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一、引言

岩石混凝土类材料作为我们日常建筑生活中一种典型的建筑材料，通常处于各种复杂多样的环境条件中，加之本身复杂的力学属性，其承载能力及破坏机理就更不好准确把握。目前国内外对相关材料的力学属性已有一定研究，徐世烺教授以及Reinhardt教授，通过线弹性断裂力学，考虑作用在裂缝过程区上粘聚力的作用，依据裂缝扩展进程的3个部分:初始起裂阶段、稳定扩展阶段和失稳破裂阶段，得出了混凝土非线性断裂模型—双K断裂模型。

二、尺寸效应模型

Carpinteri和Bazant等学者认为，对于尺寸效应现象，应该采用断裂力学中能量释放的理论进行解释。Bazant提出了基于断裂力学能量释放理论的混凝土强度尺寸效应律，其应力计算公式见(1)式

(1)

公式(1)中，fu为材料基准强度，d为结构尺寸，为基本尺寸，B和为对方程(1)进行线性回归得出的尺寸效应参数。

三点弯曲梁法是国际上应用最广泛的试验方法[1]-[5]，三点弯曲试件模型在受集中荷载时，整个梁体上部受压，下部受拉，我们研究时就可以根据研究方向选定所要关注的部分。相对而言，三点弯曲梁试验在试件制备和模型适用方面有着天然的优势。

三、不同尺寸三点弯曲梁加载试验及强度分析

(一)试验方法

本次试验采用DWM万能试验机，通过设计试样进行相关三点弯曲梁试验，搜集应力—应变关系曲线、力—变形关系曲线，并记录峰值应力，对比不同尺寸的三点弯曲梁的承载能力的变化，进而分析三点弯曲梁的尺寸效应。

(二)试件制作

依照试验所设定尺寸的变化制作试样，划为3组试件，每组各有3个，总共9个试件。各个试件的编号及尺寸长150mm宽50mm高36.5mm，长150mm宽50mm高32.5mm，长150mm宽50mm高30mm，且每个试件都保持其高跨比为4不变。所有试件均采用同一种配合比，砂胶比为2：1，水泥与石膏比为9:1。经过试验测得该配合比下龄期为14天的立方体试件抗压强度为1.78Mpa，抗拉强度为1.0Mpa，弹性模量为53 Mpa，泊松比为0.25。

(三)加载结果

本次试验的三组混凝土试件高度分别为30 mm,32.5 mm,36.5 mm。实验最大应变分别为：0.62、2.6、0.35、1.64、0.05、1.35、0.35、2.56、2.61(%)。

(四)结果分析

从应力-应变图像和力-变形图像以及试验的加载结果可知，试件的抗弯强度和最大负荷均随着试件高度的减小而减小。且试件的高越大，越能展示断裂过程区在断裂过程中的影响[6]-[8]。在加载初期，荷载增大裂缝张口位移增大，且荷载与裂缝张口位移成线性关系。这个现象正是反映了岩石混凝土材料的弹性性质；当荷载增大到某一时分时，梁体底部跨中薄弱部位的混凝土由于应力集中而开裂，发生微裂缝，力—变形曲线和应力应变曲线都出现微小拐点。此现象表明了岩石混凝土材料具有塑性性质；之后位移继续增大，荷载与裂缝张口位移呈现非线性关系；接下来，荷载持续增加达到极限值后，混凝土结构产生失稳破坏。

随梁高度的增加，裂纹的裂缝扩展量与梁高度的比值不断降低，梁截面上塑性区尺寸与非开裂区尺寸的比值随梁高度的增加在不断减小，说明随梁高度的增加，相对塑性区尺寸减小，塑性的影响降低，导致梁的破坏形式趋于脆性破坏，即在保证跨高比不变的条件下，随着尺寸的增加其承载能力会增加，但强度会降低。

四、结论

通过不同尺寸的岩石混凝土梁三点弯曲试验，得出以下结论。对于尺寸变化的岩石混凝土试件来说，随着试件尺寸的增大，它的承载能力增加，但它的强度降低。它的强度之所以会随着尺寸的增大而降低，这是因为尺寸越大的构件，它的结构结构的破坏越倾向于脆性破坏，而脆性破坏往往不能充分发挥材料的强度。混凝土尺寸增加，则其相应的断裂带高度也会增加，高度的增加使得混凝土断裂时需要消耗更多的能量，需要的外荷载越多，自然承载能力也越高。