本文關(guān)鍵詞： 鋼纖維 自密實(shí)混凝土 受剪承載力 修正壓力場(chǎng)理論 斜裂縫　出處：《大連理工大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：盾構(gòu)隧道管片作為隧道的主要承重結(jié)構(gòu),其抗裂性、安全性和耐久性對(duì)隧道的整體結(jié)構(gòu)性能至關(guān)重要。鋼纖維自密實(shí)混凝土在盾構(gòu)隧道管片的應(yīng)用可較好地解決管片的破損、開裂以及由于鋼筋和混凝土基體之間的不良粘結(jié)而導(dǎo)致的耐久性問題；同時(shí),鋼纖維還可以部分或者全部替代箍筋,起到優(yōu)化配筋的作用。本文為推廣鋼纖維自密實(shí)混凝土在盾構(gòu)隧道管片以及其他工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,并為此提供試驗(yàn)和理論上的參考與依據(jù),對(duì)鋼纖維自密實(shí)混凝土的工作性、材料力學(xué)性能以及鋼纖維自密實(shí)混凝土簡(jiǎn)支梁和對(duì)稱傾角梁的受剪性能展開了系統(tǒng)地研究,并基于修正壓力場(chǎng)理論提出了鋼纖維混凝土無腹筋梁和有腹筋梁受剪承載力計(jì)算模型。本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： (1)采用國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的工作性評(píng)價(jià)方法,對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為C40和C60的鋼纖維自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性、填充性、間隙通過性以及穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試。同時(shí),對(duì)硬化后的鋼纖維自密實(shí)混凝土強(qiáng)度和彎曲韌性進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明,鋼纖維自密實(shí)混凝土的工作性與強(qiáng)度均能滿足要求。 (2)對(duì)20根鋼纖維自密實(shí)混凝土簡(jiǎn)支梁彎剪性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,分析了鋼纖維對(duì)試件破壞形態(tài)、裂縫形態(tài)、荷載-撓度曲線、承載力、縱筋以及箍筋應(yīng)變的影響。采用不同剪切延性評(píng)價(jià)方法對(duì)部分試件的剪切延性進(jìn)行分析,并定量地評(píng)價(jià)了鋼纖維對(duì)箍筋的替代作用。研究結(jié)果表明：鋼纖維的加入不僅可以改善試件的破壞形態(tài)、增加斜裂縫數(shù)量,而且可以顯著提高試件承載力和剪切延性。在本文試驗(yàn)條件下,40kg/m3鋼纖維最多可以替代0.275%的配箍率,并且鋼纖維與箍筋共同作用時(shí)表現(xiàn)出明顯的正混雜效應(yīng),優(yōu)于單獨(dú)使用箍筋的情況,可以實(shí)現(xiàn)鋼纖維部分替代箍筋。 (3)基于修正壓力場(chǎng)理論提出了鋼纖維混凝土無腹筋梁受剪強(qiáng)度計(jì)算模型。模型中通過對(duì)裂縫處局部平衡條件和鋼纖維應(yīng)力傳遞機(jī)理地分析,引入了鋼纖維對(duì)混凝土梁受剪承載力的貢獻(xiàn),具有明顯的物理意義。為驗(yàn)證模型的合理性,采用該模型和其他4個(gè)不同模型對(duì)第3章無腹筋試驗(yàn)梁以及收集到的已有139根鋼纖維混凝土無腹筋梁進(jìn)行了計(jì)算,并對(duì)比分析了不同影響因素對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。計(jì)算結(jié)果表明：采用本文提出的模型計(jì)算出的受剪承載力與試驗(yàn)結(jié)果符合較好,可用于鋼纖維混凝土無腹筋梁受剪分析和計(jì)算。 (4)基于修正壓力場(chǎng)理論提出了鋼纖維混凝土有腹筋梁受剪承載力計(jì)算模型,并推導(dǎo)出鋼纖維混凝土有腹筋梁受剪承載力一般計(jì)算式。同時(shí),采用該計(jì)算方法和其他兩種不同受剪設(shè)計(jì)方法對(duì)第3章試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算與對(duì)比。結(jié)果表明：本文提出的計(jì)算方法比其他兩種受剪設(shè)計(jì)方法能更好地預(yù)測(cè)試驗(yàn)梁受剪承載力。為進(jìn)一步驗(yàn)證本模型合理性與適用性,對(duì)已有鋼纖維混凝土有腹筋梁試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了預(yù)測(cè)。計(jì)算結(jié)果表明：采用該計(jì)算方法計(jì)算出的受剪承載力與試驗(yàn)結(jié)果比較吻合且變異系數(shù)較小,可用于鋼纖維混凝土有腹筋梁受剪承載力計(jì)算和分析。 (5)研究了鋼纖維摻量、剪跨比和配箍率對(duì)鋼纖維自密實(shí)混凝土傾角梁破壞形態(tài)、荷載-跨中撓度曲線、荷載-跨中縱筋應(yīng)變曲線、沿梁長(zhǎng)不同位置處縱筋應(yīng)變和斜裂縫的影響。研究結(jié)果表明：傾角梁試件的破壞過程和破壞形態(tài)與簡(jiǎn)支對(duì)比梁相似,但是由于軸力的作用傾角梁的受剪承載力明顯高于簡(jiǎn)支對(duì)比梁,且跨中位置處縱筋應(yīng)變以及斜裂縫的寬度要低于簡(jiǎn)支對(duì)比梁；鋼纖維可以顯著改善傾角梁試件的破壞形態(tài)和斜裂縫分布形態(tài),提高受剪承載力,增強(qiáng)荷載-跨中撓度曲線的彈性階段與彈塑性階段的剛度,降低縱筋應(yīng)變、斜裂縫寬度及平均水平間距。同時(shí),采用傾角梁試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)算了兩種不同偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算方法。結(jié)果表明：采用兩種不同計(jì)算方法計(jì)算出的結(jié)果均偏于保守。
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【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U451;U455.43

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1470632