高性能钢纤维增强混凝土力学性能研究

发布时间：2020-03-21 23:24

【摘要】：随着科技的不断发展,各种性能优良的建筑材料逐步被开发出来。常用的改善混凝土抗拉性能和脆性破坏形式的一种方法就是在混凝土拌合物中掺入一定量的钢纤维,用以增强混凝土的力学性能。另一种方法就是在混凝土构件中铺设钢筋形成钢筋混凝土结构,使得混凝土结构的抗拉、抗弯强度都得到改善。本文所研究的钢纤维增强混凝土在继承钢筋混凝土结构特点的基础上,通过实验和数值模拟计算对钢纤维增强混凝土的力学性能进行研究,研究结果表明,钢纤维增强混凝土具有优良的力学性能,显示出广阔的工程运用前景。具体研究内容如下:1)建立了钢纤维混凝土与钢筋混凝土有限元分析模型,通过计算分析比较各构件在受到不同载荷时的应力、挠度的变化规律,对各构件的力学性能进行综合分析,发现钢纤维增强混凝土受弯构件具有优于钢筋混凝土受弯构件的承载力性能。2)通过实验和有限元计算研究研究了不同形式的钢纤维网格结构对钢纤维混凝土承载能力的影响。改变钢纤维网格角度,分别研究了钢纤维网格角度为90°、60°、45°及30°时的钢纤维增强混凝土受弯构件的力学性能。实验研究和有限元计算结果表明,改变钢纤维网格结构夹角,使混凝土结构中沿受拉应力方向的钢纤维有效长度增加,参与承受拉应力的钢纤维总量增大,有利于阻止结构中的裂纹扩展,提高结构承载力。3)实验研究和有限元模拟计算研究了钢纤维增强混凝土结构中钢纤维铺设位置对结构承载力的影响。调整钢纤维网格的位置,分别研究了钢纤维网距离混凝土底部的距离为5mm、10mm、15mm时钢纤维网格混凝土结构的承载性能,结果表明,合理设计钢纤维增强混凝土结构的保护层厚度有利于提高结构承载力。
【图文】：

二章 钢纤维混凝土与钢筋混凝土受弯构对比研究 有限元模型建立.1 材料性能本研究试件为三点弯曲构件，试件结构设计参考混凝土结构设0010-2002)。混凝土密度为 2400kg/m3,泊松比为 0.15，，弹性模尺寸大小为 350mm×100mm×100mm；其中钢筋相关参数为强度为 3000MPa。钢维纤直径直径为 0.45mm，将钢纤维制成土底部[32～33]。混凝土梁由于自重大、混凝土之间的摩擦系数大，考虑到实际拟数值计算时对构件施加铰支座约束。量纲体系采用国际单位模示意图如图 2-1 所示。

构进行了分析计算，分别建立了 4 个模型，分组详情如表 2-1 所示；表 2-1 模型材料参数钢材料直径 钢材料分布根数 钢材料横截面积 配筋率率素混凝土 0 0 0 0钢筋混凝土 3.3mm 4 34.2mm20.34钢纤维混凝土试件 1 0.45mm 50 8.405mm20.08钢纤维混凝土试件 2 0.45mm 100 16.81mm20.17钢纤维混凝土试件 3 0.45mm 200 33.62mm20.34有限元仿真计算主要针对试件处于弹性阶段，即混凝土开裂破坏前。凝土的受弯构件，破坏主要考虑混凝土的拉应力。混凝土的抗拉强度只有度的 1/20～1/8，对于本研究所涉及的构件，混凝土试件的极限承载能力约10kN～16kN，有限元计算中将对试件施加的力控制在大约 10kN 以内，本构件在 10kN 载荷作用下各构件轴向应力和节点挠度进行了对比分析。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528.572

【参考文献】

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1 沈玲华;王激扬;徐世p

本文编号：2594086