报告题目： Scale Effect Investigation on RC and HRC Beams: Ductile-to-Brittle Transitions and New Design Standards

报告人：BINEET KUMAR 博士后 (汕头大学)

时间：2026年10月19日10:00

地点：工东301

摘要：

传统设计通常采用与结构尺寸无关的配筋率作为主要控制指标，但对于准脆性混凝土结构，裂缝扩展、钢筋桥联、剪切开裂及受压区压碎等机制具有不同的尺度依赖性。本研究围绕钢筋混凝土（RC）与混合增强混凝土（HRC）梁的尺寸效应、断裂行为及延性—脆性破坏模式转变开展系统研究，通过大规模试验、非线性断裂力学建模、反分析和量纲分析，研究结构尺寸、配筋水平、钢筋面积、长细比及纤维体积分数对结构承载能力、变形能力和断裂稳定性的影响。

首先，针对无箍筋RC梁开展四点弯曲试验，系统研究纵向配筋率、梁高、恒定配筋率、恒定钢筋面积及长细比对荷载—挠度响应、裂缝演化和最终破坏模式的影响。结果表明，RC梁可在弯曲开裂、钢筋屈服、剪切主导破坏及受压区混凝土压碎之间发生明显转变。采用黏聚/重叠裂纹模型（COCM）对上述行为进行解释，并建立基于不同主导破坏机制的分阶段反分析方法，分别识别受拉断裂、钢筋屈服及受压区压碎参数。在此基础上，进一步研究RC梁最小和最大纵向配筋条件，结果表明两类配筋界限均随结构尺寸发生变化，固定配筋率不能完全反映结构的断裂稳定性。

其次，研究拓展至同时配置纵向钢筋和离散钢纤维的HRC梁。采用更新桥联裂纹模型（UBCM）分别描述混凝土基体开裂、钢纤维桥联与拔出以及纵向钢筋作用，并通过反分析识别各组成部分的力学参数。结合系统四点弯曲试验，研究钢筋配筋率、纤维体积分数及梁尺寸的耦合影响。结果表明，HRC梁的稳定开裂能力取决于钢筋和纤维两种桥联机制的共同作用，并具有明显的尺寸效应。基于无量纲脆性参数建立了断裂稳定性边界和尺寸相关的最小混合配筋条件，为钢筋与纤维的协同设计提供了力学依据。

此外，本研究还考察了GFRP筋表面几何对黏结—滑移和结构拟延性的影响，并从基础断裂力学角度分析边缘效应、缺口敏感性以及塑性塌落与脆性断裂之间的竞争关系。研究表明，延性和脆性并非仅由材料性质决定，而是由材料强度、断裂阻力、结构尺寸、配筋形式及几何条件共同控制的结构特征。总体而言，本研究建立了RC与HRC梁尺寸效应和破坏模式转变的统一断裂力学认识，并提出尺寸相关的RC最小/最大配筋条件和HRC最小混合配筋准则，为面向断裂稳定性和延性控制的结构设计提供理论与试验基础。

欢迎广大师生参加!

汕头大学土木工程博士后科研流动站

2026年10月16日