鋼纖維混凝土在隧道薄弱部位初支中的應(yīng)用研究.pdf

1、將細(xì)短的鋼纖維亂向分布于普通混凝土的基體中而形成的一種新型的多相復(fù)合材料被稱為鋼纖維混凝土。這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地改善基體混凝土內(nèi)部微型裂縫的發(fā)展，并且一定程度上改善了鋼纖維混凝土的具體破壞形態(tài)，改善了混凝土的抗拉、抗折等力學(xué)性能，使得混凝土具有較好的延性。本文主要研究工作如下:
　　1.根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析，按照《纖維混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(CECS13-2009)的規(guī)范制作鋼纖維混凝土試塊。
　

2、　2.通過100×100×100mm鋼纖維混凝土立方體軸向抗壓試驗(yàn)并在結(jié)論分析時(shí)乘以強(qiáng)度尺寸換算系數(shù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析表明:鋼纖維的加入并沒有對(duì)混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度有特別明顯的規(guī)律和影響。鋼纖維摻量較?。w積率≤0.5％）時(shí)，鋼纖維混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度甚至?xí)缘陀谒鼗炷量箟簭?qiáng)度。鋼纖維混凝土雖受壓強(qiáng)度增加不明顯，但韌性卻大幅度得到提高，改善了混凝土試件受壓的破壞形態(tài)。這是由于鋼纖維的加入，提高了受壓破壞時(shí)的韌性。從鋼纖維混凝土的破壞形

3、態(tài)上看，當(dāng)其受壓破壞后依然保持著整體性。
　　3.通過100×100×400mm鋼纖維混凝土立方體抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，采用三分點(diǎn)加載方式，研究了不同的鋼纖維類型（銑削波紋型、端鉤型、剪切平直型）、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼纖維體積率與不同細(xì)骨料和水灰比對(duì)鋼纖維混凝土的抗折強(qiáng)度的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析表明:隨著鋼纖維體積率與長徑比的增加，試塊的抗折強(qiáng)度有明顯的增強(qiáng)，在1％≤鋼纖維體積率≤1.5％時(shí)抗折強(qiáng)度增強(qiáng)明顯。試塊的破壞形式為鋼纖維被拔出，且在

4、破壞過程中剝落的骨料明顯多于素混凝土，破壞面明顯更加粗糙不平。這主要由于破壞面產(chǎn)生裂縫后試塊與鋼纖維之間通過粘結(jié)力共同承擔(dān)荷載，繼續(xù)加載后鋼纖維與基體之間的粘結(jié)應(yīng)力達(dá)到極限，逐漸將鋼纖維從基體中拔出直至截面完全破壞。同時(shí)可以看到，加入了鋼纖維之后，試塊的延性得到了提高。
　　4.通過150×150×150mm鋼纖維混凝土立方體劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，研究了不同的鋼纖維類型（銑削波紋型、端鉤型、剪切平直型）、鋼纖維體積率、水灰比對(duì)鋼纖維混

5、凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的影響。鋼纖維混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度隨著鋼纖維體積率的增加而增強(qiáng)，端鉤型鋼纖維的增強(qiáng)效果要優(yōu)于其他三種類型。
　　5.通過制作上部開口直徑185mm，下部直徑為175mm，高度為150mm的鋼纖維混凝土抗?jié)B試驗(yàn)?zāi)K，研究不同鋼纖維體積率對(duì)混凝土抗?jié)B等級(jí)的影響。
　　6.將斷裂力學(xué)與層布式鋼纖維概念結(jié)合在一起，采用ABAQUS對(duì)鋼纖維混凝土軸向抗壓與三點(diǎn)彎曲（抗折）試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，并與實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。