SHCC预制板的结构性能试验与模拟研究

摘要

应变硬化水泥基复合材料（简称SHCC）采用聚乙烯醇（PVA）纤维增强水泥砂浆配制而成，其极限拉伸应变达到3%以上，使水泥基材料的破坏方式转变为韧性破坏。SHCC在工程结构中的应用有利于提高结构的承载能力、耐久性以及降低自重等。本文从SHCC材料入手，加入偏高岭土进一步改善SHCC材料力学性能。然后，以预制空心板构件为研究对象，比较SHCC预制板与普通水泥砂浆预制板的结构性能的不同。最后，建立分析模型对SHCC预制板的承载力进行计算。论文的主要结论如下： （1）在水泥和粉煤灰等胶凝材料的基础上，增加了偏高岭土（MK）组分，表明MK作为掺合料能明显提高SHCC的力学性能，MK的最佳掺量为10%，初裂强度、极限拉伸强度和极限延伸率相对于基准试样分别提高了41.9%，24.8%和15.92%。 （2）分析了SHCC预制板试件和普通水泥砂浆预制板在四点弯曲实验中的破坏过程、裂纹分布、挠度和应变的变化规律。结果表明，SHCC预制板中PVA纤维的增强和阻裂作用明显，SHCC预制板底部出现多条的细裂纹，其破坏载荷是普通水泥砂浆预制板的2倍。 （3）对SHCC预制板截面进行等效简化，根据材料应力-应变关系和基本假设，建立力学分析模型，计算出SHCC预制板的开裂载荷、屈服载荷和极限载荷，并与实验结果对比，验证分析模型的可行性。采用ABAQUS有限元软件建立了SHCC预制板的有限元分析模型，有限元分析结果与实验结果比较一致。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2纤维混凝土发展现状

1.3混凝土空心板研究现状

1.4本文的主要研究内容

第2章 偏高岭土对SHCC拉伸及压缩性能的影响

2.1前言

2.2原材料

2.3测试方法

2.4掺偏高岭土SHCC的拉伸性能

2.5掺偏高岭土SHCC的压缩性能

2.6开裂机理

2.7本章小结

第3章 SHCC预制板弯曲性能的实验研究

3.1试样设计及制作

3.2实验方法

3.3预制板弯曲性能实验结果

3.4本章小结

第4章 SHCC预制板抗弯承载力分析

4.1前言

4.2 SHCC和钢筋本构关系

4.3空心板截面换算

4.4预制板受弯承载力计算模型

4.5本章小结

第5章 SHCC预制板有限元分析

5.1前言

5.2 SHCC损伤塑性模型

5.3模型建立

5.4有限元计算结果与实验结果对比

5.5本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文