Page 98 - 无损检测2023年第四期

陈 平, 等:

基于声发射技术的透水混凝土断裂特性分析

与试件在不同加载阶段的柔度大小相关 [ 9 ] , 柔度可
以通过 CMOD 相对位移与对应的相对荷载的比值
获得。随着 CMOD 的不断增大, 裂缝不断扩展, 结
构整体的刚度不断降低, 而柔度不断增大。
2.3 往复断裂试验结果
当进行疲劳加载时, 随着裂缝的不断扩展, 透水
混凝土整体刚度会不断衰减, 透水混凝土疲劳响应试
验结果如图5所示。整体刚度大小可以通过最大荷
图3 不同加载速率下透水混凝土试件的荷载 - 裂缝口
载水平与最小荷载水平之间的割线模量进行计算。
张开位移曲线
缝口张开位移的增大, 混凝土试件的承载能力逐渐
降低。同时, 当加载速率不大于0.01mm · s 时, 软

-1
化段曲线呈现十分光滑稳定的形式; 当加载速率大
于0.01mm · s 时, 因为加载速率过快, 裂缝尖端的

-1
应力场强度因子超过断裂韧度时, 试验机中需要的
响应时间大于试件承载能力降低的速率, 所以在峰
后曲线上出现突然下降的趋势。当荷载小于一定值
时, 试验机响应时间小于时间承载能力降低的速率,
此时又可以稳定地采集荷载数据。
上述情况与国外相关学者得到的试验情况相
同 [ 6 ] 。从图3中还可以看出, 当裂缝张开位移大于

0.3mm 时, 不同加载速率下的4条曲线基本重合。
2.2 单调与准静态峰后往复断裂试验结果对比
在准静态三点弯曲单调断裂试验中, 试验曲线
呈现出一个很明显的峰后软化段( 见图3 )。该现象
说明了即使透水混凝土由于开裂丧失了其最大承载
力, 但混凝土本身不会直接破坏, 而是仍具有一定的
承载力, 并会随着裂缝的扩展而不断降低。
在准静态试验中, 混凝土试件峰后曲线上的任
意一点都可以用与之对应的有效裂缝长度来表
示 [ 7 ] 。因此, 荷载 -CMOD 曲线在分析过程中常常
可以视为荷载 - 有效裂缝试验曲线 [ 8 ] 。混凝土准静
为卸载
态三点弯曲断裂曲线如图 4 所示, 图中 C u
图5 透水混凝土试件疲劳响应试验结果( 荷载率为0.85 )
为初始柔度。
柔度; C i
从图5 ( a ) 中可以看出, 刚度的衰减呈现明显
混凝土试件在加载过程中的有效裂缝长度通常
的三阶段模式, 即快速衰减 - 稳定衰减 - 快速衰减。
在最初几次加载循环中, 刚度衰减十分快速, 后进
入稳定阶段; 在第二阶段中, 刚度衰减几乎呈现一
条直线; 在临近破坏阶段时, 刚度衰减又变得十分
快速。
图5 ( b ) 展示了计算得到的有效裂缝长度的变化
情况, 可以看出, 有效裂缝扩展的形式类似于刚度衰
减, 呈现明显的三阶段模式。以有效裂缝长度为横坐
图4 混凝土试件准静态三点弯曲断裂曲线
标, 裂缝扩展速率为纵坐标作图, 可以得到图5 ( c )。
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2023年 第45卷 第4期
无损检测