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《郑州大学》 2017年
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钢筋钢纤维纳米混凝土粘结及梁受弯性能计算方法

陈刚  
【摘要】:随着我国水利水电、海岸海洋、土木建筑、道路桥梁等工程建设的深入,对混凝土材料及其结构性能提出了更高的要求。混凝土复合化是提高混凝土结构性能、满足现代化工程建设需要的有效方法。本文通过钢纤维与混凝土细观复合以及纳米材料与混凝土微观复合,形成钢纤维纳米混凝土,进一步研究钢筋与钢纤维纳米混凝土粘结性能以及钢筋钢纤维纳米混凝土梁正截面受弯性能,建立相应的计算模型和公式。主要内容如下:(1)通过164个粘结试件的粘结试验,探讨了基体强度、钢纤维体积率、纳米材料(纳米SiO_2和纳米CaCO_3)掺量、钢筋类型和试件形式对粘结破坏形态、粘结滑移曲线和粘结强度的影响,分析了钢纤维以及纳米材料的作用机理。(2)根据钢纤维纳米混凝土具有较大变形和裂缝扩展能力的特点,建立了钢纤维纳米混凝土环向应变和环向伸长的表达式。在此基础上,将弹性力学理论、虚拟裂缝理论与钢纤维纳米混凝土软化模型相结合,提出了钢筋与钢纤维纳米混凝土粘结强度的计算方法。利用本文及相关文献试验得到的粘结强度结果对提出的方法进行了验证,同时分析了保护层厚度、裂缝数量和钢筋直径对粘结强度的影响。(3)通过对钢筋纵向开槽,槽内均匀粘贴应变片的局部粘结试验结果的分析,建立了三次多项式表达的粘结应力分布函数,得到了各级荷载作用下钢筋与钢纤维纳米混凝土粘结应力和相对粘结滑移沿粘结区段的分布。在此基础上,提出了能够较好反映钢筋与钢纤维纳米混凝土受力过程的粘结应力-滑移关系模型。(4)通过12根钢筋钢纤维纳米混凝土梁的正截面受弯性能试验,分析了基体强度、钢纤维体积率和纳米材料(纳米SiO_2和纳米CaCO_3)掺量对梁开裂弯矩、裂缝发展、跨中截面混凝土应变和挠度的影响;考虑梁开裂后钢纤维对开裂截面的作用,提出了钢筋钢纤维纳米混凝土梁正截面承载力的计算方法及公式;同时,结合国内外现行规范,建立了基于有效惯性矩法和解析法的梁截面刚度的计算方法及公式。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU528;TU37

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