混凝土材料Ⅰ-型裂縫在階躍荷載下的判據

摘 要：本文將結構動力學中的具有有限上升時間的階躍力的單自由度無阻尼體系的結論通過理論推導運用到混凝土材料中的Ⅰ-型裂縫在受到瞬時加載的荷載時的情況中，將瞬時加載根據試件的動力學特性分為三種加載情況，并得出混凝土材料的Ⅰ-型裂縫在不同瞬時荷載情況下強度因子表達。

關鍵詞：混凝土;斷裂力學;應力強度因子

一、混凝土材料的受力特點

M.F.Kaplan在1961年首次提出可以將線彈性斷裂力學用于混凝土材料中，并發表了試驗成果和結論[1]。隨著研究的深入，許多試驗結果表明K隨著試件的尺寸增大而增大，凈截面的名義應力隨著試件尺寸的增大而減小[2-4]。于是有人將混凝土看作彈塑性材料而不是脆性材料，因此將彈塑性斷裂力學的參數作為混凝土材料的斷裂特性的判據。但是根據[5]中來看，當試驗試件趨近于瞬時的情況下，混凝土的本構關系曲線基本是呈現線性，即在加載時間為30秒到2分鐘時，混凝土的荷載-位移曲線一直到其破壞荷載的93%都是呈線性的。此外，根據文獻[3]中的試驗，加載時間在10分鐘左右時，荷載-位移曲線的非線性情況就十分明顯。根據這些試驗結果，我們可以認為，在長期荷載的作用下的混凝土材料表現為粘彈性，而在瞬時荷載的作用下混凝土材料表現為線彈性。

參考文獻

[1] Kaplan M F.ACI Journal，1961，Vol.58，No，5：590～610

[2] Kesler C E，Naus D J，Loff J L， Mechanics Behavior of Materials，1972，Vol.IV;113～124

[3] 田明倫，黃松海等.混凝土的斷裂韌度.陜西機械學院水電科研所，1981

[4] 徐世烺，趙國藩.混凝土斷裂韌性的試驗及分析.大連工學院，1981

[5] 徐世烺，趙國藩.混凝土斷裂力學研究.大連理工大學出版社，1991

作者簡介：易航宇（1996—），男，漢族，重慶人，重慶交通大學碩士研究生，研究方向：工程力學。