混凝土弯曲性能存在尺寸效应现象,而经典连续介质理论无法对这一现象进行解释。Cosserat连续介质理论是在经典连续介质理论的基础上发展起来的一种更加广义的连续介质理论,它是把物体看作是由连续分布并有一定尺寸的微结构组成,考虑了微结构之间的转动,并在本构关系中引入了材料内尺度参数——内禀尺寸,从而建立起宏观尺度和细观尺度之间的联系。本文根据虚位移原理建立基于Cosserat弹塑性理论的混凝土有限元数值分析模型,模拟混凝土弯曲性能试验,将数值模拟结果与现有的试验数据做比较,研究混凝土弯曲性能尺寸效应。本文主要的研究内容如下:(1)首先通过对不同种类、不同尺寸混凝土弯曲性能试验的数值模拟,验证了考虑内禀尺寸参数的Cosserat数值解与现有的试验结果吻合良好,这说明了Cosserat弹塑性理论弥补了经典连续介质理论的不足,能够解释混凝土弯曲性能的尺寸效应现象。采用最大拉应力屈服准则,对混凝土四点弯曲和三点弯曲试验进行数值模拟,并和现有的试验数据作对比,研究确定了五种混凝土内禀尺寸的取值。(2)根据混凝土的组成材料分析了影响混凝土内禀尺寸的因素。主要研究了混凝土的强度、水灰比,含砂率,粗集料强度,骨料最大粒径,级配,龄期,这七种因素对混凝土内禀尺寸的影响。研究表明,混凝土的内禀尺寸随着混凝土强度的增大而增大。(3)研究尺寸参数对混凝土的弯曲强度、刚度的影响。结果表明,随着内禀尺寸与试件高度无量纲比值的增加,弯曲强度随之增大。即在细观层面上,随着内禀尺寸的增大,材料的弯曲强度逐渐增大;在宏观层面上,随着试件高度、跨度的增大,材料的弯曲强度逐渐降低;试件高度对弯曲强度尺寸效应影响显著,而跨度对弯曲强度尺寸效应影响不大。(4)建立带切口的混凝土有限元计算模型。研究切口混凝土弯曲性能和断裂韧性的尺寸效应。研究表明切口对混凝土的弯曲性能尺寸效应有削弱作用。