基于均匀化理论的混杂纤维混凝土有效弹性模量计算

混杂纤维混凝土是典型的多相多层次非均质复合材料,在弹性阶段其宏观尺度力学行为由细观、微观乃至纳观组成与结构决定。为探究材料微细观结构对宏观尺度力学性能的影响,在微细观力学框架下,基于Mori-Tanaka法和三相模型,建立了考虑界面作用的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土弹性模量的多尺度均匀化理论模型,在经过试验结果验证的基础上,进行了影响因素拓展分析。结果表明:钢纤维的掺入提高了混凝土弹性模量,其提高幅度随钢纤维体积掺量的增大而增大,而聚丙烯纤维的掺入对弹性模量的影响不大;混杂纤维混凝土弹性模量随纤维界面弹性模量的增大而增大,且纤维掺量越大其增大幅度越大;增大钢纤维和聚丙烯纤维界面厚度均会减小其弹性模量;骨料体积分数是影响整体弹性模量的主要因素,表现在骨料所占体积越大,材料整体弹性模量也越大。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱抗震性能试验研究

考虑纤维种类、轴压比、剪跨比、配筋率等因素,设计制作22根钢-聚丙烯混杂纤维混凝土框架柱试件,通过低周反复荷载试验研究柱的抗震性能。基于实测的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及破坏形态,探讨纤维种类等因素对试件耗能能力和延性的影响规律,建立钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱位移延性系数计算公式。结果表明,钢-聚丙烯混杂纤维在增强柱耗能能力方面优于钢纤维或聚丙烯纤维,并随轴压比的增大,其发挥作用越明显;剪跨比、纵筋配筋率和配箍率对混杂纤维混凝土柱耗能能力和延性的影响与普通混凝土柱类似,随其增大而提高。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱抗震承载力试验研究

通过对24根钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱试件的拟静力试验,考察了其抗震性能,分析纤维种类、轴压比、剪跨比、纵向配筋率和体积配箍率等因素对试件抗震性能的影响。结果表明:柱的剪跨比、纤维种类和轴压比是试件破坏形态的主要影响因素,而柱的配箍率和配筋率的影响较小;当轴压比nt≥0.308时,混杂纤维的掺入可使试件的抗震承载力提高15%~20%;配箍率对柱的受弯承载力的影响可通过在约束条件下混凝土强度的提高予以体现。在此基础上,针对柱的弯曲、弯剪破坏形态,考虑柱端约束和箍筋约束的作用,建立了柱的受弯承载力计算公式;针对其剪切破坏形态,提出混凝土双向受力简化分析模型,建立了柱的受剪承载力计算公式,其计算值与试验值均吻合良好。     

波纹型钢纤维-混杂纤维混凝土界面黏结性能

考虑钢-聚丙烯混杂纤维体积分数、波纹型钢纤维埋置深度和混凝土基体强度等因素,设计制作了21组混杂纤维混凝土拉拔试件,通过拉拔试验研究了波纹型钢纤维与混杂纤维混凝土基体的界面黏结性能.基于实测的钢纤维拉拔力-滑移曲线,分析了上述因素对波纹型钢纤维最大黏结力和拉拔功的影响规律,阐明了界面黏结机理.结果表明:当波纹型钢纤维体积分数为1.50%、聚丙烯纤维体积分数为0.05%时,界面黏结性能最佳;界面黏结力随着基体强度的提高而提高;增大钢纤维的埋置深度,界面黏结强度提高,但当埋置深度大于8mm时,界面黏结强度随着埋置深度的增加而减小.