【摘要】：本文鑒于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在運行過程中暴露出的裂縫問題,考慮在混凝土中加入鋼-聚丙烯混雜纖維以改善混凝土受拉性能,開展配筋鋼-聚丙烯纖維混凝土裂縫控制研究。在現(xiàn)有的鋼筋鋼纖維混凝土研究基礎上推導適用于配筋鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土的裂縫寬度計算公式;設計軸拉試驗,研究纖維摻入后對裂縫形態(tài)、裂縫間距及裂縫寬度等方面的影響,并對所推導的裂縫寬度計算公式進行修正;結(jié)合現(xiàn)有的理論研究成果,探索配筋鋼-聚丙烯纖維混凝土的阻裂機理。主要研究內(nèi)容和方法如下:1.在現(xiàn)有的鋼筋鋼纖維混凝土裂縫寬度計算公式的基礎上,考慮聚丙烯纖維摻入的影響,推導適用于配筋鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土的裂縫寬度計算公式;2.基于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)特點及受力特征,設計配筋鋼-聚丙烯纖維混凝土軸心拉伸試驗及其輔助試驗。確定試件形式、夾持方式及試驗批次。針對試驗過程,提出試件成型、鋼筋及試件處理方法。根據(jù)試驗要求,確定加載方式,選取試驗機及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。針對試驗難點:偏心問題、纖維結(jié)團問題,提出解決方案。測量鋼筋混凝土試件的鋼筋應力、裂縫間距、裂縫寬度等試驗數(shù)據(jù);3.對配筋鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土試件軸心拉伸試驗現(xiàn)象進行詳細描述,研究纖維摻率對混凝土開裂荷載的影響,觀查試件的裂縫開展過程,分析纖維的摻入對裂縫形態(tài)的影響,探討鋼筋應力與裂縫寬度之間的關(guān)系,分析纖維摻率對裂縫寬度的影響規(guī)律,對裂縫寬度計算公式進行修正,并結(jié)合現(xiàn)有的理論研究基礎,探索配筋鋼-聚丙烯纖維混凝土的阻裂機理。
【學位授予單位】：三峽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU375
【圖文】：

三 峽 大 學 碩 士 學 位 論 文6圖 1.1 纖維力學作用圖1.2.4.2 纖維間距理論纖維間距理論又稱為纖維阻裂理論，是由 J. P. Romualdi、G. B. Batson 和J.A.Mandel[2-3]于 1963 年提出的。該理論認為水泥基復合材料的破壞始于其內(nèi)在的原始缺陷。假定水泥基復合材料中任一初始微裂縫可沿任意方向發(fā)展，若遇到分布在其周邊的纖維，則裂縫擴展受阻，纖維將起到阻裂作用，如圖 1.2 所示。研究證明:若纖維平均間距小于 7.6mm，水泥基材料的抗拉、抗彎強度將得到提高[55]。該理論屬于經(jīng)驗型理論，僅能定性地闡述纖維增強原理，且未考慮復合材料增強機理和纖維長度對增強效果的影響，因此也有一定局限性[48]。（a）纖維約束模型 （b）AA 斷面圖 1.2 鋼纖維對裂縫的約束力學模型上述兩種理論模型被認為是最具有影響意義的纖維阻裂理論，但后來的學者研究也發(fā)現(xiàn)還存在不足、需要修正完善，并且后期以這兩個理論為基礎也發(fā)展了一些其他的阻裂機理解釋模型。復合材料力學理論假定纖維在混凝土基體中定向排列且與基體粘結(jié)良好，認為復合材料的力學性能等同于其分項材料力學性能的疊加，卻忽略了纖維與混凝土基體的耦合作用[57-60]。在實際制備中，在混凝土中摻加的纖維多為短切纖維，纖維分散在混凝土基體中也呈三維亂向分布，對混凝土基體的力學性能有正面作用，也有負面作用[51]。文獻[61,2]認為：纖維間距理論忽略了纖維與基體的?

圖 1.1 纖維力學作用圖1.2.4.2 纖維間距理論纖維間距理論又稱為纖維阻裂理論，是由 J. P. Romualdi、G. B. Batson 和J.A.Mandel[2-3]于 1963 年提出的。該理論認為水泥基復合材料的破壞始于其內(nèi)在的原始缺陷。假定水泥基復合材料中任一初始微裂縫可沿任意方向發(fā)展，若遇到分布在其周邊的纖維，則裂縫擴展受阻，纖維將起到阻裂作用，如圖 1.2 所示。研究證明:若纖維平均間距小于 7.6mm，水泥基材料的抗拉、抗彎強度將得到提高[55]。該理論屬于經(jīng)驗型理論，僅能定性地闡述纖維增強原理，且未考慮復合材料增強機理和纖維長度對增強效果的影響，因此也有一定局限性[48]。

三 峽 大 學 碩 士 學 位 論 文裂縫控制問題。主要研究內(nèi)容如下：1、在總結(jié)普通鋼筋混凝土與鋼筋鋼纖維混凝土裂縫寬度計算方法的基礎上，根據(jù)復合材料理論，考慮聚丙烯纖維摻入的影響，進一步推導配筋 SP-HFRC 裂縫寬度計算公式；2、開展配筋 SP-HFRC 軸心拉伸試驗，研究不同纖維摻量對混凝土開裂荷載的影響，觀察鋼筋混凝土試件的裂縫開展過程，分析纖維的摻入對裂縫形態(tài)的影響；探討鋼筋應力與裂縫寬度之間的關(guān)系，比較分析混雜纖維摻率對裂縫間距及裂縫寬度的影響規(guī)律，對所推導的裂縫寬度計算公式進行修正；3、根據(jù)試驗結(jié)果，結(jié)合纖維間距以及復合材料理論，探究 SP-HFRC 的阻裂機理與纖維混雜效應，為混雜纖維混凝土的應用提供參考。本文的技術(shù)路線如圖 1.3 所示。

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