约束环形试验已被广泛地用于评价混凝土的抗裂性能。然而，传统环形试验约束不足的问题始终没有得到很好地解决，导致试验中可能出现试件不开裂的现象。此外，仍然缺乏一套系统的理论体系来解释环形试验的开裂机理及其影响因素。因此，本项目提出了一种新颖的椭圆环试验，并基于断裂力学理论系统地分析了圆环/椭圆环试验的开裂机理及其影响因素。本项目的主要研究内容及结论如下： （1）提出基于断裂力学的数值方法模拟环形试验的破坏过程，通过引入虚拟温度场模拟混凝土的收缩作用，耦合钢环与混凝土环之间的相互作用，基于虚拟裂缝模型和缝尖应力强度因子为判据的裂缝扩展准则分析环形试件裂缝起裂与扩展全过程。试验测得的开裂时间与数值模拟吻合良好，验证了本研究提出的数值方法的合理性。 （2）分别研究了混凝土厚度37.5mm、75mm，钢环厚度12.5mm、19.5mm的一系列圆环、椭圆环试件的开裂时间与裂缝扩展过程。研究表明，37.5mm厚的环形试件试用均匀收缩假设，裂缝由内侧起裂向外侧扩展；75mm厚的环形试件应考虑径向湿度梯度，裂缝由外侧起裂向内侧扩展；长短轴比为2:1的椭圆环约束作用较强，椭圆环的优势随着混凝土环厚度的增加而减弱；此外，试验中钢环压应变的突然回滞代表着裂缝的失稳扩展。 （3）分别研究了干燥方式和混凝土强度对开裂机理的影响。高度方向不均匀收缩对开裂过程有显著影响，裂缝出现在截面的左上和左下角，起裂后即向右贯通形成水平裂缝，上下水平裂缝逐渐向中间扩展直到裂缝贯通整个截面；进行了C30、C50、C80混凝土环形试验，试验和模拟结果表明，随着混凝土强度的提高，钢环约束作用提高并且约束环形试件开裂时间缩短。 （4）定义了椭圆环试验约束度的概念，采用数值模拟的方法计算了长短轴比为2:1的椭圆环约束度，并拟合得到考虑混凝土材料性能、试件几何尺寸的约束度表达式。对已知约束度的混凝土结构，提出椭圆环试验的限制收缩试验设计方法。 本项目的研究能为我国评定早龄期混凝土抗裂标准试验方法提供参考。 2100433B