微鋼絲鋼纖維混凝土梯度復合材料及其結構裂紋特性研究.pdf

1、論文基于梯度材料的概念，提出局部高摻量微鋼絲鋼纖維混凝土(Micro SteelFiber Reinforced Concrete，簡稱MSFRC)梯度復合材料，并開展材料設計與性能試驗研究。結合材料結構化設計思想，提出局部高摻量微鋼絲鋼纖維混凝土控裂梯度復合梁的概念，開展梯度梁裂紋特性研究，形成基于裂紋控制的梯度梁設計方法。通過數(shù)值分析對梯度梁抗彎性能及其裂紋特性進行較好模擬和驗證。論文主要工作如下:
　?、匍_展了微鋼絲鋼纖維混

2、凝土材料基本力學性能試驗，對比分析了在普通混凝土和微鋼絲鋼纖維混凝土中分別摻入Ⅰ級灰與超細灰對混凝土基本力學性能的改善效果。
　?、诟鶕?jù)梯度復合材料的概念與局部增強設計，試驗研究了不同MSFRC梯度層厚度的微鋼絲鋼纖維混凝土梯度復合材料的力學性能。結果表明:在梁的1/5截面高度范圍內布置高摻量的鋼纖維混凝土梯度復合材料能達到與全截面鋼纖維混凝土相當?shù)脑鰪娦Ч?。采用局部梯度設計在提高力學性能的同時進一步優(yōu)化了梯度復合結構形式，解決了

3、高體積率所帶來的經濟性問題。
　?、墼囼炑芯苛虽摾w維混凝土與高強鋼筋之間的粘結性能，并進行了有限元分析。與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土與高強鋼筋之間的粘結性能顯著提高，極限粘結強度提高125.5％以上。
　?、芨鶕?jù)強度理論和斷裂力學原理，分析了鋼纖維混凝土梯度復合結構抗裂設計方法，并提出對應的控裂梯度彎曲梁結構形式:基于強度理論設計了MSFRC梯度層厚度為1/3截面高度的梯度復合梁(MSFRC85)，基于斷裂力學原理設計了M

4、SFRC梯度層厚度為50mm的梯度復合梁(MSFRC50)。
　?、輰Ρ绕胀ɑ炷亮?，設計兩種鋼纖維混凝土梯度復合梁，并進行抗彎性能試驗，對不同試驗梁的承載能力和鋼筋受力狀況進行分析。研究了不同試驗梁在荷載作用下的裂紋特性，包括各加載區(qū)間的裂紋分布、裂紋發(fā)展階段分析以及裂紋發(fā)展高度、寬度和間距的對比分析。采用有限元分析方法，對試驗梁的受力特性和裂紋分布進行驗證。
　　論文通過理論分析、試驗研究及有限元驗證，對基于梯度復合設計