纤维增强钢丝网混凝土构件抗弯性能试验研究

摘要

纤维增强钢丝网混凝土是综合了纤维混凝土和钢丝网混凝土优点的一种新型复合材料。与普通纤维混凝土和钢丝网混凝土相比，纤维增强钢丝网混凝土具有更高的抗拉强度、更好的抗裂性和更高的延性和韧性。在我国纤维增强钢丝网混凝土的研究和应用尚处于起步阶段，对其还缺乏深入系统的理论研究。本文着重对纤维增强钢丝网混凝土的两类材料——聚丙烯纤维增强钢丝网细粒混凝土(PFOC)和钢纤维增强钢丝网混凝土(F.C．)的受弯构件的抗弯性能开展了以下的研究工作： 1．提出了基于纤维增强钢丝网混凝土构件抗弯性能试验的结构设计方法。该方法是在试验研究的基础上，通过对试验结果的统计分析，得出了考虑构件开裂状态的纤维增强配筋钢丝网混凝土受弯构件抗弯承载力计算公式，并在计算公式中考虑了受弯构件受拉区的纤维混凝土由于抗拉强度的提高而参加了工作的影响。 2．对系列的PFOC薄板进行了抗弯性能试验研究，分析了在不同开裂阶段PFOC薄板的抗弯性能，建立了考虑薄板开裂状态的抗弯承载力计算公式。试验结果表明，聚丙烯纤维与钢丝网在混凝土薄板结构中是理想的复合，两者的共同作用提高了PFOC薄板的抗弯承载力和抗裂性能，其中钢丝网对提高PFOC薄板抗弯承载力起主要的增强作用，聚丙烯纤维则延缓了PFOC薄板的开裂。PFOC是一种抗裂性好强度高的复合材料。 3．对配筋F．C．的T形梁进行了抗弯性能试验研究，分析了在不同开裂阶段F．C．的T形梁的抗弯性能，建立了考虑构件开裂状态的正截面承载力计算公式。试验结果表明，F．C．的T形梁当受力钢筋达到屈服时最大裂缝宽度不超过0.2mm，这是区别于普通钢筋混凝土梁受力的重要表现，是考虑受拉区纤维混凝土参加了工作的依据，该阶段亦是F．C．的T形梁抗弯承载力设计的依据。钢纤维和钢丝网的复合，提高了混凝土梁的抗裂性能和抗弯承载力。F．C．是一种性能优良的高抗裂高强复合材料。 4．提出了“FC+密肋”的复合结构形式。将纤维增强钢丝网混凝土应用在楼盖结构中，楼板采用PFOC薄板，肋梁采用F．C．梁，形成薄板密肋的结构形式，以发挥材料轻质高强的作用。在结构的受力分析中，从整体上考虑密肋结构的受力状态，将船舶结构中的平面板架计算理论应用于楼盖结构的分析，并结合配筋PFOC薄板和配筋F．C．的T形梁正截面承载力计算公式进行了楼盖的结构设计。通过对不同材料、不同结构方案的计算对比，得到了纤维增强钢丝网混凝土密肋楼盖结构较普通钢筋混凝土楼盖优越。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1纤维增强混凝土的发展和应用概况

1.1.1纤维混凝土的特性

1.1.2纤维混凝土的发展和应用

1.2钢丝网增强细粒混凝土的应用和发展概况

1.3纤维增强钢丝网混凝土的研究和发展概况

1.3.1钢纤维增强钢丝网混凝土的研究与应用

1.3.2聚丙烯纤维增强钢丝网细粒混凝土的研究与应用

1.4本文主要研究工作

1.4.1本文立题依据

1.4.2本文主要工作

2纤维增强钢丝网混凝土结构设计的基本理论

2.1概述

2.2纤维增强钢丝网混凝土结构设计理论的依据

2.2.1按容许应力法

2.2.2按破坏内力法

2.2.3按极限状态法

2.2.4纤维增强钢丝网混凝土结构的设计计算方法

2.3平面板架结构设计计算理论

2.3.1平面板架的计算假定

2.3.2具有很多根同样次梁及一根主梁的板架计算

2.3.3具有很多根同样次梁及两根主梁的对称板架计算

2.3.4具有很多根同样次梁及数根主梁的板架计算

2.4本章小结

3聚丙烯纤维增强钢丝网细粒混凝土薄板抗弯性能试验研究

3.1概述

3.2试验概况

3.2.1试验原材料和试件制作

3.2.2试验装置及试验方法

3.3无筋PFOC薄板的抗弯强度计算及影响因素分析

3.3.1 PFRC薄板抗弯强度计算

3.3.2 PFOC薄板抗弯强度计算

3.3.3影响PFOC薄板抗弯性能因素分析

3.4配筋PFOC薄板抗弯强度分析

3.4.1配筋PFOC薄板抗弯试验强度分析

3.4.2配筋PFOC薄板抗弯强度计算方法

3.5影响配筋PFOC薄板抗弯强度因素分析

3.6本章小结

4钢纤维增强配筋钢丝网混凝土T形梁的抗弯性能试验研究

4.1概述

4.2试验概况

4.2.1试验原材料和试件制作

4.2.2试验装置及试验方法

4.3试验结果及理论分析

4.3.1 T形梁弯曲荷载的试验结果

4.3.2钢纤维增强配筋钢丝网混凝土T形梁受力过程分析

4.4钢纤维增强配筋钢丝网混凝土T形梁正截面承载力分析

4.4.1 T形梁抗弯试验数值分析的理论依据

4.4.2 T形梁正截面承载力计算

4.4.3 F.C.的T形截面配筋计算

4.4.4计算实例及分析

4.5影响F.C.的T形截面受弯构件抗弯承载力的因素分析

4.5.1 T形截面受弯构件开裂状态要求的影响

4.5.2钢纤维和钢丝网的复合对T形梁抗弯性能的影响

4.6本章小结

5 F.C.交叉梁系结构计算

5.1概述

5.2计算实例及分析

5.2.1 RC与F.C.肋梁楼盖结构设计

5.2.2具有一根主梁的RC与F.C.楼盖的板架计算

5.2.3具有两根主梁的RC与F.C.楼盖的板架计算

5.2.4具有三根主梁的RC与F.C.楼盖的板架计算

5.4三种结构方案、两种材料的比较

5.5本章小结

结 论

参考文献

攻读博士学位期间发表学术论文情况

致 谢

创新点摘要