分层钢纤维钢筋混凝土梁腐蚀后的动力性能试验研究

论文摘要

钢纤维是一种增强材料,掺加在混凝土中,具有增强增韧的作用,改善了混凝土的一些力学性能和耐久性。分层钢纤维钢筋混凝土梁在腐蚀后的动力性能试验研究,是山东省教育厅基金资助项目(J05N01)的一部分。在本文所述试验研究中,制作了9根试验梁,对腐蚀后的试验梁在重复荷载作用下的弯曲疲劳性能进行了试验研究和理论分析。根据实验研究结果,给出了不同钢纤维混凝土层厚度、不同体积率、不同腐蚀时间的部分钢纤维钢筋混凝土梁的腐蚀速率、承载力、抗开裂能力、延性以及耗能能力的变化规律。主要研究工作如下:1、详细介绍了钢纤维混凝土(SFRC)的发展历程、研究现状、钢纤维增强混凝土的理论模型:复合力学理论和纤维间距理论,阐述了单根纤维拔出的受力机理,提出了本文的主要研究内容和研究方法。2、通过对试验梁腐蚀的研究,分析了钢纤维钢筋混凝土梁的腐蚀状态。介绍了半电池电位法测试腐蚀电位的原理、标准,并应用于检测钢纤维钢筋混凝土梁腐蚀速率的过程中。研究了钢纤维钢筋混凝土梁腐蚀发展的规律。3、对各类试验梁在整个加载过程中,裂缝的发展情况进行了对比,依据现行规程计算了最大裂缝宽度和主裂缝间距。在一般荷载水平下,分层钢纤维钢筋混凝土梁可保持裂缝宽度小于0.05mm,对结构耐久性的具有重要意义。同时与实测值进行比较,探讨了钢纤维混凝土层厚度、钢纤维掺量、腐蚀时间对钢纤维钢筋混凝土梁裂缝发生、发展、最大裂缝宽度、主裂缝间距以及构件荷载—位移曲线的影响。分析了钢纤维钢筋混凝土梁在较大重复荷载作用下截面的变形特征。4、研究了钢纤维混凝土层厚度、钢纤维体积率和腐蚀时间对钢纤维钢筋混凝土梁在重复荷载作用下丌裂弯矩、极限弯矩、抗开裂性能、延性指数和耗能能力的影响。将各指标实测值与按照现行有关规范的计算值进行比较分析,得出了部分钢纤维钢筋混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、抗开裂性能、延性指数和耗能能力随各因素的变化关系。5、研究了分层钢纤维混凝土梁抗腐蚀作用的有效性,对混凝土构件耐久性设计及合理的钢纤维掺加工艺进行了探讨。证实了在具有腐蚀的环境中,采用分层钢纤维混凝土梁的重要性、必要性及可行性。同时对钢纤维混凝土的经济性进行了分析,探讨了其发展过程中的相关问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 钢纤维混凝土的研究和发展现状概述
• 1.3 钢纤维混凝土梁的动力性能研究现状概述
• 1.4 本文研究的内容
• 2 重复荷载作用下的力学性能试验及其结果
• 2.1 试件的制备
• 2.2 试验装置及试验方法
• 2.3 试验结果
• 3 钢纤维混凝土的细观强度理论分析
• 3.1 引言
• 3.2 钢筋混凝土的腐蚀机理
• 3.3 钢纤维混凝土的强度模型
• 3.4 单根纤维拔出的理论分析
• 3.5 小结
• 4 半电池电位法量测钢纤维钢筋混凝土梁的腐蚀速率
• 4.1 分层钢纤维钢筋混凝土梁腐蚀现象表观分析
• 4.2 分层钢纤维钢筋混凝土梁腐蚀电位测试结果及分析
• 4.3 结论
• 5 分层钢纤维钢筋混凝土梁在重复荷载作用下的弯曲变形规律研究
• 5.1 引言
• 5.2 裂纹扩展规律分析
• 5.3 最大裂缝宽度计算实测对比分析
• 5.4 平均裂缝间距计算实测对比分析
• 5.5 截面变形规律研究
• 5.6 小结
• 6 分层钢纤维钢筋混凝土梁在重复荷载作用下的动力性能研究
• 6.1 引言
• 6.2 开裂荷载变化规律研究
• 6.3 极限荷载、破坏荷载变化规律研究
• 6.4 抗开裂性能变化规律研究
• 6.5 小结
• 7 分层钢纤维钢筋混凝土梁耗能能力分析和经济性分析
• 7.1 引言
• 7.2 分层钢纤维钢筋混凝土梁的韧性分析
• 7.3 本研究对结构设计的意义及钢纤维混凝土的经济性分析
• 7.4 小结
• 8 主要成果、结论和展望
• 8.1 主要成果和结论
• 8.2 有待进一步研究的问题
• 8.3 钢纤维混凝土的应用展望
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 主要参考文献