纤维高强混凝土断裂性能的试验研究

摘要

随着纤维混凝土的广泛应用和结构分析方法、试验技术、设计方法等的日臻完善,纤维混凝土断裂机理的研究已经引起了广大科技工作者的广泛重视.该文在河南省自然科学基金(0311052800)资助下,主要进行了以下几个方面的研究:1.通过24组共72个试件尺寸为200mm×170mm×100mm的楔劈拉仲试件的试验,探讨了钢纤维体积率、钢纤维类型、相对切口深度等对高强混凝土断裂性能的影响,建立了钢纤维高强混凝土断裂韧度(KIC)、断裂能(GF)、临界裂缝嘴张开位移(CMODC)、临界裂缝尖端张开位移(CTODC)等断裂参数与钢纤维含量特征参数的关系式;分析了钢纤维高强混凝土和普通高强混凝土的缺口敏感性以及钢纤维对高强混凝土裂缝前缘应变场分布的影响.试验结果表明:钢纤维的加入可以极大地改善高强混凝土的断裂性能,随着纤维体积率的增加,钢纤维高强混凝土断裂参数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高强混凝土的断裂性能;钢纤维高强混凝土断裂韧度和断裂能存在缺口敏感性,钢纤维体积率的变化对高强混凝土缺口敏感性的影响较小;钢纤维的加入可以改善裂缝前缘应变场分布.2.通过8组共24个试件尺寸为200mm×170mm×100mm楔劈拉伸试件的试验,探讨了聚丙烯纤维掺量对高强混凝土断裂韧度、断裂能和临界裂缝嘴张开位移的影响,研究了聚丙烯纤维高强混凝土裂缝前缘应变场分布.结果表明:在该次试验条件下,聚丙烯纤维对高强混凝土断裂韧度基本没有影响,但可以提高高强混凝土的断裂能和临界裂缝嘴张开位移;随着纤维掺量的增加,断裂能和断裂能增益比都有不同程度的提高,临界裂缝张开位移有减小的趋势,临界裂缝嘴张开位移增益比变化没有明显的规律性;聚丙烯纤维对高强混凝土试件裂缝前缘应变场分布改善不显著;聚丙烯纤维主要改善高强混凝土的裂后行为.3.通过对14组共42个混杂纤维高强混凝土楔劈拉伸试件的试验,研究了混杂纤维高强混凝土的断裂力学性能和纤维混杂效应.研究结果表明:纤维的加入可以极大地改善高强混凝土的断裂性能,纤维掺量较小的混杂纤维高强混凝土表现了纤维的正混杂效应,随着纤维掺量的增加,纤维的混杂效应逐渐消失;钢纤维在混杂纤维高强混凝土断裂性能的改善方面起着主导作用,聚丙烯纤维对高强混凝土断裂性能的改善有局限性,弓型纤维对混杂纤维高强混凝土断裂性能的改善较为有效.

目录

文摘

英文文摘

第一章纤维混凝土断裂力学概述

§1.1断裂力学的产生及发展

§1.2混凝土及纤维混凝土断裂力学研究

§1.3本文的主要研究内容

参考文献

第二章钢纤维高强混凝土断裂性能试验研究

§2.1引言

§2.2试验概述

§2.3钢纤维高强混凝土断裂力学基本理论

§2.4钢纤维高强混凝土断裂韧度的影响因素与计算方法

§2.5钢纤维高强混凝土断裂能的影响因素与计算方法

§2.6钢纤维高强混凝土COD的影响因素与计算方法

§2.7钢纤维高强混凝土缺口敏感性探讨

§2.8钢纤维高强混凝土失稳断裂前切口前缘应变场的分布

§2.9结论

参考文献

第三章聚丙烯纤维高强混凝土断裂性能试验研究

§3.1引言

§3.2试验概述

§3.3聚丙烯纤维高强混凝土断裂参数的影响因素

§3.4聚丙烯纤维高强混凝土失稳断裂前切口前缘应变场的分布

§3.5结论

参考文献

第四章混杂纤维高混凝土断裂性能试验研究

§4.1引言

§4.2试验概述

§4.3混杂纤维高强混凝土断裂性能的试验试验结果与分析

§4.4混杂纤维高强混凝土的纤维混杂效应初探

§4.5结论

参考文献

第五章结论与展望

§5.1本文工作的主要结论

§5.2建议与展望

致谢