梁的受弯性能进行了试验研究和理论分析,提出了适合钢筋钢纤维高强混凝土梁的计算公式,主要内容如下: 1、阐述了钢纤维混凝土、高强混凝土、钢纤维高强混凝土的研究现状以及钢纤维增强混凝土的理论:纤维间距理论和复合力学理论,提出本文的主要研究内容及研究方法。
2、通过对本文试验梁的研究,分析了钢纤维体积率、纵筋配筋率、梁高和钢种的变化对钢筋钢纤维高强混凝土梁正截面受力性能、破坏形态、受弯承载力等的影响,提出了与钢筋钢纤维普通混凝土梁及钢筋高强混凝土梁相衔接的钢筋钢纤维高强混凝土梁正截面受弯承载力的计算公式。
3、研究了钢纤维体积率、纵筋配筋率、梁高和钢种对钢筋钢纤维高强混凝土梁开裂弯矩的影响,并与现行有关规范相结合推导了适合钢筋钢纤维高强混凝土梁的开裂弯矩计算公式。
4、对试验梁加载整个过程裂缝的发展情况进行描述和对比,探讨钢纤维体积率、纵筋配筋率、梁高及钢种对钢筋钢纤维高强混凝土梁裂缝的发生和发展以及最大裂缝宽度的影响,结合裂缝形态图对影响因素进行了分析,依据现行有关规范,给出了钢筋钢纤维高强混凝土梁的最大裂缝宽度计算公式。
5、分析了钢纤维体积率、纵筋配筋率、梁高和钢种对钢筋钢纤维高强混凝土梁荷载-挠度曲线的影响,结合我国现行有关规范,提出钢筋钢纤维高强混凝土梁刚度计算公式。
2.期刊论文卢康道.孙伟钢纤维增强混凝土抗爆性能的研究-混凝土与水泥制品2002(5
系统研究了钢纤维混凝土四个系列材料的抗爆性能,通过试验优化确定了钢纤维抗爆混凝土的合理钢纤维体积率、基体配合比、制作工艺和结构形式,为抗爆工程中应用钢纤维抗爆混凝土提供了科学依据.
3.学位论文钱晓军钢纤维混凝土基本力学性能试验研究2006
钢纤维混凝土SFRC(SteelFiberReinforcedConcrete是在普通混凝土中加入短的钢纤维而形成的一种性能优良且应用广泛的新型复合材料,钢纤维在混凝土中呈三维乱向分布,可阻碍混凝土内部微裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展,它显著提高了混凝土的抗拉、抗弯及抗剪强度,抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也有较大改善。 随着钢纤维混凝土应用领域的不断扩大,国内外学者针对钢纤维混凝土基本力学性能做了大量的研究。根据所取得的有关钢纤维混凝土的研究成果,中国工程建设标准化协会颁布了“钢纤维混凝土试验方法CECS13:89”。自该标准颁布以来,对国内外在钢纤维混凝土领域的研究起到了很好的指导作用。但随着钢纤维生产技术的革新及钢纤维产品的优胜劣汰、钢纤维混凝土的强度等级和应用范畴进一步扩大,该标准不能适应新修订的配套标准《纤维混凝土结构技术规程》
(CECS38:2004的需要,对该标准的修订完善势在必行。本试验针对原有标准中的一部分问题进行测试,为标准的修订提供科研依据。主要研究内容如下: 1.通过对边长150mm的标准立方体试件进行立方体抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验,研究了在用水量、水灰比、钢纤维纤维长径比和体积率变化条件下,砂率对薄板剪切型钢纤维增强混凝土的拌合物工作性能及立方体抗压和劈裂抗拉强度的影响规律,分析了用水量、水灰比、钢纤维长径比和体积率与砂率的相互关系,提出了薄板剪切型钢纤维增强混凝土的合理砂率取值与配合比设计及其强度计算的建议。 2.通过直接以普通混凝土配合比为基体组成,不进行基体材料的调整配制钢纤维混凝土试验,研究了在用水量、钢纤维长径比和体积率变化条件下粗骨料对薄板剪切型钢纤维增强混凝土的拌合物工作性能及立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度和弯拉强度的影响规律。结果表明:在本试验连续级配粗骨料的最大粒径为16~25mm、钢纤维长度与粗骨料最大粒径之比为1.28~2.0、钢纤维体积率为0.5﹪~2.5﹪范围内,钢纤维混凝土拌合物的坍落度随着粗骨料粒径的增大而增大,粗骨料粒径变化对钢纤维混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度和弯拉强度的影响规律基本上不受用水量、钢纤维长径比和体积率变化的影响。 3.选取国内定型生产的钢板剪切型钢纤维,研究尺寸为150×150×550mm标准棱柱体试件采用卧式和立式成型方法对混凝土中钢纤维分布形态和钢纤维混凝土弯拉强度的影响。对试件进行切片试验研究表明,钢纤维在混凝土中趋于沿垂直于成型方向分布的规律,分布特征明显
受到水泥用量、钢纤维长度和体积率的影响。对试件进行弯拉强度试验表明,钢纤维对卧式成型试件混凝土弯拉强度的增强作用大于对立式成型试件混凝土弯拉强度的增强作用。 4.通过对边长为100mm、150mm、200mm的立方体试件进行立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,边长为100×100×300mm、150×150×300mm的棱柱体试件进行轴心抗压强度试验;边长为
100×100×400mm、150×150×550mm的棱柱体试件进行弯拉强度试验,研究了在水灰比、钢纤维长径比和体积率变化条件下的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弯拉强度等力学性能指标受试件尺寸变化的影响规律,提出了相应的试件尺寸换算系数。
4.期刊论文赵顺波.赵国藩.黄承逵.Zhao Shunbo.Zhao Guofan.Huang Chengkui预应力钢纤维混凝土梁斜截面疲劳性能试验研究-土木工程学报2000,33(5
根据10根预应力钢纤维混凝土梁疲劳荷载试验结果,分析了钢纤维体积率、长径比和疲劳循环特征、循环次数等因素对预应力钢纤维混凝土梁剪压区混凝土应变、箍筋应变、斜裂缝分布形态与开展宽度以及斜截面抗疲劳破坏性能的影响规律,提出了疲劳荷载作用下预应力钢纤维混凝土梁斜载面裂缝宽度和耐疲劳能力的验算方法.
5.学位论文王占桥纤维增强与加固混凝土断裂与粘结性能2007
纤维混凝土(Fiber Reinforced Concrete,FRC是在混凝土基体中均匀掺入乱向分布的短细纤维所形成的具有较高韧性的复合材料。随着FRC材料的广泛应用,改进纤维混凝士结构的设计方法,建立合理的FRC断裂判据成为广大科学工作者关注的问题。由于纤维混凝土体系的复杂性,国内外在纤维混凝土断裂性能方面的研究还不很系统,得到的结论著别较大,尤其是随着混杂纤维混凝土影响因素的增加,混杂纤维混凝土断裂性能的研究还没有一致的结论。 纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer,FRP复合材料由于其优异的性能,使FRP加固混凝土结构的研究和工程应用在近年来得到了迅速发展。众多的工程实践和试验研究表明,FRP与混凝土的剥
离是FRP加固混凝土结构破坏的主要形态之一,是决定加同成功与否和制约预期加固成
特性,但与实际的FRP加固混凝土结构中FRP受力状况并不一致。 在混凝士基体中加入少量的纤维改善混凝土自身的特性,在本质上表现为提高了混凝土基体抵抗裂纹扩展的能力,从而可以改善其与FRP之间的粘结性能。但是这种改善作用如何评价?如何建立与FRP和混凝土粘结强度计算衔接的FRP和SFRC粘结强度的计算模式?目前还没有试验研究。 本文基于断裂力学基本理论,研究了钢纤维增强混凝土(steel fiber reinforced concrete,SFRC、钢纤维增强高强混凝土(steel fiber reinforced high-strength concrete,SFHSC、聚丙烯纤维增强高强混凝土(polypropylene fiber reinforced high-strength concrete,PPHSC和钢纤维-聚丙烯纤维混杂增强高强混凝土(hybrid steel and polypropylene fiber reinforced high-strength concrete,HFHSC的断裂性能。并利用切口三点弯曲梁粘贴FRP修正梁试验方法研究了FRP片材与混凝土以及与SFRC的粘结性能。主要研究内容如下: 1.通过13组共72个尺寸为100mm×l00min×515mm切口梁试件的三点弯曲试验,研究了钢纤维体积率(ρf和钢纤维类型对SFRC断裂韧度(K<,IC>、断裂能(G<,F>、临界裂缝张开位移
(CMOD<,C>、CTOD<,C>和转动因子r等的影响。结果表明:钢纤维的加入可以显著改善混凝土基体的断裂性能,且随着ρf的增加,SFRC断裂性能均有不同程度的提高;与铣削型和剪切波纹型钢纤维相比,切断弓型钢纤维可以极大地改善SFRC的断裂性能。SFRC及其对比组混凝土三点弯曲梁试件的裂缝开展是围绕某一点转动,当CMOD达到某一定值后,CTOD/CMOD趋于一定值,转动因子r趋于稳定,且随着ρf的增加,r有减小的趋势;钢纤维类型对r影响不显著。混凝土的r值为1.001,SFRC的r值为1.1234。基于对试验数据的统计分析,建立了与普通混凝土断裂参数计算相衔接的SFRC断裂参数计算模式和修正的SFRC断裂参数计算模式。 2.通过26组共144个尺寸为100mm×100min×515mm切口梁试件的三点弯曲试验,研究了pf、切口深度和钢纤维类型等对SFHSC的断裂韧度、断裂能、临界裂缝张开位移和转动因子等的影响,探讨了混凝土基体强度和试验方法对上述断裂参数的影响。结果表明:在高强混凝土(high-strengthconcrete,HSC中加入钢纤维可以极大地改善HSC的断裂性能,且随着ρf的增加,SFHSC断裂性能有较大幅度的提高,尤其断裂能
的提高最为显著;切口深度变化对SFHSC及其对比组HSC的K<,IC>和G<,F>影响没有共同特征;切断弓型钢纤维与铣削型和剪切波纹型钢纤维相比,可以极大地改善SFHSC的断裂性能;不同混凝土基体强度影响钢纤维效应的发挥,试验方法对试验结果的影响不显著;对应于某一切口深度,铣削型SFHSC的转动因子值趋于一定值,且r与ρf之间没有相关性,但随切口深度的增加略有增加;在试验ρf范围内,铣削型SFHSC的r为0.5013。基于试验数据的统计分析,建立了与普通混凝土断裂参数计算相衔接的适用于不同强度的钢纤维增强混凝土断裂参数的计算模式和改进的计算模式;计算结果表明:改进的计算模式可以偏安全地通过混凝土断裂参数预测钢纤维增强混凝士的断裂参数。 3.通过8组共44个尺寸为100mm×100mm×515mm切口梁试件的三点弯曲试验,研究了聚丙烯纤维掺量(W<,f>对PPHSC断裂韧度、断裂能和临界裂缝张开位移影响。试验结果表明:在试验聚丙烯纤维掺量范围内,聚丙烯纤维的加入对HSC断裂韧度影响不显著,可以有限提高HSC的断裂能,但是对裂缝张开位移的改善作用有限。PPHSC的K<,IC>及其增益比与W<,f>之间没有相关性,但随着W<,f>的增加,G<,F>及其增益比均表现了良好的增加趋势,PPHSC的CMOD<,C>和CTOD<,C>呈下降趋势,CMOD<,C>和CTOD<,C>增益比与W<,f>之间没有相关性;试验方法对PPHSC断裂参数有不同程度的影响,尤其对G<,F>的影响最为显著。聚丙烯纤维主要改善高强混凝土裂后行为。最后基于试验数据的统计分析,建立了PPHSC断裂参数的计算模式。 4.通过10组共55个尺寸为
100mm×100mm×515mm切口梁试件的三点弯曲试验,研究了钢纤维和聚丙烯纤维混杂增强高强混凝土的断裂特性和钢纤维与聚丙烯纤维的纤维混杂效应。试验结果表明:在试验钢纤维和PP纤维混杂条件下,HFHSC的K<,IC>及其增益比变化与W<,f>没有相关性,但随着W<,f>的增加,HFHSC的G<,F>、
CMOD<,C>和CTOD<,C>及其增益比均表现了良好的增加趋势;HFHSC断裂参数随ρf的增加都表现出良好的增加趋势;钢-PP纤维整体上表现了较好的正混杂效应,尤以断裂能混杂效应最为显著;钢纤维在HFHSC断裂性能改善方面起主导作用,聚丙烯纤维在改善HFHSC断裂性能方面有局限性。 5.通过18组共90个尺寸为100mm×100mm×515mm的FRP片材加同切口三点弯曲切口混凝土梁的粘结试验,研
钢纤维增强混凝土力学性能研究
