超高性能异形钢纤维混凝土纤维增强本构模型研究

admin · 发表于 2024-1-29 10:12:56

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超高性能纤维混凝土具有优异的强度、延性、工作性和耐久性。纤维增强混凝土的相关研究目前以宏观试验和定性分析为主，试验研究方法主要从单根纤维拉拔试验得出的单根纤维拉伸荷载——位移关系，描述单根纤维在拔出过程中与基体的粘结和滑移。另外一类试验集中于对纤维混凝土抗压，抗弯，韧性等力学性能的研究。关于钢纤维混凝土梁截面开裂过程中纤维增强和宏观力学行为间联系的研究很少，宏观描述钢纤维混凝土梁弯拉本构模型的研究更少。本文在超高性能异形钢纤维混凝土梁抗弯试验的基础上，建立了乱向纤维的拔出模型，基于试验数据拟合出了模型参数，进而完成了超高性能纤维混凝土梁截面非线性分析，为异形钢纤维混凝土结构的非线性分析提供参考。研究工作主要包括有：1．完成了端弯、哑铃、波浪三种不同现状的异形钢纤维，纤维体积掺量分别为1%，2%，3%时超高性能纤维混凝土梁的抗弯试验，不同纤维类型和不同体积掺量共9组试验，每组3个试件，总共27块试件。2．基于试验的结果，参照Victor Li提出的裂纹面纤维桥联应力公式，提出了单根纤维拔出模型，建立了裂纹面纤维桥联应力与截面力的关系。模型不仅考虑了钢纤维在基体中的埋置深度、埋置角度，也综合考虑了纤维与基体界面的相互作用。相比Victor Li的模型更为简化，更为宏观，更便于应用到结构非线性分析中。3．在Victor Li单根纤维拔出模型的基础上，提出了三段式的超高性能钢纤维混凝土受拉本构模型。利用实验数据，应用MAPLE软件拟合了单根纤维拔出模型的未知参数。得到了端弯、哑铃、波浪三种异形钢纤维在不同体积掺量下，随着裂缝开展纤维与基体间的相互作用应力的变化规律，以及三段式受拉本构模型关键点的数值。4．利用截面非线性分析程序，分别对纤维体积掺量为1%，2%，3%的端弯形钢纤维超高性能混凝土梁进行截面非线性分析，得到的弯矩—曲率关系与试验结果吻合良好。同时也分别对纤维体积掺量为1%，2%，3%的哑铃形钢纤维超高性能混凝土梁进行截面非线性分析，得到的弯矩—曲率关系与试验结果吻合程度也非常好。

超高性能异形钢纤维混凝土纤维增强本构模型研究

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