钢筋混凝土断裂参数试验研究

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发布时间：2021-09-12

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钢筋混凝土断裂参数试验研究
王国群
(江苏省地质勘查技术院，江苏南京210008)
摘要：按照三点弯曲梁断裂试验方法测得试件最大荷载、裂缝张口位移等参数，依据《水工混凝土断裂试验规程》计算
出试件的断裂韧度值。分析了钢筋在混凝土中的限裂作用，同时利用声发射技术判断起裂点。试验结果表明：采用声发
射振铃计数曲线、事件计数曲线、声发射能量曲线、振幅曲线判断起裂荷载具有较高的准确性；钢筋在混凝土试件中起到
限裂作用，钢筋的位置对试件断裂韧度具有一定影响。
关键词：钢筋混凝土；三点弯曲试验；断裂参数；声发射信号
中图分类号：TV332 文献标识码：A doi：t0．3969／j．issn．1000—1379．2012．04．037
Theoretical Analysis and Experimental Study of Reinforced Concrete on Fracture
Parameters
WANG Guo—qun
(Jiangsu Institute ofEngineering Geophysical Exploration，Nanfing 210008，China)
Abstract：The m~imnm load value and crack mouth opening displacement(CMOD)were tested through thme-point bending experiment and the
fracture toughness values were calculated according to Normforfracture test ofhydraulic concrete of China．Based on the results of load·CMOD and
load—deflection cunre between normal concrete and reinforced concrete．1imited crack effect was analyzed to reinforced concrete．And the problem to
judge the initial load was solved by acoustic emission technology．The results show that the initial load is more accuracy through the acoustic emis—
sion ringing count curve，event count curve，acoustic emission energy curve and amplitude curve，the steel bar has the effect to limited cracks in
concrete samples，and the position of the steel effect the fracture toughness of specimens．
Key words：reinforced concrete；three point bending test；fracture param eters；acoustic emission signal
自从1961年M．F．Kaplan首次将断裂力学概念应用于混
凝土，并进行了断裂韧度的试验以后，很多学者对混凝土断裂
性能进行了大量的研究，但是关于含裂纹的钢筋混凝土构件断
裂性能的研究还比较少，而且不够深入。
为了减小混凝土裂缝给水工建筑物带来的危害、抑制或延
缓表面裂缝的进一步扩展，通常会在普通混凝土中加入钢筋、
纤维等抗拉性能较高的材料，因此混凝土断裂力学的研究必然
会涉及钢筋混凝土结构断裂问题。采用断裂力学方法可以分
析钢筋混凝土梁最小配筋率“ 及极限承载力，采用有限
元等数值方法可以对钢筋混凝土断裂性能进行分析。
1983年11月在第二届岩石、混凝土断裂力学和强度学术讨论
会上，何振贤指出，钢筋混凝土试件的开裂荷载约为纯混凝土
试件的8倍，用有限元方法计算的钢筋混凝土失稳断裂韧度
值仅略大于纯混凝土的硫值。陈德培等” 指出，在钢筋混
凝土结构断裂试验中，声发射装置可以用来准确地确定裂纹的
失稳扩展点。许多水工建筑物是允许带缝工作的，因此可以用
作为结构裂缝扩展的判别准则。
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1 双K断裂试验
1．1 试验条件
混凝土试件的配合比为胶凝材料：砂：石：外加剂：l：
1．08：1．87：0．018，水胶比为0．29。其中胶凝材料为水泥与粉
煤灰，比例为0．85：0．15，水泥采用PII52．5硅酸盐水泥，粉煤灰
为I级灰；砂率为37％，砂为普通建筑中砂；碎石粒径为5．0—
25．0 nlm；外加剂为JM一8。拌和水采用当地饮用水。钢筋采用
Ⅱ级圆钢，纵筋直径为12 mm，弹性模量为20．6×10 MPa。
笔者采用带预制缝的三点弯曲梁试件进行钢筋?昆凝土双
K断裂参数研究。鉴于预制裂缝与钢筋间有3种不同的位置
关系，即裂缝未贯穿、临界情况、裂缝贯穿，在试验中设置了3
种不同初始裂缝长度来研究缝高比及钢筋与裂缝的位置对高
强混凝土试件双K断裂参数的影响，同时制作了无钢筋对比试
收稿日期：201卜1O一14
作者简介：王国群(196o～)，男，江苏东台人，高级工程师，主要从事工程物探、
混凝土检测等工作。
E-mail：fxqO104@ 163．corn