鋼纖維阻裂效應研究及其在盾構管片設計中的應用.pdf

1、在混凝土基體中摻入適量高模量的鋼纖維后，能改變其破壞時的脆性，有效的控制裂縫的產生與增長，起到增強、增韌的改善作用，且有效地克服了混凝土抗拉強度低、易開裂、抗疲勞性能差等固有缺陷。鋼纖維混凝土優(yōu)越性的廣泛認知，使得它的應用飛速發(fā)展，隨之而來的是更加深入的研究。 按現(xiàn)行《混凝土結構設計規(guī)范》計算的裂縫寬度無法體現(xiàn)鋼纖維的作用，因此《纖維混凝土結構技術規(guī)程》在計算裂縫寬度時引入了鋼纖維裂縫影響系數(shù)β<,cw>來體現(xiàn)鋼纖維的阻裂效應，

2、但《纖維混凝土結構技術規(guī)程》中只是給出了FC45以下的纖維混凝土裂縫寬度影響系數(shù)β<,cw>，而預制管片的承載力和防水等都要求它具有高強度和高抗?jié)B性，所以鋼筋混凝土管片主要采用的是C50或以上的高強混凝土。為體現(xiàn)鋼纖維阻裂效應在高強混凝土設計中的作用，故本文以此為出發(fā)點，通過試驗研究和理論計算分析量化鋼纖維裂縫寬度影響系數(shù)及其在管片設計中的應用。 本文根據(jù)粘結滑移理論得到平均裂縫寬度公式，進行推導，并結合鋼纖維裂縫寬度計算公式，

3、導出鋼纖維裂縫寬度影響系數(shù)的公式。從中可以得知截面尺寸、混凝土的抗拉強度和彎矩等對鋼纖維裂縫寬度影響系數(shù)有一定的影響。 通過偏壓短柱和純彎梁試驗，統(tǒng)計分析試驗結果得到裂縫影響系數(shù)的簡化表達系數(shù)分別為0.46和0.45。為了使試驗結果更具普遍性，通過數(shù)值試驗，變化影響參數(shù)，如截面的長、寬，得出各種條件下裂縫寬度、彎矩與裂縫寬度影響系數(shù)的關系，進一步分析了鋼纖維裂縫寬度影響系數(shù)的變化規(guī)律。 按照實際管片的設計荷載進行纖維混凝

4、土管片配筋計算，得出主筋8ф14符合要求，然后對主筋為ф14的纖維混凝土管片與主筋為ф18的現(xiàn)有鋼筋混凝土管片進行實體模型試驗，分析試驗過程中的裂縫特征，得到前者具有略高的抗裂性，從而也驗證了該系數(shù)的實用性和可靠性。 最后，利用試驗得到的鋼纖維混凝土拉力軟化材料模型進行纖維混凝土管片的數(shù)值試驗，得到相同配筋條件下鋼筋混凝土管片和鋼纖維混凝土管片的裂縫寬度，再由鋼筋混凝土管片的裂縫寬度和試驗得到的β<,cw>計算鋼纖維混凝土管片的