混凝土斷裂試驗與斷裂韌度測定標準方法

《混凝土斷裂試驗與斷裂韌度測定標準方法》為配合國家發(fā)展和改革委員會2005年11月頒布的我國第一部混凝土斷裂試驗行業(yè)標準——中華人民共和國電力行業(yè)標準（DL/T5332-2005）《水工混凝土斷裂試驗規(guī)程》的實施，從規(guī)程編制的角度，簡要地介紹了混凝土斷裂力學的基本概念、原理和雙K斷裂準則，并詳細介紹了該規(guī)程規(guī)定的測定混凝土斷裂韌度的楔入劈拉試驗方法和三點彎曲切口梁試驗方法，以及依據所測定的試驗數據計算混凝土的起裂斷裂韌度和失穩(wěn)斷裂韌度的計算方法和基本公式，還對規(guī)程相關條文進行了解釋和說明。為方便規(guī)程實施，還介紹了應力強度因子的有限元計算方法和水工混凝土裂縫類型和實例。

目前我國土木、水利、能源、交通運輸等工程方興未艾，從大型水利水電工程、港口工程、海洋工程、橋梁工程、地下工程、城市建筑工程到核電站工程乃至機械制造業(yè)的基礎工程，大型建設項目日益增多，基本建設如火如荼，城市面貌日新月異。近年來，我國每年混凝土用量約40億m3。由于混凝土材料的脆性易損特征，在水利水電行業(yè)，“無壩不裂，無洞不裂”的局面一直未能有效改觀。大壩開裂導致大壩耐久性和抗震性能嚴重降低，縮短大壩使用壽命，影響工程正常運行和工程效益發(fā)揮，嚴重開裂的大壩在各種極端條件綜合作用下如果發(fā)生潰壩的極端情況，則會造成重大的社會災難，危及生命財產安全。對鋼筋混凝土結構破壞倒塌的工程質量事故調查發(fā)現，這些事故絕大多數是由于裂縫的擴展引起的。裂縫的存在和發(fā)展，是造成鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕和結構耐久性降低的重要原因，使得我國海港碼頭、水利樞紐、交通樞紐、民用建筑、軍用設施與橋梁、道路、工業(yè)等構筑物，大多數達不到設計壽命，需要重建或加固維修，浪費大量維修費用和重建費用，造成進一步的環(huán)境污染和資源浪費。2100433B

作　者：徐世烺 編 叢 書 名：出 版 社：機械工業(yè)出版社ISBN：9787111287001出版時間：版　次：1頁　數：117裝　幀：平裝開　本：16開所屬分類：圖書 > 建筑 > 標準和規(guī)范

圖書 > 工具書 > 標準

前言

第1章 緒論及預備知識

1.1 《水工混凝土斷裂試驗規(guī)程》（簡稱《規(guī)程》）編制的目的、意義、作用

1.2 《規(guī)程》的編寫過程

1.3 混凝土斷裂破壞的基本現象

1.4 線彈性斷裂力學基本概念

1.5 雙K斷裂準則介紹

1.6 主要術語、符號和應用范圍

參考文獻

第2章 楔入劈拉法測混凝土K1C

2.1 概述

2.2 試件、試模、預制裂縫及原型取樣

2.3 試驗裝置及設備

2.4 試驗過程及數據采集

2.5 試驗結果的計算、整理、分析

2.6 試驗報告

參考文獻

第3章 用帶切口的三點彎曲梁確定混凝土的斷裂韌性K1C

3.1 試件、試模、預制裂縫及原型取樣

3.2 試驗裝置及設備（含夾式引伸計、數據自動采集系統）

3.3 試驗步驟及數據測試記錄

3.4 試驗成果的計算、整理、分析（計算彈性模量E、起裂荷載FQ）

3.5 試驗報告

3.6 計算例題

第4章 《規(guī)程》的相關條文解釋與說明

4.1 兩種計算KⅠC的公式選用問題

4.2 楔入劈拉試件單、雙支座問題

4.3 KQⅠC與KSⅠC的關系及應用

4.4 兩種試驗方法的KⅠC成果對比和換算

4.5 尺寸效應

第5章 應力強度因子的有限元計算

5.1 裂縫擴展基本形式

5.2 應力強度因子和斷裂判據

5.3 斷裂有限元法

5.4 計算KI的算例

5.5 工程結構中裂縫縫端K因子的計算

第6章 水工混凝土裂縫類型及實例

6.1 變形裂縫

6.2 結構裂縫

關于巖石動態(tài)斷裂韌度測試方法的研究工作很少，一些重要的問題急待解決，課題與國際巖石力學學會（ISRM）當前關注的熱點一致?；?995年ISRM發(fā)布的測試巖石靜態(tài)斷裂韌度的建議方法，將該建議方法提出的人字型切槽巴西圓盤（CCNBD）試樣推廣到測試巖石的動態(tài)斷裂韌度，綜合采用實驗室測試、解析和數值計算三個研究手段解決這一困難問題。主要工作有：1.利用霍普金森壓桿裝置進行動態(tài)斷裂實驗，徑向撞擊CCNBD巖樣測試巖石的動態(tài)斷裂韌度，提出更新的實驗-數值法； 2.將斷裂量子概念用于研究巖石動態(tài)斷裂問題，探討斷裂長度量子和斷裂時間量子的確定方法，對應力強度因子分別在空間和時間坐標上積分后再取平均，獲得更合理更可靠并減少尺寸效應的巖石動態(tài)斷裂韌度值；3. 測試原理和方法的對比分析, 包括CCNBD試樣與其它試樣的對比，實驗-數值法與準靜態(tài)法的對比，盡力解決長期懸而未決的有關測試方法合理性的爭議問題。

由沈新普教授和黃志強副教授等所撰寫的《混凝土斷裂的理論與試驗研究》一書是一本理論與試驗并重的專著，書中介紹了利用層間界面準斷裂力學和連續(xù)介質的彈性理論，采用物理試驗、細觀力學方法、數值計算方法和解析方法，深入研究了混凝土材料及混凝土結構的斷裂失效問題。所得出的理論模型及試驗結果可用于混凝土大壩等復雜且重要的混凝土結構的力學分析中，為這類工程結構的設計、施工和維護等提供參考。

本書是一本很有特色的專著，不僅具有重要的理論意義而且具有廣泛的應用前景。本書主要有以下創(chuàng)新：

(1)結合混凝土準脆性斷裂力學和固體塑性理論，提出了一種“分段線性塑性本構模型”，建立了考慮界面裂縫中的滲透水壓影響的塑性加載條件。

(2)采用白光散斑數字成像技術，研究了混凝土試件在復合荷載作用下斷裂的演化過程。

(3)采用數值方法，研究了給定尺寸的混凝土結構中損傷過程區(qū)的長度及其演化規(guī)律。2100433B

測定設備的原理如下。

在需要同時測定延伸率的情況下，測試樣本的長度將會有所規(guī)定。例如在半導體行業(yè)內使用的鍵合線的一項重要指標即為斷裂強度及延伸率，其測定條件根據英制單位及公制單位不同其樣本的長度固定也有所不同。

在公制單位時：

樣本的長度為10cm，勻速下降的速度為10mm/min，斷裂時的載荷既為斷裂強度，其單位為力的單位，有g，kg，mN，cN，N等。斷裂時為止所延伸的長度與樣本本身的長度（10cm）的比值即為延伸率（%）。

在英制單位時：

樣本的長度為25.4mm，勻速下降的速度為25.4mm/min。換算方法同上。2100433B