结合声发射技术,针对四种缝高比(0.2、0.3、0.4、0.5)的混凝土梁试件开展了单调三点弯曲断裂试验,探究了混凝土梁的断裂特性和裂缝扩展机理,对比研究了不同缝高比对混凝土梁断裂力学特性的影响。试验结果表明,混凝土梁试件的峰值荷载会随着缝高比的增大而降低。随着缝高比的增大,试件裂缝张开口位移临界值增大,而失稳断裂韧度和断裂能均减小。加载过程中,声发射参数累计值均随缝高比的减小而增大,但平均值无明显变化规律。基于单位时间声发射撞击数的变化,将试件单调断裂加载过程划分为三个阶段,并给出了基于声发射信号强度分析的混凝土结构安全区域。

根据定量地震学中的矩张量理论，建立了裂缝扩展声发射源的力学模型及有限元模型，通过有限元计算得到裂缝扩展声发射的波形信号。利用小波变换对不同裂缝深度的声发射波形信号进行时频分析，得到不同裂缝深度的声发射波形信号的时频特征。通过研究声发射信号中零阶反对称模式成分（A0）和零阶对称模式成分（S0）的能量比，发现声发射信号的能量比EA0／ES0随裂缝深度变化具有一定规律性，能够通过能量比判断裂缝扩展的深度。

为研究麻布纤维对水泥砂浆裂缝扩展的控制效果及实用性,通过试验并结合ANSYS软件模拟,研究了麻布纤维对水泥砂浆裂纹扩展与强度的影响。结果表明:适量麻布纤维对提高水泥浆体的强度及控制裂缝的发展效果显著,具有实际应用价值;不同的麻布纤维掺量对水泥砂浆强度和裂缝的影响效果不同。

对16m长全尺寸预应力混凝土梁桥原型进行三点弯曲疲劳试验,利用数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法获得集中力作用点附近区域的变形场及应变场信息。经过200万次疲劳循环作用,研究了梁体侧面裂缝的萌生、成核、扩展机理。试验结果表明,主裂缝由次裂缝诱发萌生,主裂缝随疲劳循环次数而扩展,50万次之前的扩展速率明显大于50万次以后的扩展速率。随着主裂缝的扩展,次裂缝略有闭合。疲劳荷载不超过设计荷载时,钢绞线具有较好的拉结作用,预应力混凝土梁裂缝开展缓慢稳定,有明显的刚度退化。与传统电测法相比,DIC方法可准确观测全场裂缝扩展过程,可应用于对预应力桥梁的分析研究。

由混凝土裂缝的扩展过程,建立了不同几何尺寸混杂纤维混凝土增强作用的物理模型,并用试验结果进行了验证。结果表明,模型与试验结果是一致的,可为几何混杂纤维混凝土的材料设计提供一定的理论基础。