[发明专利]基于立方体劈裂试件同时预测混凝土抗拉强度和断裂韧度的方法

权利要求书

1.一种基于立方体劈裂试件同时预测混凝土抗拉强度和断裂韧度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按既定的水灰比、最大骨料粒径d_max以及骨料类型，浇筑成型一定数量的缝高比均为α的不同尺寸h×b的立方体劈裂试件，且在其中心预制长度为2a₀的裂纹，其中，h为试件高度，b为试件宽度；

(2)所浇筑成型的立方体劈裂试件养护到要求的龄期后，在立方体劈裂试件两端荷载处设置宽度为2t的加载平台，静力加载至试件被破坏，并记录每个试件的峰值荷载P_max；

(3)基于所述步骤(1)所确定的试件尺寸、最大骨料粒径d_max，由下式确定出各个立方体劈裂试件的虚拟裂纹长度Δα_f：

Δα_f＝βd_max     ①，

式①中，β为离散系数，其按照如下区间法取值：当η＜d/d_max≤η+2时，β＝0.1(η+2)，其中η＝0,2,4,6,8,10,12；

(4)基于下式计算各个立方体劈裂试件的名义应力σ_n：

式②中，ω(α)为考虑缝高比α的修正系数；b为试件宽度；d＝1/2h,Δα_f为立方体劈裂试件的虚拟裂纹长度；σ_c为试件端部拉压交替点的最大拉应力；P为试件端部的荷载，取荷载峰值；S₁为加载垂直中截面上受拉区的长度；S₃为加载垂直中截面上受压区间的长度；δ＝t/d；

(5)基于各个立方体劈裂试件不同的初始裂缝长度a₀，以及对应的几何结构参数Y(α)，由下式计算出每个试件的等效裂纹长度a_e：

式③中，Y(α)为立方体劈裂试件的几何形状系数；其中，σ_N为不考虑预制中心裂纹的名义应力，σ_n为考虑预制中心裂纹的名义应力，或者A(α)＝-0.553α+0.901；

(6)将步骤(4)、步骤(5)所得各立方体劈裂试件的名义应力σ_n和等效裂纹长度a_e代入式④进行回归分析，即得混凝土的抗拉强度f_t与断裂韧度K_IC：

2.根据权利要求1所述的基于立方体劈裂试件同时预测混凝土抗拉强度和断裂韧度的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，所述ω(α)由下式计算：

ω(α)＝1.025exp(-2.351α)     ⑤，

式⑤中，α为缝高比。

3.根据权利要求1所述的基于立方体劈裂试件同时预测混凝土抗拉强度和断裂韧度的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，所述σ_c由下式计算：

式⑥中，P为试件端部的荷载，取荷载峰值。

4.根据权利要求1所述的基于立方体劈裂试件同时预测混凝土抗拉强度和断裂韧度的方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，所述σ_N由下式计算：

5.根据权利要求1所述的基于立方体劈裂试件同时预测混凝土抗拉强度和断裂韧度的方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，所述Y(α)由下式计算：

Y(α)＝A₀(δ)+A₁(δ)α+A₂(δ)α²+A₃(δ)α³+A₄(δ)α⁴+A₅(δ)α⁵    ⑧，

式⑧中，α是中心预制裂纹长度a₀与试件高度d的比值；A_i(i＝0,1,2,3,4,5)的取值如下表所示：

6.根据权利要求1所述的基于立方体劈裂试件同时预测混凝土抗拉强度和断裂韧度的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，S₁＝0.8(d-a₀)-Δα_f；S₃＝0.2(d-a₀)。