钢纤维混凝土抗拉疲劳性能试验研究

摘要

在混凝土中掺入钢纤维能够很大程度提高混凝土的抗拉、抗弯强度并在混凝土开裂早期起到阻裂的作用，可以有效增加混凝土的延性。国内外经过几十年的研究实践，对于钢纤维混凝土的静力力学性能、疲劳性能和损伤机制已经有了一定程度的了解，并制定了相应的规范和地方性条例，但是其疲劳受拉性能还未被充分研究。本文以武汉理工大学自主创新研究基金在校研究生创新研究项目（2015-zy-062）为依托，通过对52个钢纤维混凝土试件进行的疲劳抗拉试验并用统计学方法分析处理试验数据，得到了其在拉循环荷载作用下的破坏特点、寿命曲线及应变增长规律，具体包括下述内容：
　　1、设计了三种混凝土配合比，钢纤维在其总质量中所占的比重分别占0.5％、1%和1.5%，对依照这三种配合比制成的试件分别进行了准静态强度测试，根据测试所得数据，结合纤维增强理论分析了钢纤维含量对其强度的影响，并给出了兼顾性能、成本与施工要求的最佳钢纤维含量值。
　　2、在准静态试验所得数据的基础之上设计了钢纤维混凝土的疲劳抗拉试验，将52个棱柱体试件分在十组不同荷载工况下测试，获得了其疲劳寿命值和试验全程的应变数据。由于钢纤维混凝土的疲劳寿命值呈现非常明显的离散性，因此采用了威布尔分布和正态分布分别对疲劳寿命样本进行了统计学分析，基于二者分别拟合出了不同可靠度下、包含最大和最小应力比两个变量的可靠度-疲劳寿命曲线，并给出了以一百万次为无限寿命阈值的极限疲劳强度曲线和无限寿命区域图。分析发现威布尔分布能够更好地描述钢纤维混凝土的疲劳寿命特征。
　　3、将本文所得的钢纤维混凝土可靠度-疲劳寿命曲线与其他研究者对普通混凝土进行的疲劳抗拉试验成果进行了对比，发现前者可靠度-疲劳寿命曲线中的各参数值均高于后者，而在中应力比区，前者寿命可达后者的10~20倍，并且前者对应力幅值的大小更为敏感。
　　4、得到了不同应力条件下的钢纤维混凝土受拉寿命历程-最大应变曲线，并将所得曲线与普通混凝土做了对比，二者具有相似的应变增长变化趋势，但各阶段所占寿命历程的比例有所区别。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 钢纤维混凝土

1.3 疲劳

1.4 钢纤维混凝土的疲劳研究现状

1.5 课题来源

第2章 试验方案设计与准静态试验结果

2.1 引言

2.2试验准备

2.3 准静态强度试验

2.4 疲劳试验设计

2.5 本章小结

第3章 疲劳试验

3.1 疲劳试验现象

3.2 疲劳试验结果

3.3 威布尔分布分析

3.4 正态分布分析

3.5 两种分布的拟合结果对比

3.6 使用MATLAB拟合求得的疲劳方程

3.7钢纤维混凝土与普通混凝土疲劳抗拉p-S-N曲线的比较

3.8 本章小结

第4章 疲劳应变曲线

4.1 疲劳应变数据

4.2钢纤维混凝土疲劳寿命历程-最大应变的n/N-ε图

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 试验方法改进的讨论

5.3 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文与参与的科研项目