微鋼絲鋼纖維混凝土梯度復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)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(fù)合材料，并開展材料設(shè)計與性能試驗研究。結(jié)合材料結(jié)構(gòu)化設(shè)計思想，提出局部高摻量微鋼絲鋼纖維混凝土控裂梯度復(fù)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(shè)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:
　　①開展了微鋼絲鋼纖維混

2、凝土材料基本力學(xué)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(xué)性能的改善效果。
　?、诟鶕?jù)梯度復(fù)合材料的概念與局部增強設(shè)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(fù)合材料的力學(xué)性能。結(jié)果表明:在梁的1/5截面高度范圍內(nèi)布置高摻量的鋼纖維混凝土梯度復(fù)合材料能達到與全截面鋼纖維混凝土相當(dāng)?shù)脑鰪娦Ч２捎镁植刻荻仍O(shè)計在提高力學(xué)性能的同時進一步優(yōu)化了梯度復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，解決了

3、高體積率所帶來的經(jīng)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(jié)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(jié)性能顯著提高，極限粘結(jié)強度提高125.5％以上。
　?、芨鶕?jù)強度理論和斷裂力學(xué)原理，分析了鋼纖維混凝土梯度復(fù)合結(jié)構(gòu)抗裂設(shè)計方法，并提出對應(yīng)的控裂梯度彎曲梁結(jié)構(gòu)形式:基于強度理論設(shè)計了MSFRC梯度層厚度為1/3截面高度的梯度復(fù)合梁(MSFRC85)，基于斷裂力學(xué)原理設(shè)計了M

4、SFRC梯度層厚度為50mm的梯度復(fù)合梁(MSFRC50)。
　?、輰Ρ绕胀ɑ炷亮?，設(shè)計兩種鋼纖維混凝土梯度復(fù)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(fù)合設(shè)計