聚丙烯纤维增强混凝土梁抗弯性能试验研究

摘要

普通混凝土材料由于抗拉强度较低，用于梁体结构时受拉区开裂后基体材料会迅速退出工作，使得中性轴快速上移，并且由于裂缝产生后无法得到有效控制，外界侵蚀介质会对内部钢筋进行腐蚀，造成结构的耐久性损伤。纤维增强水泥基复合材料由于内部纤维的桥联作用，在开裂后仍然可以承受荷载，并且有效的控制裂缝发展，同时表现出更好的变形能力和延性，因此成为现代社会对混凝土性能要求不断提高的重要产物。本文对PP-ECC梁进行了静力加载试验，研究了PP-ECC梁与普通钢筋混凝土梁抗弯性能的差别，研究的主要内容有：　　(1)对PP-ECC梁在弯曲荷载作用下的破坏过程进行阶段划分，基于平截面假定和PP-ECC材料的简化本构，建立适用于PP-ECC梁的抗弯承载力计算模型，并通过试验结果进行验证。　　(2)研究在逐级加载制度下PP-ECC梁的裂缝发展规律，包括裂缝发展模式，裂缝数量发展，裂缝宽度发展以及裂缝延伸高度发展。　　(3)研究在两种加载制度下，PP-ECC梁的变形性能发展规律，包括整体变形发展，最大变形发展，反复加载变形发展，抗损伤变形发展，变形恢复能力发展以及延性发展。　　试验结果表明：使用简化本构模型建立的抗弯承载力模型具备较好的精度；达到极限状态时，PP-ECC梁产生的裂缝数量以及裂缝种类均多于普通钢筋混凝土梁，并且裂缝最大宽度和延伸高度均小于普通钢筋混凝土梁，表现出对裂缝较为良好的控制能力；任一级别荷载下，PP-ECC梁的跨中最大变形均高于普通钢筋混凝土梁，并且在加载后期出现较为显著的塑性变形阶段；循环加载制度下PP-ECC梁反复加载变形曲线与原变形曲线拟合度较好，并且呈现出更好的抗损伤变形能力和变形恢复能力；配筋率相同时，PP-ECC梁的位移延性系数更大，并且随着配筋率的提高延性出现一定程度的下降；基于有效惯性矩法建立的变形计算模型具备一定的精度，可用于工程实践计算。

目录

声明

第一章绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文研究目的及内容

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究内容

1.3.3 技术路线

第2 章原材料及试验设计

2.1 试验原材料

2.1.1 水泥

2.1.2 粉煤灰

2.1.3 复合纤维

2.2 基本力学性能

2.2.1 单轴拉伸试验

2.2.2 立方体抗压试验

2.2.3 棱柱体弹性模量试验

2.3 构件设计及制作

2.3.1 构件设计

2.3.2 试件制作

2.4 试件加载

2.4.1 试验前期准备

2.4.2 加载制度

2.4.3 加载设备

2.4.4 测量内容及测量方法

2.5 本章小结

第3章 PP-ECC梁试验现象分析

3.1 普通钢筋混凝土梁

3.2 PP-ECC梁

3.3 对比分析

3.4 本章小结

第4章 PP-ECC梁承载力试验研究与理论分析

4.1 基本假定

4.2 本构模型

4.2.1 PP-ECC本构模型

4.2.2钢筋本构模型

4.3 破坏过程

4.3.1 弹性阶段

4.3.2 带裂缝工作阶段

4.3.3 受力分析

4.4 PP-ECC梁承载力理论分析

4.5 试验结果与验证

4.5.1平截面假定验证

4.5.2试验结果验证

4.5.3 误差分析

4.5.4 安全储备分析

4.6 本章小结

第5章 PP-ECC梁裂缝发展分析

5.1 裂缝发展形态

5.2 裂缝发展过程

5.2.1 普通钢筋混凝土梁

5.2.2 PP-ECC梁

5.3 裂缝发展模式

5.3.1普通钢筋混凝土梁

5.3.2 PP-ECC梁

5.4 参数发展规律

5.4.1 裂缝数量发展

5.4.2 裂缝宽度发展

5.4.3 裂缝延伸高度发展

5.5 本章小结

第6章 PP-ECC梁变形发展分析

6.1 变形性能分析

6.1.1 试件整体变形

6.1.2 最大变形分析

6.1.3 反复加载变形分析

6.1.4 抗损伤变形分析

6.1.5 变形恢复分析

6.2 短期变形理论分析

6.2.1 短期变形计算方法

6.2.2 有效惯性矩法

6.2.3 模型校正

6.3 延性分析

6.4 本章小结

第7章结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文