纤维对混凝土抗裂性能影响的有限元分析

《纤维对混凝土抗裂性能影响的有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、2013年第1期混凝土与水泥制品2013No．11月CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUCJanuary纤维对混凝土抗裂性能影响的有限元分析俞家欢，刘振民，刘明，李春雨(1．沈阳建筑大学土木工程学院，110168；2．沈阳市市政工程养护管理处，110005)摘要：以钢纤维在受力方向均匀分布的纤维混凝土板为模型，对不同载荷、不同纤维长径比的几个算例进行了ANSYS有限元分析。各个情况下纤维和基体应力和应变情况的对比研究表明，裂纹的开裂扩展由基体的材料性能决定．纤维混凝土与基体材料具有相同的弹性阶段，纤维的作用在基体开裂后才能得到充分发挥。此外，纤维在混凝土硬化过程中的主

2、要效应为降低塑性裂纹和内部微裂纹的数量和尺度，提高混凝土材料介质的连续性，并最终改善混凝土的综合性能。关键词：纤维；混凝土；有限元；应力应变；相互作用Abstract：TheANSYSfiniteelementanalysisofseveralexampleswithtIledifferentloads，difierentfiberaspectratioisearriedout，throughtheevenlydistributedfiberreinforcedconcreteslabswithsteelfiberinthedirectionoftheforceasthemode1．C

3、omparedwiththestressandstrainoffiberandconcreteineachcase，theresuhsshowthatcrackextensionofthecrackisdeterminedbythematerialpropertiesofthematrix，fiberreinforcedconcreteandthebasematerialhavethesameelasticstage，theroleofthefibercangiveafullplayaftercrackingofthebasebedy．Inaddition，themaineffecto

4、fthefiberintheconcretehardeningprocessistoreducethenumberandscaleofplasticcracksandmicro—cracks。improvethecontinuityoftheconcretematerialmedium，anduhimatelyimprovetheoverallperformanceoftheconcrete．Keywords：Fiber；Concrete；FiniteElement；StressandStrain；Interaction中图分类号：TM344．1文献标志码：A文章编号：1000—463

5、7(2013)01—46—040前言影响混凝土的耐久性，成为导致混凝土结构破坏的现代材料科学的核心工作是研究材料的结构严重后患。与性能之间的关系。材料的内部结构决定了材料的在均匀分散的情况下，纤维在混凝土中呈现三性质，适当改善材料的组成结构可以对材料起到改维网络结构，起到支撑集料的作用，阻止因粗、细骨性作用Ⅲ。混凝土是由胶凝材料和其中的粗、细骨料料沉降而产生的离析，可使混凝土材料分布更加均所组成的复合材料，具有高度的不均匀性和复杂的匀，减小表层失水产生的收缩，减少甚至完全阻止结构。在混凝土拌和过程中沿粗骨料周围形成一层混凝土表层裂纹的产生。同时，均匀乱向分散的纤水膜，从而使贴近粗骨料表

6、面的水灰比大于远离骨维可承受混凝土硬化阶段收缩产生的拉应力，减少料表面本体相的水灰比，所以，该处形成的结晶产纤维混凝土的收缩，从而降低裂纹尺度和数量。物的晶体也较大。这使得界面过度区内的孔隙比水本文以基体中短纤维沿受力方向均匀分布的泥浆体和砂浆中的孑L隙多。研究表明，过渡区是混复合材料为对象『21，研究纤维对混凝土抗裂性能的凝土中最薄弱的环节，混凝土的缺陷和许多有关混影响。凝土的特殊性能，大都是由水泥石一骨料界面过渡1基体应力场计算模型区的特性所引起的。外载荷直接作用在基体上，界面剪力把基体所在混凝土硬化过程中，由于水泥水化反应的剧受的力部分传到纤维，通过长度t的界面传递使纤烈进行，混

7、凝土中所含水分的蒸发，导致混凝土发维与基体达到共同变形，如图1(a)所示。纤维受力生收缩。尤其是在阳光强烈照射或遭遇大风时，表如图1(b)所示，基体受力如图1(C)所示。此传递长面水分蒸发加剧，因而产生表层收缩，但受到内层度t称为载荷传递长度。用图2所示的简化模型来砂浆或混凝土的限制而使表层混凝土受拉。而此时计算纤维对基体应力场的影响。t为载荷传递长度，混凝土还处于塑性状态，尚未具有足够的强度，故界面剪应力为丁，2为纤维间距。在表层极易产生大量