原文传递
钢纤维阻裂效应研究及其在盾构管片设计中的应用
| 论文题名： | 钢纤维阻裂效应研究及其在盾构管片设计中的应用 |
| 关键词： | 钢纤维混凝土;盾构管片;裂缝宽度;数值试验;阻裂效应;粘结滑移 |
| 摘要： | 在混凝土基体中掺入适量高模量的钢纤维后，能改变其破坏时的脆性，有效的控制裂缝的产生与增长，起到增强、增韧的改善作用，且有效地克服了混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷。钢纤维混凝土优越性的广泛认知，使得它的应用飞速发展，随之而来的是更加深入的研究。 按现行《混凝土结构设计规范》计算的裂缝宽度无法体现钢纤维的作用，因此《纤维混凝土结构技术规程》在计算裂缝宽度时引入了钢纤维裂缝影响系数β<,cw>来体现钢纤维的阻裂效应，但《纤维混凝土结构技术规程》中只是给出了FC45以下的纤维混凝土裂缝宽度影响系数β<,cw>，而预制管片的承载力和防水等都要求它具有高强度和高抗渗性，所以钢筋混凝土管片主要采用的是C50或以上的高强混凝土。为体现钢纤维阻裂效应在高强混凝土设计中的作用，故本文以此为出发点，通过试验研究和理论计算分析量化钢纤维裂缝宽度影响系数及其在管片设计中的应用。 本文根据粘结滑移理论得到平均裂缝宽度公式，进行推导，并结合钢纤维裂缝宽度计算公式，导出钢纤维裂缝宽度影响系数的公式。从中可以得知截面尺寸、混凝土的抗拉强度和弯矩等对钢纤维裂缝宽度影响系数有一定的影响。 通过偏压短柱和纯弯梁试验，统计分析试验结果得到裂缝影响系数的简化表达系数分别为0.46和0.45。为了使试验结果更具普遍性，通过数值试验，变化影响参数，如截面的长、宽，得出各种条件下裂缝宽度、弯矩与裂缝宽度影响系数的关系，进一步分析了钢纤维裂缝宽度影响系数的变化规律。 按照实际管片的设计荷载进行纤维混凝土管片配筋计算，得出主筋8ф14符合要求，然后对主筋为ф14的纤维混凝土管片与主筋为ф18的现有钢筋混凝土管片进行实体模型试验，分析试验过程中的裂缝特征，得到前者具有略高的抗裂性，从而也验证了该系数的实用性和可靠性。 最后，利用试验得到的钢纤维混凝土拉力软化材料模型进行纤维混凝土管片的数值试验，得到相同配筋条件下钢筋混凝土管片和钢纤维混凝土管片的裂缝宽度，再由钢筋混凝土管片的裂缝宽度和试验得到的β<,cw>计算钢纤维混凝土管片的裂缝宽度，得到大于1的比例系数，从另一个角度验证β<,cw>的可靠性。 本文的研究成果对同类的工程有一定的借鉴作用。由试验确定了C50钢纤维混凝土β<,cw>系数及其对影响因素的分析，填补了《纤维混凝土结构技术规程》的空白。 |
| 作者： | 张伟 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李志业 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
