1、第40 卷第5期2023年9月建筑科学与工程学报Journal of Architecture and Civil EngineeringVol.40No.5Sept.2023引用本文：邱璐璐，刘晓斐，周鑫，等.多级循环加卸载混凝土损伤特征及声学研究 J.建筑科学与工程学报，2 0 2 3，40（5）：43-51.QIU Lulu,LIU Xiaofei,ZHOU Xin,et al.Research on damage characteristics and acoustics of concrete under multi-stage cyclic loading andunloading
2、JJ.Journal of Architecture and Civil Engineering,2023,40(5):43-51.D0I:10.19815/j.jace.2022.02026多级循环加卸载混凝土损伤特征及声学研究邱璐璐1-2,刘晓斐1-2,周鑫1-2，王笑然1-2,张思清1.2（1.中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室，江苏徐州2 2 1116；2.中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州2 2 1116)摘要：为研究多级循环加卸载下混凝土损伤声学前兆响应及失稳破坏机理，构建了多级循环加卸载混凝土损伤声学试验系统，试验全程借助声发射监测技术，测试分析了不同加卸载幅度（2-
3、4-6-8MPa，3-6-9-12 M Pa)下混凝土的力学特性、损伤演化特征及声学前兆响应规律，揭示循环加卸载条件下混凝土试样的损伤破坏机理。结果表明：多级循环加卸载下混凝土变形破坏过程可分为初始压密、弹性变形、扰动损伤、塑性变形和失稳破坏阶段，循环加卸载幅度为2-4-6-8 MPa时造成的累积损伤不会破坏混凝土试样，而幅度为3-6-9-12 MPa时可破坏试样；多级循环加卸载会加速高应力状态下混凝土试样损伤破坏过程，增大其内部所积聚的能量，致使微破裂事件增多、声发射振铃计数更加活跃，且加卸载幅度越大试样破坏过程越剧烈，最终破裂也越严重；在多级循环加卸载阶段，声发射时频参数表现出明显的Kai
4、ser效应；试样破坏前其声发射时频参数会出现突增现象，并与加卸载幅度呈正比关系；声发射6 值在临近应力峰值阶段呈下降趋势，预示着主破裂的来临，在试样发生主破裂后快速下降直至最低值。关键词：混凝土；多级循环加卸载；力学特性；声学前兆；声发射6 值中图分类号：TU528Research on damage characteristics and acoustics of concrete underQIU Lulu*,LIU Xiaofei2,ZHOU Xin-,WANG Xiaoran-2,ZHANG Siqingl-?(1.Key Laboratory of Gas and Fire Cont
5、rol for Coal Mines,Ministry of Education,China University ofMining and Technology,Xuzhou 221l16,Jiangsu,China;2.School of Safety Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,Jiangsu,China)Abstract:In order to study the acoustic precursor response and instability failure mechan
6、ism ofconcrete damage under multi-stage cyclic loading and unloading,a multi-stage cyclic loading andunloading concrete damage acoustic test system was constructed.The mechanical properties,damage evolution characteristics and acoustic precursor response laws of concrete under differentloading and u
7、nloading amplitudes(2-4-6-8 MPa,3-6-9-12 MPa)were analyzed by using acousticemission monitoring technology throughout test,and the damage failure mechanism of concretesamples under cyclic loading and unloading conditions was revealed.The results show that the收稿日期：2 0 2 2-0 2-13基金项目：国家自然科学基金项目（52 17
8、42 18，52 2 2 7 90 1）通信作者：刘晓斐（198 1-），男，工学博士，教授，博士生导师，E-。文献标志码：Amulti-stage cyclic loading and unloading文章编号：16 7 3-2 0 49（2 0 2 3)0 5-0 0 43-0 944deformation and failure process of concrete under multi-stage cyclic loading and unloading can bedivided into initial compaction,elastic deformation,multi
9、-stage cyclic loading and unloadingdamage,plastic deformation and instability failure stage.The cumulative damage caused by thecyclic loading and unloading amplitude of 2-4-6-8 MPa can not destroy the concrete sample,whilethe amplitude of 3-6-9-12 MPa can destroy the sample.The multi-stage cyclic lo
10、ading andunloading can accelerate the damage and failure process of the concrete sample,increase theenergy accumulated inside the sample and the number of micro-fracture events,make the acousticemission ring count more active.The larger the loading and unloading amplitude,the more severethe failure
11、process and the final rupture degree of the sample.The multi-stage cyclic loading andunloading stage has obvious Kaiser effect.Before the sample is destroyed,the acoustic emissiontime-domain and frequency-domain parameters will have a sudden increase,which is proportionalto the loading and unloading
12、 amplitude.Near the stress peak stage,the acoustic emission b-valueshows a downward trend,indicating the arrival of the main rupture.After the stress peak,theconcrete sample has a main rupture,and the acoustic emission b-value rapidly drops to the lowestvalue.Key words:concrete;multi-stage cyclic lo
13、ading and unloading;mechanical property;acousticprecursor;acoustic emission b-value0 引 言混凝土材料在桥梁等工程建筑中被广泛使用，桥梁除承受设计的荷载外，有时还会承受超载等循环加卸载作用。由于桥梁自身的老化，因受到超载等循环加卸载作用而发生的失稳破坏及塌灾害事故屡见不鲜 1-5。近年来发生的桥梁塌事故越来越多，仅2 0 2 0 年就有8 3起，并且原有的桥梁也在不断老化，桥梁的安全稳定性监测和损伤评估呕需得到更大的关注。因此通过开展本试验来研究多级循环加卸载下混凝土力学性能及其失稳破坏前兆，对桥梁安全稳定性评
14、价及失稳预警具有重要意义 6 。近年来，动静荷载作用下混凝土的力学特性及损伤过程受到了大量学者关注，并取得了丰硕的研究成果。李洪亚等7 对砂岩进行多级循环加卸载试验，研究得到了不同频率下的加载应力峰值大于破坏荷载的2 8%时其弹性模量与即时荷载呈线性关系；李志成等 8 对盐岩进行三轴循环加卸载试验及全过程声发射监测试验，探究了盐岩的声发射特征。下静武等9通过进行不同橡胶掺量的带缺口混凝土棱柱体的单轴拉伸破坏试验，分析得出橡胶掺量在20%以下时强度降低速率较快，在大于2 0%时其强度下降减缓；刘娟红等 10 1通过不同种类混凝土单轴加卸载试验，研究了混凝土的能量耗散和释放过程；徐松林等 11分析
15、了混凝土材料在不同真三轴静载条件下的动态压缩性能；郑丹等 12 1通过分析混凝土建筑科学与工程学报试件内部的真实应力，探讨了荷载作用下惯性和黏性对混凝土性能的作用原理;Chen等 13 研究了不同初始静荷载水平下混凝土在动态高幅循环荷载作用下的行为；Huang等 14通过施加早期扰动，分析了荷载加卸载对混凝土宏观力学性能的作用机制。受载混凝土损伤破坏过程中会向外界释放高频低幅值的弹性波，称为声发射（Acoustic emission，AE)15。R u s c h 首次将声发射技术应用于混凝土中，并指出混凝土材料Kaiser效应的适用情况 16 ；王笑然等 17 通过对声发射波形的深入挖掘可以
16、精确感知混凝土结构的内部损伤时空演化过程，进而揭示受载混凝土的失稳机理；董陇军等 18 分析声发射能级频次分布和波形频谱变化两类指标在岩石破坏过程中表现出的阶段性特征，给出基于多元声发射指标的岩石失稳评估预警建议；Du等 19 借助声发射技术研究了混凝土在准静荷载作用下的力学行为和破坏机制；赖于树等 2 0 从声发射信号频率变迁与裂纹扩展关系角度阐释了混凝土破坏机理；Fan等 2 1基于动态单轴张力下混凝土试样的声发射特性，探析了混凝土的动态性能和破坏机理；Behnia等 2 2 阐述了声发射技术在混凝土结构健康监测中的应用；Wang等 2 31研究了分级加载条件下混凝土声发射时-频-空多参量
17、联合时变响应特征，推演了试样损伤场的时空响应规律，结合纤维束模型定量解释了混凝土损伤的应力-时间双重累积效应。上述研究加深了荷载作用下混凝土的损伤力学2023年第5期特征及声发射响应规律的认识，但处于高应力状态下，多级循环加卸载对混凝土结构的劣化作用机理、损伤表征及失稳前兆规律等方面仍需进一步研究。基于此，本文通过对高应力状态下的混凝土施加多级循环加卸载来模拟桥梁等混凝土结构受到的加卸载作用，构建多级循环加卸载混凝土损伤声学试验系统，全程借助声发射技术，分析了多级循环加卸载下混凝土的力学特性、声发射特征参数变化规律及其损伤演化机制，揭示了多级循环加卸载对混凝土损伤的作用机理，并使用6 值理论方
18、法评价混凝土损伤演化过程，研究结果可为混凝土结构稳定健康监测、破坏前兆特征识别及其损伤状态评估提供理论和试验依据。1试验系统及方案1.1试样准备试验所用混凝土试样的尺寸约为10 0 mm100mm100mm，具体参数见表1、2。水泥采用P.042.5硅酸盐水泥，粗骨料选用粒径为52 5mm的碎石，细骨料选用水洗河砂，设计强度等级为C25。通过对其中3块混凝土试样进行30 0 Ns-1的单轴加载，测得其单轴抗压强度分别为2 5.2 1、28.55、2 7.56 MPa，平均单轴抗压强度为2 7.11MPa,符合混凝土强度检验评定标准（GB/T501072019)规定，试样参数见表1。振捣装模，2
19、 4h成型后将试样从模具中取出放于室内自然养护2 8d；养护完成后，对试样贴上标签并放在干燥通风处进行3个月的自然干燥。表1混凝土试样单轴抗压强度参数Table 1 Uniaxial compressive strength parameters ofconcrete samples单轴加单轴抗平均抗试样试样尺寸质量/g载速率/压强度/压强度/编号(N s-1)99mmX1021mmX101 mm100mmX9922.156mmX98 mm100 mmX1013mmX 99 mm1.2试验系统试验系统主要包括加载系统、声发射系统，如图1所示。加载系统由伺服控制压力机和计算机控制程序系统构成，最
20、大施加荷载可达30 0 0 kN,通过编程可实现对混凝土试样进行单轴分级加载和多级邱璐璐，等：多级循环加卸载混凝土损伤特征及声学研究信号屏蔽室前置放大器压机控制系统声发射探头声发射采集仪加载控制系统声发射探头Fig.1Experimental system循环加卸载。声发射系统采用美国物理声学公司Micro-IIDigital AE 主机,配套 Rock Test for Ex-press-8软件能实时采集声发射参数（事件计数、能量、主频、幅值等），本次试验前置放大倍数和门槛值都设置为40 dB,采样率为1MSs-1。1.3试验方案混凝土试样共9 块，分为3组试验，试样具体参数见表2。对试样正
21、式加载前先施加50 0 N的预应力，以保证试样与压机充分接触并固定。第1组试验：先进行单轴分级加载，荷载施加速率为50 0Ns-1,每级荷载施加时间为10 0 s,应力恒载时间MPaMPa2158300300216030045工业相机伺服压力机冷光源混凝土试样(a)试验系统现场图SANS伺服压力机声发射测试系统声发射探头布置示意图(b)试验系统示意图图1试验系统为10 0 s，一直循环加载至试样失稳破坏，记录下应25.21力峰值都约为2 0 MPa。第2 组试验：先进行单轴分级加载6 0 0 s时加载至15MPa（应力峰值的7 0%28.5527.1127.56混凝土试样前置放大器80%），再
22、进行2-4-6-8.MPa多级循环加卸载（2 MPa即以50 0 Ns-1的荷载施加速率用40 s加载至17MPa，以50 0 Ns-1的荷载卸载速率用8 0 s卸载至13MPa,再以50 0 Ns-1的荷载施加速率用40 s加载至15MPa，此16 0 s为1个循环，每级荷载加卸载用8 0 0 s进行5个循环；此后4、6、8 MPa分别以10 0 0、150 0、2 0 0 0 Ns-1荷载加卸载速率用800s进行5个循环，类似2 MPa加卸载过程），循46试样组号试样编号波速/(kms-1)13.4721234256738环加卸载过程中若试样发生破坏，试验结束；循环加卸载后试样若不破坏继续
23、进行50 0 Ns-1的单轴加载，直至试样破坏。第3组试验：先进行单轴分级加载，6 0 0 s时加载至15MPa，再进行3-6-9-12 MPa多级循环加卸载（3MPa即以50 0 Ns-1的荷载施加速率用6 0 s加载至18 MPa，以50 0 Ns-1的荷建筑科学与工程学报表2 混凝土试样参数Table2Parameters of concrete samples试样尺寸98 mmX101 mmX100 mm3.42599 mmX100 mmX98 mm3.571101 mmX101 mmX99 mm3.42598mmX99mmX101 mm3.57199 mmX100 mmX97 mm3
24、.571100 mmX99 mmX97 mm3.78897 mmX101 mmX98 mm3.472101 mmX100 mmX99 mm2023年质量/g单轴分级加载速率/（Ns-1）21552154216021562161216521552162352821147循环加卸载/MPa5005005002-4-6-83-6-9-121试样2试样3*试样载卸载速率用12 0 s卸载至12 MPa，再以50 0Ns-的荷载施加速率用6 0 s加载至15MPa，此240s为1个循环，每级荷载加卸载用12 0 0 s进行5个循环；此后6、9、12 MPa分别以10 0 0、150 0、2000Ns-1
25、荷载加卸载速率用12 0 0 s进行5个循环,类似3MPa加卸载过程），循环加卸载过程中若试样发生破坏，试验结束（第3组的3#标准试样在18 6 0 s发生破坏，即进行6 MPa第1个循环的加载过程中发生破坏，故没有此后的9、12 MPa的循环加卸载过程；循环加卸载后试样若不破坏继续进行50 0 Ns-1的单轴加载，直至试样破坏。最后每组试样各取其中的一个标准试样进行编号，第1组的标准试样编号为1#，第2 组的标准试样编号为2#，第3组的标准试样编号为3#。2多级循环加卸载下混凝土力学特性多级循环加卸载条件下混凝土试样的典型应力-应变对比关系如图2(a)所示，循环加卸载试样的变形破坏过程主要分
26、为5个阶段，如图2（c）、（d)所示。由图2 可知：(1)初始压密阶段I。此阶段混凝土试样的应力都随着应变的增加而缓慢上升，1#试样相对2#、3#试样上升的更缓慢，表明施加的预应力使试样内部原始裂隙压实闭合及其应变快速增大 2 4，1#试样表面相对更脆弱，故应变增加得更快。(2)弹性变形阶段。应力随着应变线性增大，应变上升速度明显增快，此阶段试样内部原始裂隙尺寸被挤压的更小并有新裂隙不断出现，应变稳定1301(a)应力-应变对比关系25ILIVV2015105035IIIIV28211402520/151050Fig.2Typical stress-strain curves2应变/10 21
27、2应变/10 2(b）1试样应力-应变关系V12应变/10-2(c）2*试样应力-应变关系IIV12应变/10 2(d）3 试样应力-应变关系图2 典型应力-应变曲线74347334第5期增大。(3)循环加卸载损伤阶段。此阶段循环加卸载使混凝土试样内部不断进行着压缩和压力释放，对混凝土造成的损伤在逐渐积累，不断有新裂隙出现使试样内部残余应变不断叠加，残余应变是不可恢复的，故随着每级循环加卸载的进行应变都会缓慢增加；伴随着新裂隙的出现，其内部能量也得到一定释放，每级循环加卸载后使试样内部能量总量不断减小；2#试样应力未在循环加卸载的过程中发生突变，在之后单轴加载中发生突变，表明2-4-6-8MP
28、a幅度的循环加卸载使试样内部积聚的能量在其能承受的极限能量范围内，造成的累积损伤不会使试样破坏。(4)塑性变形阶段IV。此阶段试样新裂隙加快出现，内部裂隙不断扩展交叉、汇集形成宏观裂隙，残余应变加快累积使混凝土试样损伤程度不断加重。3#试样应力在6 MPa加卸载的过程中就发生突变，表明进行3-6-9-12 MPa幅度的循环加卸载时，3-6 MPa的循环加卸载使试样内部积聚的能量超过了试样的承受极限，最终其累积损伤造成试样破坏。(5)失稳破坏阶段V。此阶段应力发生突变开始突降，试样的承载能力大幅度下降，内部大量裂纹聚集交汇，最终扩展贯通形成破裂。3多级循环加卸载下的混凝土损伤声学响应3.1声发射
29、时域响应多级循环荷载加卸载下混凝土声学时域响应特征如图3所示。开始阶段事件计数、能量大量出现，事件累计计数突增，通过声发射信号激增点可以推断该点前后试样内部裂纹的尺寸和扩展速率发生了显著变化 2 5，表明施加预应力后试样脆弱的表面发生破裂，试样原始裂隙开始压密；随着应力线性增大，混凝土试样内部快速聚积更大的能量，加剧了试样损伤，使试样原始裂隙更压密，并有新裂隙出现，故事件计数、能量及事件累计计数出现线性增加；应力恒载阶段事件计数和能量呈线性下降，事件累计计数上升很慢，此阶段混凝土试样内部原始裂隙基本不再扩展延伸，释放的能量不断减小。荷载循环加卸载会使试样发生弹塑性变形以及出现部分细小裂纹 2
30、6 ，不断压紧混凝土试样内部原始裂隙，加快原有裂纹扩展延伸出新裂纹，使事件计数及能量大致线性增加，声发射信号不断加强；随着邱璐璐，等：多级循环加卸载混凝土损伤特征及声学研究计数能量20F150F15100F1o505F0L3630F24F.01/+818F612F46FoL2520?.01/燥4325(c）单轴分级加载及3-6-9-12 MPa循环加卸载图3多级循环加卸载混凝土声学时域响应特征Fig.3TTime-domain response characteristics of concreteAE under multi-level cyclic loading and unloadin
31、g荷载加卸载的进行，试样内部部分弹性变形开始恢复及积聚的能量得到一定释放，因此事件计数和能量线性减少，声发射信号不断减弱。2#试样和3#试样循环加卸载阶段的声发射信号明显比前期单轴分级加载阶段的声发射信号弱，随着同级循环加卸载的进行，声发射信号逐渐减弱，在加载应力上升的过程声发射信号逐渐增强，在加载应力下降的过程声发射信号逐渐减弱，表明多级循环加卸载阶段具有明显的Kaiser效应声发射Kaiser效应是由于混凝土内部裂纹的形成和扩展引起的，只有当施加的荷载超过历史荷载水平时，声发射信号才能再次出现 2 7 。事件计数和能量在临近应力突变阶段出现持续突增，在应力突变时上升至峰值，因为此阶段试样内
32、部小裂纹不断扩展交汇成大裂纹，造成大量的破裂事件发生和能量释放，但内部积聚的总能量不断增大致使在应力峰值时达到试样的承受极限，大裂纹瞬间扩展贯通为主破裂面，导致混凝土破坏。1#试样破坏时的事件计数、事件累计计数及能量均小于2#、3#试样；表明循环加卸载可以加重混凝土试样4725200012斤10(b）单轴分级加载及2-4-6-8 MPa循环加卸载6r计数一累计计数一应力5F5007180累计计数135应力904502004006008001000时间/s(a）单轴分级加载计数能量累计计数应力10002000300040005080时间/s能量100015002000时间/s7201510507
33、57204(s32076(s542015107201510548内部的损伤，增大其内部所积聚的能量，造成试样产生更多的裂纹，破坏时释放更大的能量；2#试样加载至破坏的时间明显比3#试样加载时间长，2#试样破坏时事件累计计数小于3#试样破坏时事件累计计数，表明荷载循环加卸载幅度越大，试样破坏的越快且破坏程度越为严重。3.2声发射频域响应多级荷载循环加卸载下混凝土的损伤过程中，典型的声发射波形如图4（a)所示。FFT是离散傅里叶变换(DFT)的快速计算方法，对于一个长度为N的有限长序列,其N点的DFT为N-1X(k)=Za(n)e-iukn=0令则X(k)=n=0对时域波形进行离散傅里叶变换，其频
34、谱特征如图4(b)所示。AE信号频率变化取决于裂纹尺寸的变化，并与破裂尺度呈负相关，即小尺度破裂将产生高频声发射信号，反之亦然 17。0.3r0.2F0.10-0.1F-0.2-0.350900r750/600450F300150图4典型声发射波形及其频谱Fig.4Typical waveform and spectrogram of AE提取混凝土受载全程中声发射信号主频及其幅值，结果如图5所示。可以看出，混凝土试样在初始压密阶段幅值和频率都出现了突增，但总体值相对较小，这是由于此阶段混凝土内部进行着原始裂隙建筑科学与工程学报2520aN/4T1510350kN-1(1)W=e-iuk(2)
35、N-1(n)W0kN-1(3)256512时间/us(a)声发射波形100200频率/kHz(b)声发射频谱2023年300ZHX/王200100千州30200400时间/s(a）单轴分级加载302520tit100O3210110002000时间/s(b）单轴分级加载及2-4-6-8 MPa循环加卸载25400300ZH/丰202001510004103/768102430040060030005001000时间/s(c）单轴分级加载及3-6-9-12 MPa循环加卸载主频信号幅值图5多级循环加卸载混凝土声学频域响应特征Fig.5Frequency spectra parameters of
36、 concrete AEunder multi-level cyclic loading and unloading500压实，发生的都是小破裂事件。单轴分级加载阶段应力线性增大使试样内部原始裂隙不断被压紧，并使原有裂隙扩展延伸出新裂隙，因此在此阶段有高幅值信号密集连续出现且信号总量呈增加趋势；在应力恒载阶段试样内部裂隙停止扩展延伸，破裂事件很少发生，故主频和幅值很低。多级循环加卸载阶段声发射主频和幅值相对单轴分级加载阶段的分布稀疏且值较低，可知此阶段试样内部发生的破裂80040002一015002000应力10001400300ZHX/王20050000第5期事件相对较少。循环荷载施加阶段试
37、样受到的压力逐渐增大，造成破裂事件增多、声发射活动增强、主频和幅值逐渐增大；循环荷载卸载阶段压力逐渐减小使试样内部部分弹性应变得到恢复，声发射活动逐渐变弱，主频和幅值逐渐减小。试样在临近破坏阶段主频和幅值大量出现且值持续增加，在应力突变时主频和幅值达到最大值，表明此阶段高幅值破裂事件加速发生，应力突变时高幅值事件发生速度达到峰值；1#试样相对2#、3#试样其主频和幅值普遍较小，3#试样相对2#试样其主频值和幅值普遍更大，表明多级荷载循环加卸载会加剧试样的破裂及增强声发射活动，且多级循环加卸载幅度越大，其声发射主频和幅值普遍越高。3.3声发射震级-频次统计关系6值理论本先用于地震领域研究，今在岩
38、石混凝土等材料也有了广泛应用，把混凝土受力破坏中的声发射事件当作地震活动（微震），Guterberg-Richter通过计算幅值分布斜率即6 值统计声发射事件的幅值分布规律，其表达式为lg(N)=a-blg(A)式中：N为声发射信号峰值幅值大于A的累计声发射事件数；a为常数；6 为不同幅值的声发射事件分布斜率，可以用来表征材料的破裂尺度情况，当6 值较大时表示声发射事件中幅值较大的事件数所占比例较小，以小破裂为主；当6 值减小时，表示幅值较大的事件所占比例增大，大破裂增多 2 8 。破裂事件震级-频次分布的6 值关系如图6 所示。试样在初始压密阶段6 值维持在较高值，表明此阶段混凝土试样开始出
39、现低能量声发射事件，以小破裂为主。在临近应力峰值阶段6 值会密集出现且呈快速下降趋势，表明此阶段混凝土内部小裂纹不断扩展延伸并交汇成大裂纹，高幅值声发射事件不断发生，幅值较大的事件所占比例逐渐增大。应力峰值之后6 值快速下降，高幅值声发射事件加快发生，混凝土内部大裂纹瞬间扩展贯通为破裂面。3#试样在开始施加3MPa循环加卸载阶段，其6 值就出现快速下降现象，表明其内部小裂纹不断扩展交汇成大裂纹，之后6 值慢慢降低，3#试样内部大裂纹不断增多，最终扩展贯通为破裂面，导致试样破坏。4结 语(1)多级循环加卸载下混凝土变形破坏过程可主要分为5个阶段：初始压密、弹性变形、循环加卸邱璐璐，等：多级循环加
40、卸载混凝土损伤特征及声学研究600时间/s(a）单轴分级加载35斤应力30值2520151050(b）单轴分级加载及2-4-6-8 MPa循环加卸载2520F15（4)10(c）单轴分级加载及3-6-9-12 MPa循环加卸载图6 震级-频次分布的b值关系Fig.6 b-value relationship of magnitude-frequencydistribution载损伤、塑性变形及失稳破坏阶段。不同循环加卸载幅度对高应力状态下混凝土试样造成的影响不同,2-4-6-8 MPa幅度的循环加卸载造成的累积损伤不会使混凝土试样破坏，而3-6-9-12 MPa幅度的循环加卸载造成的累积损伤会
41、使试样破坏。（2)循环加卸载会加重混凝土的损伤，增加其微破裂事件数量，增大内部所积聚的能量，并会使混凝土破坏时释放更大的能量且破裂更为严重；循环加卸载幅度越大试样破坏得越快且破坏程度越为严重。(3)循环加卸载阶段声发射主频和幅值相对单轴分级加载阶段的主频和幅值分布较稀疏且值较低；混凝土试样破坏前声发射时频参数会出现突增现象，且循环加卸载幅度越大时频参数的突增现象越明显，时频参数在应力突变时达到峰值，此后慢慢减小。多级循环加卸载阶段具有明显的Kaiser效应：声发射信号随着同级荷载循环加卸载的进行逐4925r72.5应力20值1510502.01.51.00.5020040010002000时间
42、/s应力6值400800时间/s8003000400012001600100072.011.51.010.50500072.52.01.51.00.50200050渐减弱，在加载应力上升阶段发射信号逐渐增强，在加载应力下降阶段声发射信号逐渐减弱。（4）混凝土试样在初始压密阶段6 值都维持在较高值；3#试样在开始施加3MPa荷载加卸载阶段其内部小裂纹就不断扩展交汇成大裂纹，之后大裂纹不断增多，最终扩展贯通为破裂面；在临近应力峰值阶段6 值会密集出现且呈快速下降趋势，应力峰值之后6 值更快速下降直至最低值，对混凝土的损伤评估及失稳预报具有理论参考价值。参考文献：References:1郑元勋，郭慧
43、吉，谢宁.基于统计分析的桥梁塌事故原因剖析及预防措施研究J.中外公路，2 0 17，37(6):125-133.ZHENG Yuanxun,GUO Huiji,XIE Ning.Cause anal-ysis and preventive measures of bridge collapse acci-dent based on statistical analysisJJ.Journal of China&.Foreign Highway,2017,37(6):125-133.2 赵少杰，唐细彪，任伟新.桥梁事故的统计特征分析及安全风险防控原则 J.铁道工程学报，2 0 17，34（5）：
44、59-64.ZHAO Shaojie,TANG Xibiao,REN Weixin.The sta-tistical characteristics analysis of bridge accidents andprevention principle of security riskJ.Journal ofRailway Engineering Society,2017,34(5):59-64.3桂志敬.美国明尼苏达州钢架拱桥塌事故回顾J.中外公路，2 0 12，32(2)：138-140.GUI Zhijing.Review of collapse accident of steel t
45、russarch bridge in Minnesota,USAJJ.Journal of China&.Foreign Highway,2012,32(2):138-140.【4林广元.韩国汉城一座桥梁的塌事故 J.国外桥梁，19 9 5,2 3(3)2 2 5-2 2 6.LIN Guangyuan.The collapse of a bridge in Seoul,South KoreaJJ.Foreign Bridges,1995,23(3):225-226.5王跃年，胡海波.明尼阿波利斯市州际公路I-35W大桥塌事故调查 J.世界桥梁，2 0 0 8，36（4）：6 8-6 9.WA
46、NG Yuenian,HU Haibo.Investigation on the col-lapse accident of I-35W bridge on interstate highwayin MinneapolisJJ.World Bridges,2008,36(4):68-69.6 张楚汉，金峰，王进廷，等.高混凝土坝抗震安全评价的关键问题与研究进展 J.水利学报，2 0 16，47(3):253-264.ZHANG Chuhan,JIN Feng,WANG Jinting,et al.Keyissues and developments on seismic safety eval
47、uation建筑科学与工程学报of high concrete damsJJ.Journal of Hydraulic Engi-neering,2016,47(3):253-264.7 李洪亚，杨渝南，刘杰，等.多级循环加卸载作用下砂岩变形规律试验研究 J.地下空间与工程学报，2020,16(6):1636-1645.LI Hongya,YANG Yunan,LIU Jie,et al.Experimen-tal study on deformation law of sandstone undermulti-stage cyclic loading and unloadingJ.Chine
48、seJournal of Underground Space and Engineering,2020,16(6):1636-1645.8 李志成，刘建锋，边宇，等.三轴循环加卸载过程中盐岩声发射演化特征分析 J.地下空间与工程学报，2017,13(6):1566-1572.LI Zhicheng,LIU Jianfeng,BIAN Yu,et al.Charac-teristic analysis on rock salt account emission evalua-tion in the triaxial loading and unloading processJ.Chinese J
49、ournal of Underground Space and Engineer-ing,2017,13(6):1566-1572.9 卜静武，徐慧颖，羌宇杰，等.橡胶混凝土轴拉破坏过程中声发射特性 J.建筑科学与工程学报，2 0 2 2，39(2):78-86.BU Jingwu,XU Huiying,QIANG Yujie,et al.Acous-tic emission characteristics of rubber concrete in axialtension processJ.Journal of Architecture and CivilEngineering,2022,
50、39(2):78-86.10刘娟红，周昱程，纪洪广，单轴加卸载作用下井壁混凝土能量演化机理J.煤炭学报，2 0 18，43（12）：336 4-3370.LIU Juanhong,ZHOU Yucheng,JI Hongguang.Ener-gy evolution mechanism of shaft wall concrete underuniaxial loading and unloading compressionJJ.Jour-nal of China Coal Society,2018,43(12):3364-3370.11行徐松林，王鹏飞，单俊芳，等.真三轴静载作用下混凝土的动
