钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土梁受弯性能研究

摘要

钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土不但拥有轻骨料混凝土和钢纤维混凝土的优点，同时在一定程度上改变了它们的缺点，而且它能在承载能力相当的情况下大大减轻结构物的自重；同时钢纤维轻骨料混凝土替代部分混凝土中钢纤维的存在降低了轻骨料的上浮，在一定程度上控制了钢纤维轻骨料替代部分混凝土的分层离析，使钢纤维轻骨料混凝土的结构更加均匀。在大跨桥梁结构、高层建筑和海事工程中具有广阔的应用前景。同时它还是一种生态环保型建筑材料，随着可持续发展战略的贯彻实施，它的这种优势显得更加突出。但其力学性能的研究成果已不能满足当前混凝土应用中的新需要。因此，针对钢纤维轻骨料混凝土替代部分混凝土的力学性能进行试验研究，将是一项十分具有理论意义和实践价值的课题。
　　本文通过钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土梁、钢纤维轻骨料混凝土梁和普通混凝土梁的力学试验，研究了钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土受弯梁在单调荷载作用下的构件破坏形态、正截面承载力、挠度变化、延性、裂缝开展、裂缝平均间距以及试验梁的正常使用状态下的抗裂验算等基本力学性能。替代梁和钢纤维轻骨料混凝土梁在加载前期变形性能基本相同。到加载后期，钢纤维轻骨料混凝土梁的挠度增长速度要比钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土梁慢，而且替代高度高的梁挠度增加速度要比替代高度低的快。钢纤维轻骨料混凝土梁和钢纤维轻骨料混凝土替代部分混凝土梁的延性要比普通混凝土好。钢纤维轻骨料混凝土替代部分混凝土梁和钢纤维轻骨料混凝土梁的裂缝间距和裂缝宽度比普通混凝土小，呈现小而密的形状，随着钢纤维轻骨料混凝土替代普通混凝土的高度增加，平均裂缝间距有逐渐减小的趋势。
　　本文在理论分析和试验资料的基础上，给出了钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土受弯梁的短期荷载下承载力、挠度、裂缝平均间距和抗裂的计算公式。通过与试验值相比较是偏安全的。
　　钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土不但拥有轻骨料混凝土和钢纤维混凝土的优点，同时在一定程度上改变了它们的缺点，而且它能在承载能力相当的情况下大大减轻结构物的自重；同时钢纤维轻骨料混凝土替代部分混凝土中钢纤维的存在降低了轻骨料的上浮，在一定程度上控制了钢纤维轻骨料替代部分混凝土的分层离析，使钢纤维轻骨料混凝土的结构更加均匀。在大跨桥梁结构、高层建筑和海事工程中具有广阔的应用前景。同时它还是一种生态环保型建筑材料，随着可持续发展战略的贯彻实施，它的这种优势显得更加突出。但其力学性能的研究成果已不能满足当前混凝土应用中的新需要。因此，针对钢纤维轻骨料混凝土替代部分混凝土的力学性能进行试验研究，将是一项十分具有理论意义和实践价值的课题。
　　本文通过钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土梁、钢纤维轻骨料混凝土梁和普通混凝土梁的力学试验，研究了钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土受弯梁在单调荷载作用下的构件破坏形态、正截面承载力、挠度变化、延性、裂缝开展、裂缝平均间距以及试验梁的正常使用状态下的抗裂验算等基本力学性能。替代梁和钢纤维轻骨料混凝土梁在加载前期变形性能基本相同。到加载后期，钢纤维轻骨料混凝土梁的挠度增长速度要比钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土梁慢，而且替代高度高的梁挠度增加速度要比替代高度低的快。钢纤维轻骨料混凝土梁和钢纤维轻骨料混凝土替代部分混凝土梁的延性要比普通混凝土好。钢纤维轻骨料混凝土替代部分混凝土梁和钢纤维轻骨料混凝土梁的裂缝间距和裂缝宽度比普通混凝土小，呈现小而密的形状，随着钢纤维轻骨料混凝土替代普通混凝土的高度增加，平均裂缝间距有逐渐减小的趋势。
　　本文在理论分析和试验资料的基础上，给出了钢纤维轻骨料混凝土替代部分普通混凝土受弯梁的短期荷载下承载力、挠度、裂缝平均间距和抗裂的计算公式。通过与试验值相比较是偏安全的。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 钢纤维轻骨料混凝土的研究意义和研究现状

1.3 钢纤维轻骨料混凝土受弯构件受弯性能的研究状况

1.4 存在的问题与选题意义

1.5 本文研究的主要内容和技术路线

第2章 试验概况

2.1 材料的物理力学性能

2.2 混凝土配合比

2.3 试件设计与制作

2.4 实验加载装置

2.5 试验数据的采集

第3章 试验梁的变形分析

3.1 荷载-挠度变化关系

3.2 延性分析

3.3 试验梁的挠度验算

3.4 本章小结

第4章 试验梁的抗弯承载力分析

4.1 试验过程与现象

4.2 混凝土的应力应变

4.3 试验梁的正截面承载力

4.4 本章小结

第5章 正截面抗裂与正常使用阶段下抗裂验算

5.1 正截面抗裂

5.2 正常使用阶段下的抗裂验算

5.3 本章小结

第6章 裂缝的开展与平均裂缝间距的分析

6.1 裂缝开展过程

6.2 试验梁平均裂缝间距统计与分析

6.3 试验梁平均裂缝间距计算

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 总结

7.2 未来研究展望

攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目目录

致谢

参考文献