收藏本站
《郑州大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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。
【关键词】:纳米SiO_2 纳米CaCO_3 钢纤维 混凝土 粘结性能 受弯性能
【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
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-11
  • 1 绪论11-28
  • 1.1 研究背景及意义11-12
  • 1.2 国内外研究现状12-19
  • 1.2.1 钢纤维对混凝土性能的影响12-14
  • 1.2.2 纳米材料对混凝土性能的影响14-15
  • 1.2.3 钢筋与混凝土粘结性能研究15-18
  • 1.2.4 钢纤维混凝土梁正截面受弯性能研究18-19
  • 1.3 存在的问题及主要研究内容19-21
  • 1.3.1 存在的问题19-20
  • 1.3.2 主要研究内容20-21
  • 参考文献21-28
  • 2 试验概况28-41
  • 2.1 试验材料28-30
  • 2.2 参数设计30-31
  • 2.3 配合比设计31-32
  • 2.4 试件设计32-35
  • 2.4.1 粘结试件设计32-34
  • 2.4.2 正截面受弯梁设计34
  • 2.4.3 基本力学性能试件设计34-35
  • 2.5 试件浇筑及成型35-36
  • 2.5.1 试模准备35
  • 2.5.2 混凝土制备及养护35-36
  • 2.6 测点布置及加载方案36-39
  • 2.6.1 粘结试件量测与加载36-37
  • 2.6.2 正截面受弯梁量测与加载37-39
  • 2.6.3 基本力学性能试件量测与加载39
  • 2.7 界面微观观察试验设计39
  • 2.8 本章小结39-40
  • 参考文献40-41
  • 3 钢筋与钢纤维纳米混凝土粘结性能试验结果及分析41-60
  • 3.1 引言41
  • 3.2 粘结破坏过程与破坏形态41-43
  • 3.3 粘结滑移曲线分析43-48
  • 3.3.1 基体强度等级对粘结滑移曲线的影响43-44
  • 3.3.2 钢纤维体积率对粘结滑移曲线的影响44-45
  • 3.3.3 NS和NC掺量对粘结滑移曲线的影响45-47
  • 3.3.4 粘结试件形式对粘结滑移曲线的影响47-48
  • 3.4 粘结强度计算与结果分析48-53
  • 3.4.1 粘结强度计算公式及试验结果48-50
  • 3.4.2 基体强度等级对粘结强度的影响50
  • 3.4.3 钢纤维体积率对粘结强度的影响50-51
  • 3.4.4 NS和NC掺量对粘结强度的影响51-53
  • 3.5 钢纤维及纳米材料的增强机理53-57
  • 3.5.1 钢纤维的增强机理53-55
  • 3.5.2 纳米材料的增强机理55-57
  • 3.6 本章小结57-58
  • 参考文献58-60
  • 4 钢筋与钢纤维纳米混凝土的粘结机理及强度计算方法60-73
  • 4.1 引言60
  • 4.2 粘结应力分析60-66
  • 4.2.1 粘结机理60-62
  • 4.2.2 未开裂钢纤维纳米混凝土的应力62
  • 4.2.3 部分开裂钢纤维纳米混凝土的应力62-66
  • 4.3 粘结强度计算方法66-67
  • 4.4 粘结强度的影响因素67-70
  • 4.4.1 保护层厚度的影响68-69
  • 4.4.2 裂缝数量的影响69-70
  • 4.4.3 钢筋直径的影响70
  • 4.5 本章小结70-71
  • 参考文献71-73
  • 5 钢筋与钢纤维纳米混凝土粘结滑移关系模型73-87
  • 5.1 引言73
  • 5.2 粘结应力和粘结滑移分布73-80
  • 5.2.1 粘结应力的分布函数74-75
  • 5.2.2 粘结应力沿粘结区段的分布75-78
  • 5.2.3 粘结滑移沿粘结区段的分布78-80
  • 5.3 粘结滑移关系80-85
  • 5.3.1 不同粘结位置的粘结应力-相对粘结滑移关系80-81
  • 5.3.2 粘结滑移关系模型81-85
  • 5.4 本章小结85
  • 参考文献85-87
  • 6 钢筋钢纤维纳米混凝土梁正截面受弯性能及计算方法87-106
  • 6.1 引言87
  • 6.2 正截面受弯性能试验结果对比及分析87-93
  • 6.2.1 开裂荷载及开裂弯矩87-89
  • 6.2.2 跨中截面混凝土应变89-90
  • 6.2.3 跨中截面挠度90-91
  • 6.2.4 裂缝发展91-93
  • 6.3 正截面承载力计算方法93-98
  • 6.3.1 基本假定93-94
  • 6.3.2 钢纤维纳米混凝土与钢筋应力应变关系94-95
  • 6.3.3 正截面承载力计算95-98
  • 6.4 截面刚度计算方法98-104
  • 6.4.1 基于有效惯性矩法的刚度计算98-102
  • 6.4.2 基于解析法的刚度计算102-104
  • 6.5 本章小结104
  • 参考文献104-106
  • 7 结论与展望106-110
  • 7.1 主要结论106-108
  • 7.2 主要创新点108
  • 7.3 展望108-110
  • 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果110-112
  • 致谢112

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周良,李思和;钢纤维生产[J];金属制品;1988年02期
2 张爱民;;钢纤维及其应用[J];金属制品;1989年03期
3 曹羚,张如斌;熔钢抽丝法钢纤维质量影响因素的分析[J];冶金设备;1994年02期
4 欧阳幼玲;陈迅捷;陆采荣;方璟;;钢纤维和仿钢纤维喷射混凝土性能[J];东南大学学报(自然科学版);2010年S2期
5 丁铸;邢锋;张晓强;;有机仿钢纤维和钢纤维对钢渣混凝土性能的影响[J];中国粉体技术;2010年04期
6 赵若红;傅继阳;段永定;高金盛;;融雪除冰用钢纤维石墨导电混凝土电热及温敏性能研究[J];混凝土;2011年06期
7 张明;高丹盈;赵军;;钢纤维部分增强高强混凝土梁疲劳性能的试验研究[J];华北水利水电学院学报;2012年06期
8 钱兴;赵若红;傅继阳;;低电压下钢纤维石墨导电混凝土升温性能研究[J];混凝土与水泥制品;2013年06期
9 黄杰;;单片机钢纤维排序设备控制电路设计[J];现代电子技术;2013年14期
10 肖建立;;用废钢丝生产钢纤维[J];金属制品;1983年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙伟;严云;;高强砼与钢纤维高强砼冲击和疲劳特性的研究[A];纤维水泥与纤维混凝土全国第四届学术会议论文集(一)[C];1992年
2 孙家瑛;;特快硬钢纤维水泥混凝土研究[A];先进纤维混凝土 试验·理论·实践——第十届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2004年
3 杨萌;黄承逵;;钢纤维高强混凝土弯曲性能试验研究[A];先进纤维混凝土 试验·理论·实践——第十届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2004年
4 秦学优;李俊彦;何亚伯;罗光大;;异型钢纤维振动分散筛的分析[A];纤维水泥与纤维混凝土——全国第四届学术会议论文集(二)[C];1992年
5 时冬冬;刘岳鑫;尹机会;丁一宁;;低掺量钢纤维对普通混凝土的强度与弯曲韧性的影响[A];纤维混凝土的技术进展与工程应用——第十一届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2006年
6 王海超;王晓丽;徐宗强;;腐蚀环境中部分钢纤维混凝土受弯构件试验研究[A];第十二届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2008年
7 洪雷;;水泥基超高掺量钢纤维含量复合材料电性能[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
8 闫宝民;;钢纤维混凝土小型空心砌块的可行性分析[A];现代砌体结构——2000年全国砌体结构学术会议论文集[C];2000年
9 孙伟;张召舟;高建明;;钢纤维与微膨胀复合对高强混凝土性能的影响[A];全国第五届纤维水泥与纤维混凝土学术会议论文集[C];1994年
10 洪雷;;智能石墨注浆钢纤维混凝土制备及性能[A];土木建筑教育改革理论与实践[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 ;与时俱进 开拓创新[N];科技日报;2003年
2 刘为民 张珂;华云公司成功引进钢纤维技术[N];云南日报;2002年
3 林立恒;波浪形钢丝纤维材料[N];世界金属导报;2007年
4 李青;邢钢成功试制钢纤维用钢Φ6.5mmXG04XW[N];世界金属导报;2011年
5 胡祖福;增强混凝土用特种钢纤维获江苏省科技成果奖[N];中国建材报;2003年
6 李国 张伟 童凯;沙钢成功开发出低碳纤维钢[N];世界金属导报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 陈刚;钢筋钢纤维纳米混凝土粘结及梁受弯性能计算方法[D];郑州大学;2017年
2 陈亚亮;钢纤维预应力混凝土扁梁框架抗震性能研究[D];福州大学;2005年
3 赵燕茹;钢纤维混凝土界面应力传递及脱粘过程的细观力学研究[D];内蒙古工业大学;2008年
4 王艳;一般大气环境多因素作用下钢纤维混凝土耐久性研究[D];西安建筑科技大学;2011年
5 刘赫凯;钢纤维对高性能自密实混凝土构件弯/剪性能的影响[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈瑞龙;钢纤维自密实高强混凝土配合比及力学性能[D];郑州大学;2015年
2 韩全吉;FRP筋钢纤维高强混凝土梁正常使用时随性能研究[D];郑州大学;2015年
3 沈泽;钢纤维轻骨料粉煤灰混凝土基本力学性能试验研究[D];华北水利水电大学;2015年
4 王雨;微钢纤维水泥基复合材料本构关系研究[D];安徽理工大学;2016年
5 王仁龙;BFRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯非线性有限元分析[D];郑州大学;2016年
6 张海龙;钢纤维高强再生混凝土梁抗弯性能试验研究[D];延边大学;2016年
7 王德庆;钢纤维特种混凝土制备及应用技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
8 宋贺月;钢纤维在混凝土基体中的分布规律及与韧性的关系[D];大连理工大学;2016年
9 张洪;再生水泥混凝土配合比设计及钢纤维对其性能影响研究[D];长沙理工大学;2015年
10 陈依伶;钢纤维聚合物混凝土与旧混凝土界面粘结性能及数值分析[D];重庆交通大学;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026