钢纤维混凝土动态抗压性能研究

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1、三峡大学硕士学位论文钢纤维混凝土动态抗压性能研究姓名：柏巍申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：彭刚;姜袁20080501三峡大学硕士学位论文内容摘要钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，已广泛的应用于建筑、桥梁、隧道、水利等工程中。目前，对于钢纤维混凝土的低应变速率静力试验以及高应变速率冲击试验-4-2已有较多研究成果，但对于地震荷载作用下中等应变速率范围内（10/s~10/s）的[1-3]试验研究还有待深入，混凝土材料的动态特性是抗震研究中的薄弱环节。为此，本文系统地进行了钢纤维混凝土在中等应变速率响应范围内的6种纤维含量（0%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%

2、）、4种周围压力（0MPa、8MPa、16MPa、24MPa）、2种基体强度（C40，以SFCA表示；C30，以SFCC表示）的单轴、常规三轴的单调与重复加卸荷等多种动态压缩试验，累计完成252个试件的加载试验。同时，利用医用CT扫描技术得到了混凝土内部细观数据图像，结合图像数字处理技术对混凝土内部细观结构进行了重建，并在此基础上进行了混凝土材料的有限元数字劈拉试验。具体工作内容如下。（1）研究了单向应力状态下各种钢纤维含量和强度等级的钢纤维混凝土在应变-3速率为10/s时的强度特性和变形特性。（2）系统地分析了三向应力状态下各种钢纤维含量、围压和强度等级的钢纤维-3混

3、凝土在应变速率为10/s时的峰值应力、峰值应变、应力-应变曲线、弹性模量、泊松比、韧度比、八面体应力空间的分布等多种指标参数，得出了各种指标参数与纤维含量、围压大小、强度等级等相互的影响关系。（3）采用等应变增量的重复完全加卸荷试验，并对其应力-应变曲线的包络线特征、峰值应力、峰值应变、卸载曲线特征、残余应变、再加载曲线特征、横向应变特征、共同点轨迹线特征等进行了分析。（4）根据地震时程曲线的特征，进行了钢纤维混凝土两种不同频率的非等幅循环荷载试验，比较了不同频率循环荷载下的强度特性和变形特性。（5）基于CT扫描得到的图像，结合图像数字处理技术，对混凝土的真实细观结构进

4、行了重建，并将其导入有限元软件之中，建立了更能准确表征混凝土细观非均质性的二维数值试件，进行了几种不同情况的劈裂对比试验；采用对CT扫描的DICOM格式原始数据调用的方式，建立了混凝土或钢纤维混凝土真实细观结构的三维模型，较好的体现了混凝土的非均质性，为进一步在细观层次上研究混凝土内部的破坏机理奠定了一定的基础。关键词：钢纤维混凝土应变速率动态性能循环荷载细观结构CT图像II三峡大学硕士学位论文AbstractSteelFiberReinforcedConcrete(SFRC)isanewcompoundmaterialwhichwidelyusedinbuilding

5、s,bridges,tunnelsandotherprojects.Currently,alotofthestatictestsandhighstrainrateimpacttestsofsteelfiberreinforcedconcretehavetaken,buttheintermediatestrainratetestsarerare.Accordingtothiscurentreasearch,thispapercompletedsixkindsofdifferentsteelfibercontents,fourkindsofdifferentambientp

6、ressures,twokindsofdifferentstrengthgradesuniaxalandtriaxialdynamiccompressivetests.Themainworkasfollows.(1)TheuniaxialdynamicpropertiesofSFRCaboutdifferentsteelfibercontentsand-3differentstrengthgradeswereinvestigatedinthestrainrate10/s,peakstressandpeakstrainwereinvestigeted.(2)Thetria

7、xialdynamicpropertieswhichincludepeakstress,peakstrain,stress-straincurve,young’smodulus,poissonratio,toughnessratio,octahedralstressdistribution,wereinvestigeted.(3)Accordingtoequidifferentstraincyclicloadingtests,cyclicstress-strainrelaationshipsweregained,andthepropert