本文關(guān)鍵詞： 鋼纖維 自密實混凝土 受剪承載力 修正壓力場理論 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、安全性和耐久性對隧道的整體結(jié)構(gòu)性能至關(guān)重要。鋼纖維自密實混凝土在盾構(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,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,并為此提供試驗和理論上的參考與依據(jù),對鋼纖維自密實混凝土的工作性、材料力學(xué)性能以及鋼纖維自密實混凝土簡支梁和對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算模型。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)采用國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的工作性評價方法,對強度等級為C40和C60的鋼纖維自密實混凝土的流動性、填充性、間隙通過性以及穩(wěn)定性進行了測試。同時,對硬化后的鋼纖維自密實混凝土強度和彎曲韌性進行了測試。結(jié)果表明,鋼纖維自密實混凝土的工作性與強度均能滿足要求。 (2)對20根鋼纖維自密實混凝土簡支梁彎剪性能進行了試驗研究,分析了鋼纖維對試件破壞形態(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價方法對部分試件的剪切延性進行分析,并定量地評價了鋼纖維對箍筋的替代作用。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表現(xiàn)出明顯的正混雜效應(yīng),優(yōu)于單獨使用箍筋的情況,可以實現(xiàn)鋼纖維部分替代箍筋。 (3)基于修正壓力場理論提出了鋼纖維混凝土無腹筋梁受剪強度計算模型。模型中通過對裂縫處局部平衡條件和鋼纖維應(yīng)力傳遞機理地分析,引入了鋼纖維對混凝土梁受剪承載力的貢獻,具有明顯的物理意義。為驗證模型的合理性,采用該模型和其他4個不同模型對第3章無腹筋試驗梁以及收集到的已有139根鋼纖維混凝土無腹筋梁進行了計算,并對比分析了不同影響因素對計算結(jié)果的影響。計算結(jié)果表明：采用本文提出的模型計算出的受剪承載力與試驗結(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算。 (4)基于修正壓力場理論提出了鋼纖維混凝土有腹筋梁受剪承載力計算模型,并推導(dǎo)出鋼纖維混凝土有腹筋梁受剪承載力一般計算式。同時,采用該計算方法和其他兩種不同受剪設(shè)計方法對第3章試驗數(shù)據(jù)進行了計算與對比。結(jié)果表明：本文提出的計算方法比其他兩種受剪設(shè)計方法能更好地預(yù)測試驗梁受剪承載力。為進一步驗證本模型合理性與適用性,對已有鋼纖維混凝土有腹筋梁試驗結(jié)果進行了預(yù)測。計算結(jié)果表明：采用該計算方法計算出的受剪承載力與試驗結(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算和分析。 (5)研究了鋼纖維摻量、剪跨比和配箍率對鋼纖維自密實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)與簡支對比梁相似,但是由于軸力的作用傾角梁的受剪承載力明顯高于簡支對比梁,且跨中位置處縱筋應(yīng)變以及斜裂縫的寬度要低于簡支對比梁；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,采用傾角梁試驗結(jié)果驗算了兩種不同偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計算方法。結(jié)果表明：采用兩種不同計算方法計算出的結(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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U451;U455.43

【參考文獻】

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本文編號：1470632