大坝和湿筛混凝土的三点弯曲切口梁断裂和起裂载荷试验

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大坝和湿筛混凝土的三点弯曲切口梁断裂和起

裂载荷试验

国内外大量的研究表明:混凝土的断裂过程分为起裂、稳定扩展和失稳扩展.使用传统的单参数

判据,如临界应力强度因子 K、临界能量释放率 G来分析混凝土结构,特别是严格控制裂缝产生

的结构如高坝、输水结构等的裂缝发展显然是不够的.

在以应力强度因子为参量提出的双 K断裂模型中,除了失稳韧度这一参数来控制裂缝的临界失

稳外,还引入了一个新的概念即起裂韧度来作为裂缝起裂的控制参数,而起裂韧度的确定需要知

道起裂荷载 Pini 的大小以及初始裂缝长度 a0,对于某一个给定的带裂缝的结构来说,初始裂缝长

度a0 为一个已知量,因此如何确定起裂荷载 Pini 的大小尤为重要.

1、起裂荷载的确定方法

混凝土的裂缝扩展规律对确定裂缝扩展阻力至关重要.一些研究者曾采用 X射线技术,漫射照明

技术,扫描电子显微镜法,电阻应变片法,光弹贴片法,激光散斑干涉法等方法来测试混凝土的裂缝

扩展.

目前观点基本一致, —荷载位移曲线上升段的非线性是由裂缝尖端断裂过程区所导致,很多学者

—也认为荷载位移曲线线性到非线性的转折点便是起裂荷载 Pini 的大小,但这种方法确定起裂荷

载的误差较大.

同时也受环境温度方面的影响,其中有学者采用了一种光弹贴片法实验技术来测定起裂荷载的过

程,假设混凝土的应变这达到极限值时,将光弹贴片材料和试件的一些参数代入到应力学第一定

律,由此可以得到当试件出现开裂时候所对应贴片条纹基数值 n,公式为

式中:Ec,Es 分别为光弹贴片材料和试件的弹性模量;μc,μs 分别为光弹贴片材料和试件的泊松

比;fe 为光弹贴片材料的条纹值;tc,ts 分别为贴片和试件的厚度;εls 为混凝土的极限拉伸应变.当获

得了应变条纹数值后,就可以判断试件开裂时对应的彩色条纹颜色,将与不同荷载等级下的光弹

照片进行对比,就可以确定哪一级荷载裂缝开始起裂,也就可以确定起裂荷载的大小.

在借鉴这些不同方法的过程当中,本研究采用一种新的电阻应变片法来测试和探索大坝及其湿筛

混凝土的裂缝扩展规律,并确定起裂荷载 Pini.

2 、大坝和湿筛混凝土的三点弯曲切口梁断裂试验

2.1 原材料及配合比

2002 年底,在长江三峡泄洪坝段附近的中国葛洲坝集团公司第七工程公司刘家河预制构件厂制

作大坝混凝土和湿筛混凝土的三点弯曲切口梁试件,制作试件所用的材料、养护环境以及施工条

件都与三峡大坝泄洪段相同.用这些三点弯曲梁试件来模拟三峡泄洪坝段混凝土特性及其周边环

境.

试验过程中所使用水泥的型号为中热525#(由葛洲坝荆门生产), Ⅰ粉煤灰为级粉煤灰(由山东邹县

热电厂生产),粗骨料是通过加人工碎石而成,细骨料来自三峡下岸溪的人工砂,水采用三峡饮用

水,减水剂采用北京冶建 JG3,DH9 引气剂(河北石家庄外加剂厂).

原级配试件采用三峡大坝的水位变幅区混凝土 R90250#D250S10 的施工配合比制作,详见表1。

湿筛混凝土试件采用表 1的原级配混凝土筛除粗骨料最大粒径 dmax 大于 40mm 的粗骨料而得

到.

2.2 试件设计

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摘要：

大坝和湿筛混凝土的三点弯曲切口梁断裂和起裂载荷试验国内外大量的研究表明:混凝土的断裂过程分为起裂、稳定扩展和失稳扩展.使用传统的单参数判据,如临界应力强度因子K、临界能量释放率G来分析混凝土结构,特别是严格控制裂缝产生的结构如高坝、输水结构等的裂缝发展显然是不够的.在以应力强度因子为参量提出的双K断裂模型中,除了失稳韧度这一参数来控制裂缝的临界失稳外,还引入了一个新的概念即起裂韧度来作为裂缝起裂的控制参数,而起裂韧度的确定需要知道起裂荷载Pini的大小以及初始裂缝长度a0,对于某一个给定的带裂缝的结构来说,初始裂缝长度a0为一个已知量,因此如何确定起裂荷载Pini的大小尤为重要.1、起裂荷载的...

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