 建筑抗震设计规范 ［ ｓ ］ ． 结构 的概念设计 。例如 ， 钢筋混凝土框架 柱的轴 压 比超 过 了规 范 ［ ４ ］ 高立人 ． 高层建 筑结构概 念设计 ［ Ｍ］ ． 北 京： 中 国计 划 出版 的限值 ， 我们要结 合具 体设 计综 合判 断。众所 周 知 ， 规 范 控制 轴 社， ２ ０ ０ ５ ．
的发展及应用前景进行 了展望 。
国内外很 多研究学者进行各种断裂模式 （ 张开型 、 滑开型 、 撕 开 型、 复合型 ） 的试验研究 以及 断裂韧度 的测试 ， 提 出 了一系列应
１ 混 凝土 中的断裂 损伤 过程
主要成果有 ： Ａ． Ｇ ｒ ｉ ｉ ｆ ｑ ｔ ｈ 混凝土 中存 在大量微孔洞和微裂纹 ， 这些 裂纹 可分为 随机分 力强度 因子的计算方法和经验断裂判据 ， 面积 内无一根柱 子 ， 实现 了业 主梦寐 以求 的大 空 间。同 时， 在 建 压 比限值的 目的 ： 要求钢筋混凝土框 架柱截面达 到具 有较好延 性 筑方案设计 阶段 ， 结构工程师所构思 的结构 总体系应 有一个 多道 功 能的大偏 心受 压 破坏 状态 ， 以 防止小 偏 心受 压状 态 的脆性 破 防线 、 刚柔 结合 的理想刚度 目标 。即具 有一定 大的 刚度 和承载 力 坏 。同时我们知 道 ， 影响钢筋混凝土框架 柱截面延 性功能 的因素