纖維混凝土管片設(shè)計(jì)研究及工程應(yīng)用.pdf

1、纖維混凝土(Fibre Reinforced Concrete,簡稱FRC)作為一種新型復(fù)合建筑材料，具有優(yōu)良的物理、力學(xué)性能，與普通混凝土相比，其抗拉、抗彎強(qiáng)度及耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、耐疲勞性、韌性和抗裂、抗爆等性能可得到提高。國外都對其進(jìn)行了深人的理論研究和廣泛的工程實(shí)踐。但目前國內(nèi)這方面的研究較少，缺乏完整、可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用于管片的設(shè)計(jì)，使得其應(yīng)用受到局限。 本文結(jié)合“預(yù)制纖維混凝土管片的綜合研究與應(yīng)用”課題，分析了纖維混

2、凝土管片強(qiáng)度增強(qiáng)機(jī)理和抗開裂作用機(jī)理。并通過數(shù)值模擬計(jì)算，分析了纖維體積摻量與阻裂效果間的線性關(guān)系，得出獲得增強(qiáng)效果的最小纖維體積摻量。 根據(jù)該課題的前期研究成果，提出了纖維混凝土盾構(gòu)管片配合比設(shè)計(jì)、材料參數(shù)和設(shè)計(jì)指標(biāo)；對纖維混凝土管片承載力設(shè)計(jì)方法做了系統(tǒng)研究，進(jìn)一步完善了纖維混凝土偏心受壓斜截面計(jì)算方法。通過課題前期纖維混凝土抗早齡期收縮試驗(yàn)和電阻率試驗(yàn)等各項(xiàng)耐久性試驗(yàn)，得出纖維混凝土管片耐久性設(shè)計(jì)依據(jù)和鋼纖維摻量的控制標(biāo)準(zhǔn)

3、。 本文通過對纖維混凝土管片應(yīng)用試驗(yàn)研究，證實(shí)了纖維混凝土管片內(nèi)力滿足設(shè)計(jì)承載力要求，并有足夠的安全儲備；并能明顯減少了拼裝施工過程中的裂縫。研究結(jié)果證實(shí)纖維混凝土管片抗開裂等安全性能比普通鋼筋混凝土管片具有明顯的優(yōu)勢，同時(shí)也通過實(shí)踐應(yīng)用驗(yàn)證了纖維混凝土管片配合比、材料指標(biāo)、設(shè)計(jì)強(qiáng)度及設(shè)計(jì)參數(shù)等各項(xiàng)研究成果的正確性。 通過對接頭螺栓應(yīng)力、接縫張開位移、端部應(yīng)力的量測，分析了縱向、環(huán)向接頭的力學(xué)效應(yīng)的一些規(guī)律、錯(cuò)縫接頭對臨

4、近環(huán)管片應(yīng)力傳遞的影響，得到了彎矩傳遞系數(shù)，并以此簡化錯(cuò)縫拼裝計(jì)算模型，并由實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證了彎矩傳遞系數(shù)的合理性。 通過模擬千斤頂推力計(jì)算，分析現(xiàn)場試驗(yàn)段管片的破壞形態(tài)以及開裂的原因，計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場試驗(yàn)吻合，計(jì)算表明鋼筋鋼纖維混凝土管片能有效控制施工階段管片的開裂破壞。 至此，本文研究結(jié)果證實(shí)了纖維混凝土管片用于地鐵隧道工程是可行的。實(shí)際應(yīng)用中大量的測試數(shù)據(jù)對設(shè)計(jì)方法的完善具有一定的指導(dǎo)作用。同時(shí)對同類工程也具有一定的指導(dǎo)