破断强度混凝土的断裂破坏过程

混凝土断裂力学就是在此要求下产生的一门新兴学科，主要研究含裂缝体的混凝土材料和混凝土结构的破坏过程以及裂缝传播规律，建立断裂准则，探讨如何控制和防止混凝土结构断裂破坏的措施。破坏的含义十分复杂， 一般是指在研究对象这一量级内的材料或体系丧失承载能力。从广义上讲， 材料和结构的破坏失效形式有多种，其中主要可以列举为两类: 塑性流动和断裂。断裂是由于新裂纹萌发或已存裂纹的扩展而引起的一个破坏过程。混凝土是典型的非均匀材料，其中含有微裂纹，甚至有宏观缺陷，如裂纹、夹渣、气泡、孔穴、偏析等混凝土的强度、变形和破坏的性能，往往与裂纹的扩展有关对于混凝土内部结构的亚微观分析发现，混凝土在承受荷载以前存在裂纹，这些裂纹大致可以分为两种类型：随机分布的微裂纹，它在一定程度上控制着混凝土抗拉和抗压等宏观强度；方向一定的宏观裂纹，它有时使得混凝土力学性质呈现各相同性。混凝土类材料的断裂过程受控于其中原有的微裂纹，微裂纹一方面影响宏观裂纹的萌生过程，另一方面对主裂纹产生屏蔽与劣化的双重作用。混凝土的破坏是由于对象体系中潜在的各种缺陷引起的，其破坏过程实际上就是微裂纹萌生、 扩展、贯通 ，直到产生宏观裂纹，导致混凝土失稳破裂的过程 。简而言之，混凝土的破坏实质就是裂纹产生、扩展从而导致失稳的过程 。2100433B

混凝土包括素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土，由其组成的结构称为混凝土结构。混凝土作为重要的建筑材料已有百余年的历史，广泛应用于各个领域，尤其是在土木工程中 ,混凝土已必不可少。M.F.卡普兰(Kaplan)1961年应用断裂力学的概念来研究混凝土断裂而提出的假说。其要点是：水泥石中裂纹的扩展所需能量要比形成新表面的表面能大一个数量级。J.格吕克利希指出，这种过多的能量是由于在一定的应力阶段在裂纹顶端附近区域需要形成许多微裂纹所致。L.詹姆斯和E.K.克莱德指出混凝土中的原始裂纹存在于水泥石中及其与集料的界面上，并在水泥石中扩展。在集料弹性模量高于水泥石的情况下，集料对原裂纹的扩展有阻碍作用。集料与水泥石弹性模量的比值越高、原裂纹顶端离集料表面越近、集料粒度越大，集料的阻裂作用越大。用匀质材料断裂力学分析而得的混凝土断裂韧性，称为假断裂韧性。

当应力达到抗拉强度以前，整个试件变形是均匀的。但是应力达到抗拉强度时，试件变形就集中在某一薄弱区域内，这部分截面发生显著的收缩(颈缩)。颈缩部分的截面比原截面小得多，因而颈缩截面上的实际应力比按原截面计算的应力大得多。但是，以原截面计算的试件 应力达到抗拉强度后，试件就必然断裂，因而断裂强度实际工程上意义不大。在工程上常以抗拉强度代表材料的断裂应力。拉伸 断裂强度外，还有疲劳和蠕变断裂强度。前者又称疲劳强度系数，用表示，指在交变载荷循环一次后试件发生断裂的强度；后者又称持久强度，指给定温度和断裂时间下的强度。这两种断裂强度只有通过测定低周疲劳曲线和蠕变断裂曲线时给出。材料在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象称为蠕变，由这种变形而最后导致材料的断裂称为蠕变断裂。疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力，称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。

破断应力是材料的拉应力或剪应力达到极限。材料受力一旦超过强度极限，材料将会受到破坏，这里强度极限一般多指拉应力极限和剪应力极限，有时也指材料受压强度极限，如混凝土经常会因为受压强度达到极限发生破断。材料经拉伸试验时，开始断裂时在最小 横截面积上所受到的真实应力，也可以称做破断应力。一般采用无缺口的 试样经拉伸试验得到的应力值。断裂是材料受力后，在低于其本身结合强度的情况下作应力在分配，当外加应力的增加速率超过应力再分配速率时，就会发生断裂，无任何先兆。

学科：工程地质学

词目：抗剪断强度

英文：shear strength

释文：

抗剪断强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一 。抗拉强度很小，可以忽略不计，但可以承受一定的剪力和压力。工程实践表明，建筑物地基和土工建筑物的破坏绝大多数属于剪切破坏、例如，建筑物地基的失稳,堤坝边坡的坍滑，所示，都是沿某一些面上的剪应力τ超过土的抗剪温度τf所造成；室内试验也表明，土样的破坏大多数是剪切破坏