钢—聚丙烯混杂纤维混凝土单轴受拉性能与本构关系研究

发布时间：2018-04-14 18:57

本文选题：钢-聚丙烯混杂纤维混凝土 + 轴心受拉　；参考：《武汉大学》2014年博士论文

【摘要】：纤维混凝土因其良好的物理力学性能,己在国内外土木工程领域得到了广泛的应用。然而单一纤维混凝土一般只具有某些特定方面的优越性能,这导致其在推广应用上受到一定的限制。掺有两种或两种以上纤维的混杂纤维混凝土,可因纤维的多重增强效果而同时具有优良的强度、韧性、耐久性等综合性能,越来越受到科研界和工程界的关注。迄今为止,关于单一纤维混凝土的力学性能和理论研究已取得较大进展,研究成果也臻于成熟,而关于混杂纤维混凝土的研究还处于初级阶段,现行规范中也缺乏相关的条文规定。关于混杂纤维混凝的力学性能和本构关系,尚有不少问题亟待深入研究。鉴于此,本文在课题组前期研究工作的基础上,依托国家自然科学基金项目(编号51078295),通过轴心受拉试验,系统研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(以下简称混杂纤维混凝土)的抗拉性能和轴心受拉本构关系,主要工作及成果如下： (1)考虑纤维种类、长径比、体积掺量三个主要因素,设计制作35组105个混杂纤维混凝土试件,通过轴心受拉试验,分析钢纤维和聚丙烯纤维的体积掺量、长径比对混杂纤维混凝土轴心抗拉强度的影响；通过回归分析,建立关于纤维特征参数的初裂强度、峰值强度、收敛强度的计算公式。结果表明：钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的轴心抗拉强度明显优于同配比的基体混凝土,初裂强度平均提高32.7%、峰值强度平均提高47.5%。保持其他因素不变时,增加钢纤维掺量能有效提高初裂强度,大幅提高峰值强度；增加聚丙烯纤维掺量能有效提高初裂强度,提高峰值强度；增加钢纤维长径比能提高初裂强度和峰值强度。 (2)基于试验结果,综合运用统计分析法和因素分析法,定量分析纤维对混杂纤维混凝土轴心受拉应变的影响；建立了关于纤维特征参数的初裂应变、峰值应变、收敛应变的计算公式。结果表明：钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的轴心受拉变形能力均明显优于同配比的基体混凝土,初裂应变平均提高25.8%,峰值应变平均提高85.3%。保持其他因素不变时,增加钢纤维掺量能有效提高受拉初裂应变,显著提高峰值应变；增加聚丙烯纤维掺量能显著提高初裂应变,有效提高峰值应变；增加钢纤维长径比能适当降低初裂应变,有效提高峰值应变。 (3)通过试验研究和理论分析,建立混杂纤维混凝土的受拉断裂破坏模式,揭示其受拉断裂破坏机理。研究表明：混杂纤维混凝土的受拉破坏缓慢而稳定,呈现明显的塑性特征；其轴心受拉全过程可分为六个阶段：弹性受力阶段、细观裂缝扩展阶段、宏观裂缝扩展阶段、断裂发生阶段、持续破坏阶段、收敛阶段,钢纤维和聚丙烯纤维在各阶段发挥了不同的逐级阻裂和增强作用。 (4)基于实测的轴心受拉应力-应变全曲线,通过理论分析和推导,提出了关于纤维掺量和长径比的混杂纤维混凝土轴心受拉应力-应变曲线方程,该方程能与《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)中的混凝土单轴受拉应力-应变曲线方程相衔接。研究结果为完善现行规范的有关条文提供理论支持和试验依据,并为纤维混凝土工程设计及分析提供参考。最后,在总结全文的基础上,提出进一步研究的建议。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU528.572

【相似文献】