混凝土材料作为一种重要的建筑材料,在土木工程领域中占据极其重要的作用,被广泛应用于房屋建筑、道路、桥梁、大坝等大型建筑中。土木工程结构领域有关研究发现,混凝土结构的破坏往往出现低应力破坏的现象,而非应力达到了材料的最大抗压强度。混凝土结构在使用过程中,除了受到结构设计时已考虑的静力荷载作用外,还承受着复杂的动荷载和重复荷载的作用,这些荷载会导致混凝土内部产生微裂缝,从而对结构的承载能力和安全性能造成不利影响。此外,研究表明,混凝土的断裂性能很大程度取决于其断裂过程区特性。因此,研究混凝土往复荷载作用下的断裂过程区特性及裂缝扩展机理,考察混凝土加-卸载过程中裂缝发展与愈合规律,建立相应的混凝土裂纹扩展、刚度退化及循环耗能机制等有着重要的意义。为了研究混凝土的往复断裂特性和裂缝扩展机理,本文首先对带预制裂缝的普通混凝土梁进行往复荷载作用下的三点弯曲试验。试验过程中,采用电子散斑干涉技术（ESPI）和数字图像相关技术（DIC）对混凝土梁试件表面位移场进行了观测。使用夹式位移计和线性传感器分别测量了混凝土的裂缝口张口位移和混凝土梁的跨中挠度。通过试验,得到混凝土梁的荷载-位移曲线、全场位移云图和裂缝发展云图,裂缝张开位移和裂缝长度、临界裂缝口张开位移（CMODc）和临界裂缝尖端张开位移（CTODc）以及断裂能和耗散能等。分析了加载历史对混凝土断裂参数及裂纹扩展的影响。试验表明:DIC技术和ESPI技术的测量结果与夹式位移计和线性传感器的测量结果比较吻合,证实了DIC技术和ESPI技术观测混凝土梁试件位移场的可行性。单调荷载作用下混凝土梁的荷载-位移曲线几乎是往复荷载作用下的荷载-位移曲线的包络线。将每个加载-卸载的荷载-位移曲线归一化后,每次加载-卸载循环可分为五个阶段,在加-卸载过程中,弹性变形响应早于非弹性变形响应。CMODc随着往复加载次数的增加而增加,而CTODc几乎保持恒定,可作为材料的基本断裂参数。累计耗散能随荷载循环次数的增加趋于恒定,可作为混凝土材料的断裂耗能指标。此外,对高强混凝土预制裂缝梁进行了往复荷载作用下的三点弯曲试验,采用ESPI技术测量试件梁的位移场。分析高强混凝土断裂过程区的裂纹扩展情况,并与普通混凝土的断裂参数进行对比,研究材料强度对往复荷载作用下混凝土名义刚度和耗散能的影响。分析表明:高强混凝土的名义最大裂缝张开位移wc为13.7μm,在加-卸载阶段同一荷载处混凝土裂缝尖端的位置无显著变化。混凝土强度对初始刚度影响较大,而当混凝土梁试件经历数个加载循环后,混凝土强度不再是影响其名义刚度的主要因素。高强混凝土的断裂能约为130.3 N/m,累计耗散能峰值为43.2 N/m,其断裂能和耗散能均高于普通混凝土。