纤维编织网增强混凝土力学性能的实验研究及理论分析

论文摘要

纤维编织网是利用编织技术将连续纤维粗纱制成的平面或者立体纺织物。纤维编织网增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,简称TRC)结构在工程中有很多优势,其不会像钢筋那样因氯离子和二氧化碳的侵入而腐蚀,因此混凝土的保护层可以作得很薄,这样即节省了混凝土又减轻了结构自重;作为一种连续纤维增强材料,纤维粗纱可以沿混凝土中的应力主向布置,其对混凝土的增强效率远比乱向分布于混凝土内的短切纤维高;碳纤维是一种防磁化的材料,利用碳纤维编织网增强混凝土建成的结构物可以屏蔽磁场,防止其内设备磁化。基于以上优点,纤维编织网增强混凝土的发展引起了众多的关注。作者结合国家自然科学基金重点项目“混凝土结构裂缝的形成与发展机理及控制技术的研究”,对TRC力学和耐久性能的进行了一系列试验和理论研究工作,具体如下: 1.开发出了一种适合TRC结构的基体,其具有自密实能力,早高强能力,通过加速老化试验证明其对玻璃纤维的腐蚀在可接受的范围内,因其骨料最大粒径较小,这种基体被称为“高性能细集料混凝土”。 2.测定了本试验所采用纤维编织网的力学性能,比如抗拉强度,弹性模量和极限应变等。 3.利用4线性双平行线的黏结本构模型对纤维粗纱从混凝土基体中拔出的现象进行了解析分析,为印证黏结参数,分析拉拔力作用下的结构相应,提供了一种方法。 4.通过纤维束从细集料混凝土中的拔出试验,探讨了纤维埋长、混凝土强度和工作性能、向混凝土内适当添加短切纤维,用环氧树脂浸渍纤维编织网并在其表面黏砂以及对TRC施加预应力对纤维编织网和混凝土黏结性能的影响。 5.对TRC单向薄板进行了4点弯曲试验,探讨了维编织网表面黏砂,提高配网率以及适当地施加和提升预应力水平对板在荷载作用下的开裂行为的影响。 6.本文对纤维编织网增强混凝土矩形截面梁的抗弯能力,包括极限弯矩和开裂弯矩进行了计算分析,并给出了计算方法。 7.本文在计算纤维编织网增强混凝土T形截面梁的极限承载力时,对梁受压区压应力分布分别采用了直接积分计算压应力合力与合力作用点以及将曲线压应力分布采用等效矩形化处理,即依据T截面不同的边缘压应变采用了矩形截面相

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纤维编织网简介
• 1.2.1 纤维材料简介
• 1.2.2 纤维编织网编制方法
• 1.3 纤维编织网增强混凝土结构研究进展
• 1.3.1 高性能精细混凝土的研究
• 1.3.2 高性能精细混凝土与纤维编织网黏结性能的研究
• 1.3.3 纤维编织网增强混凝土结构力学性能的研究
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 纤维编织网增强高性能精细混凝土基体的开发和优化
• 2.1 引言
• 2.2 自密实混凝土简介
• 2.3 自密实能力试验
• 2.3.1 原材料
• 2.3.2 自密实能力试验过程
• 2.3.3 试验结果讨论
• 2.4 基体OPT力学性能试验
• 2.4.1 强度、弹性模量和收缩试验
• 2.4.2 断裂试验
• 2.5 小结
• 3.玻璃纤维编织网增强高性能精细混凝土的耐久性评价
• 3.1 引言
• 3.2 加速老化试验简介
• 3.2.1 加速老化试验的来历和原理
• 3.2.2 SIC试验简介
• 3.3 试验材料、设备及过程
• 3.3.1 原材料
• 3.3.2 恒温系统
• 3.3.3 实验过程
• 3.4 实验结果和讨论
• 3.4.1 80℃热水加速老化试验结果
• 3.4.2 50℃热水加速老化试验结果
• 3.4.3 OPT对玻璃纤维腐蚀机理分析
• 3.4.4 加速老化试验前后OPT-GRC的SEM分析
• 3.5 高性能精细混凝土的碳化
• 3.6 小结
• 4.纤维编织网基本力学性能的试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验用纤维编织网简介
• 4.2.1 试验纤维编织网结构和基本性能
• 4.2.2 纤维束理论面积的计算
• 4.3 纤维编织网抗拉强度、弹性模量和极限应变的测定
• 4.3.1 试件形式及尺寸
• 4.3.2 试件的制作程序
• 4.3.3 试验方法及过程
• 4.3.4 试验结果和分析
• 4.4 小结
• 5 纤维编织网增强混凝土的拉拔计算分析
• 5.1 引言
• 5.2 TRC的黏结机理和本构模型
• 5.3 拔出分析
• 5.3.1 自由端没有滑移时的拔出分析
• 5.3.2 自由端开始滑移时的拔出分析
• 5.4 算例
• 5.5 小结
• 6 纤维编织网和高性能细粒混凝土黏结性能的试验研究
• 6.1 引言
• 6.2 试验研究
• 6.2.1 混凝土基体
• 6.2.2 纤维编织网
• 6.2.3 预应力加载设备的研制
• 6.2.4 试件制作
• 6.2.5 拉拔试验方法
• 6.3 结果与对比
• 6.4 小结
• 7.纤维编织网增强混凝土单向薄板弯曲性能的试验研究
• 7.1 引言
• 7.2 试验研究
• 7.2.1 混凝土基体
• 7.2.2 纤维编织网
• 7.2.3 试件制作
• 7.3 试验过程和结果
• 7.3.1 试验过程
• 7.3.2 试验结果
• 7.3.3 试验结果分析
• 7.4 小结
• 8.预应力与非预应力TRC矩形梁的正截面承载能力计算分析
• 8.1 引言
• 8.2 TRC矩形截面梁正截面极限承载能力计算分析
• 8.2.1 基本假定
• 8.2.2 积分计算混凝土受压边缘不同应变下的α和β
• 8.2.3 计算矩形截面的极限承载力
• 8.3 预应力TRC矩形截面梁的正截面承载能力计算分析
• 8.4 算例
• 8.4.1 TRC梁正截面极限承载能力的计算
• 8.4.2 预应力TRC梁抗裂的计算
• 8.5 小结
• 9.纤维编织网增强混凝土工（或T）形截面梁的正截面极限承载能力计算分析
• 9.1 问题的由来
• 9.2 TRC工（或T）形截面梁正截面极限承载力的计算
• 9.2.1 基本假定
• 9.2.2 计算过程
• 9.3 算例
• 9.4 小结
• 10.结论
• 10.1 本文工作的总结
• 10.2 需要进一步解决的问题
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文情况
• 创新点摘要
• 致谢
• 附录A
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书