[发明专利]一种混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝断裂性能测试方法

摘要

本发明涉及一种混凝土Ⅰ‑Ⅱ复合型裂缝断裂性能测试方法，属于物理测试方法技术领域。该方法采用直偏三点弯曲梁进行测试，在裂缝尖端采用中心对称的方式单端固定夹式引伸计垫块，完成Ⅰ‑Ⅱ复合型断裂破坏过程中Ⅰ型破坏的裂缝张口位移的确定；计算过程中借助双K断裂理论，引入断裂角函数f(θ)，得到不同断裂角条件下的复合型裂缝断裂韧度，并可建立更为准确的混凝土I‑II复合型断裂相关性方程。该方法实现对结构断裂性能的安全评估，突破现有的有限元数值模拟技术，完成对常见复合型裂缝力学性能的准确判断，可为混凝土裂缝的长期稳定性及断裂韧度提供依据。

主权项

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，所述上部施力座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Pmax，通过应变测量装置测出起裂荷载Pini；(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；KIC为纯I型断裂韧度。