钢筋混凝土构件破坏机理与尺寸效应研究

通过对不同尺寸特别是大尺寸钢筋混凝土梁、柱及其节点的受弯、受剪、轴压、偏压和抗震性能的试验和理论分析，揭示了其破坏机理，得到了钢筋混凝土大尺寸构件的力学性能参数以及覆盖大尺寸的尺寸效应规律。提出了混凝土破坏过程及宏观力学性能研究的细观单元等效化力学模型，建立了混凝土变形及破坏过程研究的三维细观单元等效化力学模型，更真实、更直观的研究了混凝土材料的内部破坏过程及宏观力学性能。基于混凝土胶凝体与骨料、混凝土与钢筋界面参数和混凝土、约束混凝土材料试件尺寸效应的研究结果，编制了细观层次钢筋混凝土有限元分析程序，对钢筋混凝土构件破坏试验结果以及构件尺寸效应规律进行了数值模拟分析。在试验和理论分析基础上，对现行基于小试件研究结果的钢筋混凝土结构设计理论与方法或相关参数进行了评价，为建立更为科学、合理、可靠的钢筋混凝土结构设计方法奠定了基础。 2100433B

目前，钢筋混凝土结构在我国的土木工程结构中占有极其重要的地位，并且随着材料科学的发展、结构跨度和高度的增加以及结构形式的多样化，使得结构的构件尺寸越来越大、承载能力越来越高、受力越来越复杂。由于受试验研究条件和认识水平的限制，对这些受力复杂的大尺寸、高承载的钢筋混凝土结构构件的真实破坏机理以及力学性能的研究还很不足，更不系统，在对这些大尺寸构件的设计中还只能依据和参考基于小尺寸构件研究成果建立起来的设计理论和方法、公式，这实际上是一种没有坚实科学依据的外推。本课题通过不同尺寸特别是大尺寸钢筋混凝土构件的破坏试验和理论分析，研究其破坏机理，得到钢筋混凝土大尺寸构件的力学性能参数以及覆盖大尺寸的尺寸效应规律，对现行基于小试件研究结果的钢筋混凝土结构设计理论与方法或相关参数提出修正，建立覆盖大尺寸的考虑混凝土尺寸效应的钢筋混凝土结构设计理论与方法，提高大尺寸钢筋混凝土构件的设计科学性和合理性。

本研究以试验方法为主，数值方法为辅，对不同脆性的混凝土强度尺寸效应进行研究，着重研究脆性改善对混凝土强度，特别是在较大尺度上对混凝土实际承载能力的提高作用。试验证实了脆性对混凝土强度尺寸效应的影响，表明脆性实际上也影响混凝土的承载能力，试验和数值计算结果还表明，聚合物混凝土和钢纤维混凝土因为改善混凝土的脆性，因此在使用尺度上是有利于承载能力提高。研究还揭示，混凝土强度与断裂韧性尺寸效应两者间存在一定关系，因此可由强度尺寸效应来得到真实断裂韧性；不同荷载状态下，因为破坏时能量耗散的程度不同，因此尺寸效应规律也不同。本研究结果对高强和超高强混凝土的研究与应用有一定的参考意义。 2100433B

物质的磁效应具有基础研究的意义，它提供了物质结构、物质内部各种相互作用以及由此引起的各种物理性能相互联系的丰富信息。例如磁光效应可用来探测磁性物质内磁性电子的跃迁及其能级；磁电效应则反映传导电子与导致宏观磁性的电子之间的相互作用。磁效应在技术应用中已经或正在获得重要应用，为各种需要提供了性能优良的新器件、新材料和新手段。 如磁-力效应与磁声效应分别用于制造电声换能器及延迟线；磁光效应被用于观察磁化强度的分布，研制磁光器件及磁光存储器件；顺磁盐或核磁的绝热退磁为获得超低温的有效手段；磁电阻效应则用于检测磁场而制成新型磁头及磁泡检测器。在工程技术上有特殊应用的恒弹性材料及低膨胀系数材料则基于磁-力效应及磁热效应,均与磁致伸缩效应有关。