[发明专利]一种混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝断裂性能测试方法

权利要求书

1.一种混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝断裂性能测试方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在测试的压力机上设置直偏裂缝三点剪切梁，所设置的裂缝是预制裂缝，位置距离梁长度方向的中线位置按试验要求变化设计；压力机与三点剪切试验梁之间设有两个支撑座，每个支撑座到其相邻三点剪切试验梁的一端的距离是10cm；所述的三点剪切试验梁上端中点处设有一个施力座，所述施力座的上部设有荷载量测装置；所述三点剪切试验梁上设有应变测量装置；

(2)所述的预制裂缝下端设置第一夹式引伸计(8)，测量裂缝处的滑口位移CMD；所述的预制裂缝上端两侧分别设置特制的钢垫块，布置第二夹式引伸计(11)，测量裂缝竖向张口位移CVOD；

(3)压力机通过施力座向所述直偏裂缝三点剪切试验梁施加测试载荷P，通过荷载量测装置测出施加的最大测试荷载P_max，通过应变测量装置测出起裂荷载P_ini；

(4)所述的第一夹式引伸计(8)与第二夹式引伸计(11)分别测试到断裂整个过程中的裂缝滑口位移CMD以及裂缝竖向张口位移CVOD，断裂扩展轨迹为非线性，得到断裂过程中Ⅰ型破坏的张开位移CMOD：

(5)根据所述试验的测试结果，可以完成Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝中Ⅰ型、Ⅱ型破坏的断裂参数的确定，其中，Ⅰ型破坏断裂参数的确定由截面处的正应力分布决定，具体如下：

①Ⅰ型断裂失稳韧度按下式计算：

式中，

式中，为失稳断裂韧度；P_un为失稳荷载；m为试件支座间的质量；g为重力加速度；S为试件两支座间的跨度；a_c为有效裂缝长度；t为试件厚度；h为试件高度；θ为断裂角，为裂缝扩展轨迹与竖直轴线形成的角度，单位为弧度；

②Ⅰ型断裂起裂韧度按下式计算：

式中，

式中，为起裂断裂韧度；P_ini为起裂荷载；a₀为初始裂缝长度；

(6)裂缝破坏过程中，Ⅱ型断裂参数的确定由截面处的剪应力分布决定，具体如下：

①Ⅱ型断裂失稳韧度按下式计算：

式中，为Ⅱ型失稳断裂韧度；

②Ⅱ型断裂起裂韧度按下式计算

式中，为Ⅱ型断裂起裂韧度；

(7)根据所述的计算断裂韧度，建立更为准确的混凝土I-II复合型断裂相关性方程：

式中，a、b、c、d为拟合参数；K_IC为纯I型断裂韧度。

2.如权利要求1所述混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝断裂性能测试方法，其特征在于：所述的预制裂缝是按照《水工混凝土断裂试验规程》中的三点弯曲试验梁的预制裂缝的方式，所布置的位置根据试验要求设计，用于完成不同K_Ⅰ/K_Ⅱ比例下的复合断裂韧度的比较。

3.如权利要求1所述混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝断裂性能测试方法，其特征在于：所述第二夹式引伸计(11)是采用菱形棱柱体垫块固定，第二夹式引伸计(11)采用裂缝尖端中心对称的方式单端固定在混凝土表面。

4.如权利要求1所述混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝断裂性能测试方法，其特征在于：所述位移测试装置是指固定在预制裂缝处位移计。

5.如权利要求1所述混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝断裂性能测试方法，其特征在于：所述荷载量测装置为荷载传感器，所述应变测量装置是粘贴在预制裂缝尖端两侧的电阻应变片。

6.如权利要求1所述混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝断裂性能测试方法，其特征在于：所述三点剪切试验梁是指偏裂缝布置的《水工混凝土断裂试验规程》中的三点弯曲试验梁。

7.如权利要求1所述混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝断裂性能测试方法，其特征在于：通过计算得到的Ⅰ型、Ⅱ型断裂韧度，建立更为准确的混凝土I-II复合型断裂相关性方程。