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原文传递桥梁伸缩缝锚固区钢纤维砼配合比设计与性能试验研究

论文题名：	桥梁伸缩缝锚固区钢纤维砼配合比设计与性能试验研究
关键词：	桥梁伸缩缝;钢纤维混凝土;配合比优化;抗冲击性能;抗疲劳性能
摘要：	桥梁伸缩缝锚固区混凝土，由于经常受到车辆冲击及疲劳作用而成为易损部位，钢纤维的掺入能够显著提高其抗冲击及耐疲劳性能。本文研究依托于北京市市政四建设工程有限责任公司委托的科技项目“高韧性混凝土在桥梁伸缩缝中的应用研究”，以不同目标对钢纤维混凝土配合比进行优化并比较它们的抗冲击、耐疲劳性能差异。本文的主要工作内容及结论如下：　　（1）根据工程需求配制钢纤维混凝土，并对比普通混凝土，结果表明：钢纤维在混凝土拌合物中形成的“棚架”效应会导致其塌落度降低，扩展度增大。钢纤维使混凝土比例极限增大18.8%，延性系数提升8.4%，抗折强度增加18%，断裂能提高8.5倍，混凝土抗变形性能及弯曲韧性明显提高，但抗压强度无显著变化。　　（2）分析影响钢纤维混凝土物理力学性能的主要因素，通过正交试验研究各因素的影响情况及其显著性水平，并建立回归方程，以两种不同目标进行优化，比较其性能差异，结果表明：钢纤维混凝土的性能随砂率、骨胶比及钢纤维掺量和长度的变化呈不同变化趋势，骨胶比及砂率对混凝土工作性能影响更显著，钢纤维参数对混凝土力学性能影响更显著。以功效系数法得到的钢纤维混凝土抗压强度、比例极限、延性系数、断裂能分别提高14.8%，13.3%，3.4%、30%，抗折强度亦略有提高，荷载峰值后的荷载下降速度有所减缓，混凝土塑性破坏特征进一步缓解，抗变形性能及弯曲韧性改善，而以抗压强度最大得到的钢纤维混凝土虽抗压强度、比例极限提高28%、33.4%，但其延性系数、抗折强度、断裂能分别下降5.2%、2.6%、41%，混凝土塑性破坏有所加剧，抗变形性能及弯曲韧性不足。　　（3）通过对钢纤维混凝土抗冲击性能的研究发现：钢纤维能避免混凝土在冲击荷载作用下发生一裂即坏现象，改善脆性破坏特征，冲击耗能提高2.4倍以上，以功效系数法得到的钢纤维混凝土冲击耗能、延性比及韧性系数分别提高6.7%，3.0%,7.7%，混凝土抗冲击性能改善，而以抗压强度最大得到的钢纤维混凝土的冲击耗能无显著变化，但冲击延性比、韧性系数下降了15.2%、3.9%，抗冲击性能差。　　（4）试验研究循环荷载作用下钢纤维混凝土力学性能退化情况，结果呈现出在该作用下，混凝土的峰值荷载变小，对应的应变增大。加载初期，混凝土性能无明显退化，随着荷载次数的增加，退化现象加剧，并在达到峰值后发生明显脆性破坏。钢纤维使混凝土的塑性应变平均增长率下降10.8%，残余应力增大，以功效系数法得到的钢纤维混凝土塑性应变及残余挠度增长减缓7.9%，1.6%，抗压及抗折曲线斜率下降减缓8%，8.6%，而以抗压强度最大得到的钢纤维混凝土虽塑性应变及残余挠度下降2.9%，4.8%，但其抗折曲线斜率下降加快了4.9%。　　（5）针对锚固区混凝土在服役早期就发生破坏，对混凝土在一定次数的不同应力水平疲劳荷载作用后其性能变化情况展开研究，结果表明：在施加了一定次数的疲劳荷载后，混凝土试块表面未产生显著裂缝，随着应力水平的提高，荷载峰值减小，对应的应变增大，以功效系数法得到的钢纤维混凝土比例极限、挠度、抗折峰值荷载、断裂能平均变化幅度为-8%、20%、-7%、-8%，而以抗压强度最大得到的钢纤维混凝土的变化幅度为-22%、17%、-12%、-20%，各混凝土的延性系数亦无显著差异，但以功效系数法优化得到的钢纤维混凝土延性系数更高，其抗变形性能及弯曲韧性明显优于其他混凝土，具有更好的耐疲劳性能。
作者：	董晨
专业：	建筑与土木工程
导师：	邓通发
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江西理工大学
学位年度：	2021