混凝土骨料影响下裂纹扩展特性的解析计算研究
陈醉1,2 刘学毅1,2 乔俊贤1,2 李鹏鑫1,2 肖杰灵1,2 杨荣山1,2
1. 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川成都 610031；
Analytical solution for the crack propagation behavior under the concrete aggregate effect
Chen Zui1,2 Liu Xueyi1,2 Qiao Junxian1,2 Li Pengxin1,2 Xiao Jieling1,2 Yang Rongshan1,2
1. Key Laboratory of Highspeed Railway Engineering of the Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;
摘要 混凝土骨料-浆体界面是局部裂纹等伤损的多发部位。为探究混凝土骨料影响下裂纹的扩展特性，基于弹性力学复变函数理论，提出骨料影响下裂纹尖端应力强度因子的解析计算方法；建立混凝土多尺度有限元模型并开展了现场试验，对比验证解析解的准确性；基于解析法分析了骨料位置、粒径及外部荷载等因素对应力强度因子及扩展角的影响规律。结果表明，经由解析法、有限元模型与试验结果反映出的裂纹扩展表现为相同的趋势；骨料与裂纹尖端的方位角大于45°时，骨料粒径越大，越加剧裂纹的Ⅰ型扩展，但能减轻Ⅱ型扩展；裂纹扩展在骨料半径为裂纹长半轴2倍、骨料位于裂纹尖端正上方、裂纹尖端与骨料边界重合时达到最不利状态，此时Ⅰ型应力强度因子为未考虑骨料时的1.35倍；裂纹呈偏于骨料方向扩展；当骨料位于裂纹尖端正上方，若荷载角度小于22.5°，骨料位置对裂纹扩展角影响较大；荷载角度为0°、裂纹尖端与骨料边界重合时，裂纹扩展指向骨料中心；若裂纹尖端与骨料边界不重合，扩展角在荷载角度为22.5°时达到最大值60°。
关键词 ：
混凝土 ,
裂纹 ,
骨料 ,
扩展特性 ,
弹性力学 ,
复变函数
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