柔性纖維混凝土阻裂機理及在連續(xù)剛構(gòu)橋中的應用研究.pdf

1、柔性纖維混凝土是以柔性纖維作為增強材的水泥基復合材料，本文采用理論分析、試驗研究與有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究柔性纖維混凝土的阻裂機理和柔性纖維的阻裂效果及影響因素，并依托實際工程，研究柔性纖維對大體積混凝土早期裂縫的阻裂效果。通過以上研究工作以期進一步完善柔性纖維混凝土的阻裂機理，指導柔性纖維混凝土的工程應用。
　　論文提出了基于能量平衡理論的柔性纖維混凝土阻裂機理。分析表明，纖維通過耗能提高材料的斷裂韌性或減小裂紋擴展力起

2、到阻裂的作用，在裂紋尖端穿過纖維的瞬間，單根纖維所消耗的能量是巨大的，同時橫跨裂紋而未被拔出或拉斷的一系列纖維所消耗能量的總和也是很大的;纖維耗能與纖維長度、摻量、直徑以及界面比表面能（粘結(jié)強度）等有關(guān)，且纖維長度越長、摻量越高、直徑越小以及界面比表面能（粘結(jié)強度）越大，纖維耗能越多、阻裂效果越好。
　　通過抗折試驗、塑性收縮試驗、斷裂韌性與斷裂能試驗以及擺錘沖擊試驗，研究纖維長度和纖維摻量對抗折強度、塑性收縮阻裂、斷裂韌性與斷裂

3、能以及沖擊斷裂能的影響程度和規(guī)律。聚酯纖維對抗折強度有一定的影響，對斷裂韌性、沖擊斷裂能影響較大，且對斷裂能影響很大，同時可以提高水泥基材早期塑性收縮阻裂的性能，總體而言，隨著纖維長度的增加和纖維摻量的提高，纖維的阻裂和增強效果越好。
　　通過建立具有中心穿透裂紋的平面應力有限元模型，并基于裂尖應力和裂尖沿裂紋線方向的應力強度因子說明了柔性纖維的阻裂作用，且纖維長度越長、摻量越高，阻裂效果越好。本文試驗結(jié)果及有限元分析結(jié)果符合基于

4、能量平衡理論的柔性纖維混凝土阻裂機理，驗證了文中所提阻裂機理的合理性。
　　依托重慶南川至貴州道真高速公路某連續(xù)剛構(gòu)橋工程，研究柔性纖維對大體積混凝土早期裂縫的阻裂效果，并建立O號塊模型對比分析柔性纖維的摻入對O號塊收縮裂縫的影響。柔性纖維可以提高大體積混凝土早期裂縫的抗裂性能，現(xiàn)場摻有聚酯纖維的連續(xù)剛構(gòu)橋梁段相較于傳統(tǒng)未摻纖維的梁段裂縫數(shù)量少、開展程度低;有限元分析的連續(xù)剛構(gòu)橋O號塊收縮裂縫主要分布于箱梁的底板和腹板，且考慮了聚