本文關(guān)鍵詞：鋼纖維聚合物結(jié)構(gòu)混凝土的關(guān)鍵力學(xué)性能研究

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【摘要】：為了更好的利用鋼纖維聚合物混凝土這種新型建筑材料優(yōu)異的力學(xué)性能,將其成功地推廣應(yīng)用到大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中,在本課題組已有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“鋼纖維增強(qiáng)聚合物改性混凝土”的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了二次研發(fā)工作,研制了一種能夠更好的滿足大跨度橋梁結(jié)構(gòu)需求的新型復(fù)合材料——鋼纖維聚合物結(jié)構(gòu)混凝土(SFPSC)。本文采用實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值分析與理論推導(dǎo)相結(jié)合的方法,對(duì)這種新材料的基本力學(xué)、環(huán)境疲勞、結(jié)構(gòu)力學(xué)、抗變形及抗裂性能等若干關(guān)鍵力學(xué)性能進(jìn)行了探討。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:1)對(duì)SFPSC的研制目標(biāo)、設(shè)計(jì)依據(jù)及配合比設(shè)計(jì)等進(jìn)行了闡述,并對(duì)其基本力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。研究結(jié)果表明,摻入適量的聚合物乳膠和鋼纖維,可使普通高強(qiáng)混凝土的抗折強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度得到顯著的改善。2)針對(duì)廣東地區(qū)橋梁的惡劣服役環(huán)境,對(duì)SFPSC實(shí)驗(yàn)梁設(shè)計(jì)并實(shí)施了三組不同濕熱條件(23℃、78%R·H;50℃、80%R·H;50℃、95%R·H;)下的環(huán)境疲勞實(shí)驗(yàn),獲得了三點(diǎn)彎曲載荷下SFPSC的S~N曲線。研究結(jié)果表明,環(huán)境越惡劣,SFPSC實(shí)驗(yàn)梁的疲勞極限Sf就越小;實(shí)驗(yàn)環(huán)境越惡劣,S~N曲線的斜率越平緩,即實(shí)驗(yàn)梁對(duì)循環(huán)荷載越敏感。3)根據(jù)本文的環(huán)境疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合經(jīng)典的疲勞強(qiáng)度理論及假定,推導(dǎo)了濕熱環(huán)境與循環(huán)荷載共同作用下SFPSC的疲勞壽命表達(dá)式。利用該公式,可有效、方便地預(yù)測(cè)在濕熱環(huán)境下服役的SFPSC構(gòu)件的環(huán)境疲勞壽命和疲勞極限。4)利用MIDAS CIVIL軟件對(duì)一座連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,對(duì)比分析了抗壓強(qiáng)度相近的C55混凝土和SFPSC材料的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。通過(guò)對(duì)比兩種材料構(gòu)成的箱梁結(jié)構(gòu)的正截面抗彎承載力、斜截面抗剪承載力以及梁體抗變形能力,發(fā)現(xiàn)SFPSC箱梁的抗彎承載力、抗剪承載力、抗變形能力不僅不會(huì)降低,而且還得到了不同程度的提高。5)應(yīng)用MIDAS CIVIL模型2#塊端部的截面內(nèi)力作為力的邊界條件,建立了ANSYS WORKBENCH實(shí)體模型,對(duì)箱梁橋0號(hào)塊進(jìn)行了局部應(yīng)力計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,C55混凝土不能滿足該橋的局部抗裂要求,而SFPSC材料擁有更好的抗裂性能,基本能滿足大型預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)橋的抗裂要求。
【關(guān)鍵詞】：鋼纖維聚合物結(jié)構(gòu)混凝土 濕熱環(huán)境 疲勞性能 結(jié)構(gòu)力學(xué)性能 抗裂性能
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U444
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 鋼纖維混凝土的發(fā)展、力學(xué)性能研究現(xiàn)狀及分析12-15
• 1.2.1 鋼纖維混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀及分析12-14
• 1.2.2 鋼纖維混凝土的力學(xué)性能研究現(xiàn)狀及分析14-15
• 1.3 鋼纖維聚合物混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀及分析15-16
• 1.4 鋼纖維混凝土疲勞性能的研究現(xiàn)狀及分析16-18
• 1.5 鋼纖維混凝土抗裂性能的研究現(xiàn)狀及分析18-20
• 1.6 本文的主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 SFPSC材料的研制及基本力學(xué)性能22-33
• 2.1 SFPSC材料組成及配合比設(shè)計(jì)22-27
• 2.2 SFPSC材料的基本力學(xué)性能27-29
• 2.2.1 試件制備27
• 2.2.2 基本力學(xué)性能27-29
• 2.3 SFPSC材料增強(qiáng)機(jī)理淺析29-31
• 2.3.1 鋼纖維的作用機(jī)理30
• 2.3.2 乳膠的作用機(jī)理30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 SFPSC在濕熱環(huán)境-荷載共同作用下的疲勞性能33-49
• 3.1 疲勞實(shí)驗(yàn)33-40
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與試件制備33-34
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備34-36
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)方法36-37
• 3.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析37-40
• 3.2 疲勞壽命40-43
• 3.2.1 常用疲勞曲線方程40-42
• 3.2.2 濕熱環(huán)境-荷載共同條件下的S~N曲線42-43
• 3.3 濕熱環(huán)境-循環(huán)荷載共同與非共同作用下的SFPSC疲勞性能43-45
• 3.4 濕熱環(huán)境-荷載共同作用下的SFPSC彎曲疲勞壽命公式45-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 SFPSC的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能49-67
• 4.1 SFPSC箱梁的承載力49-55
• 4.1.1 計(jì)算模型49-50
• 4.1.2 參數(shù)設(shè)置50-52
• 4.1.3 承載力分析52-55
• 4.2 SFPSC箱梁的抗變形性能55-58
• 4.3 SFPSC箱梁的抗裂性能58-65
• 4.3.1 荷載參數(shù)59
• 4.3.2 模型參數(shù)59-62
• 4.3.3 計(jì)算結(jié)果及分析62-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76-77
• 附件77

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