钢纤维混凝土单轴受压性能及本构关系研究

作     者：倪亮 

作者单位：湖北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈升平

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：钢纤维 本构关系 韧性指数 

摘      要：FRP(纤维增强塑料)筋混凝土结构由于延性不足,受压区混凝土易被压碎而使结构提前失效,在FRP筋混凝土结构受压区采用钢纤维混凝土替代素混凝土,利用钢纤维的桥接作用,能有效控制裂缝的萌生和扩展。因此,钢纤维混凝土单轴受压性能的研究对推广FRP筋混凝土结构的应用具有十分重要的意义。本文采取试验与理论相结合的方法,以钢纤维掺入率(0%、1.0%、1.3%、1.6%)、混凝土强度等级(C30、C40、C50)以及钢纤维类型(多锚固点型、剪切型)为试验变量进行了63个(21组)立方体试件及等量圆柱体试件的轴心受压性能试验。主要研究内容及成果如下:(1)通过立方体与圆柱体试件抗压强度试验,研究钢纤维类型、掺入率和混凝土强度对钢纤维混凝土破坏特征、抗压强度的增强机理,结合试验结果分析了两种不同形状试件之间抗压强度的关系,对二者之间抗压强度进行了对比,建立了不同类型钢纤维混凝土抗压强度计算公式,与试验结果契合度较好。(2)通过圆柱体试件的单轴受压试验,分析了钢纤维类型、掺入率对不同强度混凝土单轴受压力学性能的影响规律,建立了关于纤维特征参数的峰值应变计算公式,通过与试验结果作对比验证了该公式的可行性,并利用线性回归分析,提出了极限压应变和峰值应变相互关系的经验公式。(3)结合钢纤维混凝土应力-应变关系的试验曲线,选取了适宜的本构关系模型,通过与试验曲线的对比证明了该模型可以较好的描述钢纤维混凝土单轴受压全过程。(4)通过残余应力及韧性指数计算模型,对钢纤维混凝土的韧性进行评价,分析了影响其韧性的因素,选出了强度为CF30、CF40、CF50时,整体韧性最佳的钢纤维混凝土配合比方法。