混凝土断裂损伤力学

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 混凝土的破坏过程和机理 1

1.3 混凝土断裂损伤力学研究进展 5

1.3.1 混凝土断裂损伤破坏过程理论研究进展 5

1.3.2 混凝土断裂损伤破坏过程数值研究进展 18

1.4 混凝土断裂参数试验研究与变形测试技术 22

1.4.1 光纤传感技术在混凝土结构变形测量中的应用 22

1.4.2 大坝混凝土断裂特性理论与试验研究 24

1.4.3 纤维混凝土断裂特性理论与试验研究 26

1.5 本书主要研究内容 30

参考文献 30

第2章 混凝土断裂损伤基础 39

2.1 概述 39

2.2 混凝土损伤力学基本概念 39

2.2.1 混凝土损伤破坏机理 40

2.2.2 混凝土损伤理论 41

2.2.3 混凝土损伤本构模型 43

2.3 线弹性断裂力学 46

2.3.1 裂缝的类型 47

2.3.2 裂缝尖端应力场与位移场 47

2.3.3 应力强度因子的计算 50

2.3.4 断裂判据 53

2.4 混凝土断裂力学模型 55

2.4.1 虚拟裂缝模型 55

2.4.2 钝裂缝带模型 58

2.4.3 尺寸效应模型 62

2.4.4 双K断裂模型 66

参考文献 70

第3章 混凝土静、动力损伤本构理论 72

3.1 概述 72

3.2 单拉状态下混凝土动力损伤本构模型 72

3.2.1 混凝土动力损伤及其演化规律 72

3.2.2 混凝土单拉动力损伤本构方程 74

3.2.3 损伤阈值应变与极限应变讨论 75

3.2.4 应用举例 76

3.3 单压状态下混凝土动力损伤本构模型 77

3.3.1 混凝土静力损伤本构方程 78

3.3.2 混凝土动力损伤本构方程 79

3.3.3 损伤阈值应变与极限应变讨论 81

3.4 考虑初始弹模变化的混凝土动力损伤本构模型 81

3.4.1 混凝土动力损伤及其演化规律 82

3.4.2 混凝土单轴动力损伤本构方程 83

3.4.3 损伤阈值应变与极限应变讨论 84

3.4.4 应用举例 85

3.5 双剪状态下混凝土静、动力损伤本构模型 86

3.5.1 混凝土静力双剪损伤本构理论 86

3.5.2 混凝土动力双剪损伤本构理论 88

3.5.3 应用举例 90

3.6 混凝土的孔隙黏塑性损伤本构模型 92

3.6.1 干燥混凝土的黏塑性损伤本构模型 92

3.6.2 饱和混凝土孔隙黏塑性损伤本构模型 97

3.6.3 真实水荷载下饱和混凝土的孔隙黏塑性损伤本构模型 103

参考文献 107

第4章 混凝土静、动力断裂损伤模型 110

4.1 概述 110

4.2 混凝土Ⅰ型裂缝静、动力断裂损伤模型 110

4.2.1 混凝土Ⅰ型裂缝静力断裂损伤判据 111

4.2.2 混凝土Ⅰ型裂缝动力断裂损伤判据 114

4.2.3 算例分析 117

4.3 混凝土Ⅱ型裂缝静、动力断裂损伤模型 117

4.3.1 混凝土Ⅱ型裂缝静力断裂损伤判据 117

4.3.2 混凝土Ⅱ型裂缝动力断裂损伤判据 120

4.3.3 允许损伤尺度RⅡc的确定 122

4.4 混凝土Ⅲ型裂缝静、动力断裂损伤模型 123

4.4.1 混凝土Ⅲ型裂缝静力断裂损伤判据 123

4.4.2 混凝土Ⅲ型裂缝动力断裂损伤判据 125

4.4.3 允许损伤尺度RⅢc的确定 126

4.5 混凝土复合型裂缝静、动力断裂损伤判据 127

4.5.1 混凝土Ⅰ、Ⅱ复合型裂缝静力断裂损伤判据 127

4.5.2 混凝土Ⅰ、Ⅱ复合型裂缝动力断裂损伤判据 130

4.5.3 允许损伤尺度R（Ⅰ+Ⅱ）c的确定 132

参考文献 133

第5章 基于峰值荷载的混凝土起裂断裂韧度的研究 134

5.1 概述 134

5.2 基于峰值荷载的混凝土起裂断裂韧度实用解析方法 135

5.2.1 混凝土起裂断裂韧度的计算模型 135

5.2.2 试验验证与分析 142

5.2.3 起裂断裂韧度对软化曲线形状的敏感性分析 147

参考文献 148

第6章 混凝土结构裂缝尖端变形测量 151

6.1 概述 151

6.2 光纤传感器测量混凝土变形的基本原理 151

6.2.1 光纤传输的基本原理 152

6.2.2 埋入式光纤传感器与周围介质间的相互作用机理 154

6.2.3 MC-6型光纤应变测量仪简介 159

6.2.4 光纤传感器的制作与埋入 161

6.3 单拉状态下光纤传感器测量混凝土变形的力学模型 163

6.3.1 光纤传感器测量混凝土应变的力学模型 163

6.3.2 试验验证 173

6.4 光纤传感器测量混凝土结构裂缝尖端变形 177

6.4.1 试验概况 177

6.4.2 试验结果与分析 180

参考文献 189

第7章 大坝混凝土断裂参数试验研究与分析 191

7.1 概述 191

7.2 三峡重力坝大坝混凝土断裂参数的试验测定 192

7.2.1 基于裂缝黏聚力的双K断裂参数的计算方法 193

7.2.2 试验概况 194

7.2.3 电测法研究混凝土裂缝扩展规律 200

7.2.4 试验结果与分析 203

7.3 溪洛渡拱坝大坝混凝土断裂参数的试验测定 210

7.3.1 试验概况 210

7.3.2 试验结果与分析 214

参考文献 222

第8章 纤维对混凝土裂缝的抑制作用及机理分析 224

8.1 概述 224

8.2 纤维混凝土增强增韧机理研究进展 224

8.2.1 纤维轴向拉拔模型 225

8.2.2 纤维斜向拉拔模型 230

8.3 纤维混凝土异型纤维轴向拉拔破坏模型 232

8.3.1 异型钢纤维轴向拉拔试验 232

8.3.2 异型纤维轴向拉拔力学模型 235

8.3.3 计算结果比较与分析 244

8.4 纤维混凝土纤维斜向拉拔破坏模型 247

8.4.1 纤维斜向拉拔试验 248

8.4.2 纤维斜向拉拔力学模型 253

8.4.3 计算结果与分析 257

参考文献 262

第9章 大体积混凝土结构断裂损伤数值模拟方法及工程应用 265

9.1 概述 265

9.2 传统有限元法模拟大体积混凝土结构温度裂缝 266

9.2.1 有限元分析温度裂缝的基本原理 266

9.2.2 算例分析 277

9.3 扩展有限元法模拟大体积混凝土结构温度裂缝 296

9.3.1 扩展有限元法的基本原理 296

9.3.2 算例分析 302

参考文献 308