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《华南理工大学》 2010年
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钢纤维聚合物高强结构混凝土的力学性能研究

郑顺潮  
【摘要】:对于大型混凝土桥梁结构,在施工或运营期间,结构局部例如连续刚构桥的0号块、跨中合拢段等,处于复杂应力状态并会出现较大的拉应力,造成开裂或影响结构的耐久性。较多的工程实践表明,采用普通的高强混凝土材料,仅仅靠提高材料强度还不能满足桥梁结构的抗裂性及耐久性要求,高强、高韧化是土木建筑及交通领域对材料性能要求的发展趋势。为此,本研究将从材料的力学性能着手,对已有自主知识产权的“钢纤维增强聚合物改性混凝土”进行二次开发,研发一种能够应用于大跨度桥梁结构的新型复合材料——钢纤维聚合物高强结构混凝土,并以C60混凝土作为参照材料,探讨新材料的基本力学性能、抗裂性能、温度疲劳性能及耐久性等,研究成果对于在建及成桥后运营阶段大跨度混凝土桥梁结构的病害防治、提高结构耐久性等具有重要的科学意义和工程应用价值。本文的主要研究内容及结论如下: 1)一种能够应用于大跨度桥梁结构的新型复合材料“钢纤维聚合物高强结构混凝土(SPHSC)”的研发。在保证桥梁结构的基本力学性能和使用功能的前期下,通过大量的配合比设计、材料组分及其力学性能的宏微观分析,研发了一种与现有高强结构混凝土(例如C60混凝土)的强度相仿、抗裂、抗疲劳及耐久性能更好的改性混凝土材料"SPHSC"。 2)钢纤维聚合物高强结构混凝土的抗裂性能研究。考虑到混凝土材料的固有缺陷,本文以断裂韧性作为新材料的主要抗裂性能指标,采用实验研究与理论分析相结合的方法,对非几何相似条件下SPHSC的断裂韧性进行测试,探讨了试件特征尺寸(梁高H)、初始裂缝相对高度α0及材料组分对断裂韧性的影响;分析了钢纤维及聚合物乳胶的微观增韧机理;基于Bazant尺度律推导了高强混凝土的单K和双K断裂韧度在非几何相似条件下的尺寸效应公式,并进行了实验验证。研究结果表明,SPHSC比C60混凝土具有更好的抗裂性能;本文推导的断裂韧度尺寸效应公式是有效的,而且其预测值与实验值吻合得较好。 3)钢纤维聚合物高强结构混凝土的抗疲劳性能研究。以实验研究为主,采用对比分析的方法,在室温环境和5级载荷水平下,对实桥上应用的SPHSC及其静力学性能相近的C60混凝土的疲劳性能、以及添加材料的抗疲劳机理进行了探讨。研究结果表明,由于钢纤维和聚合物乳胶的掺入,SPHSC比C60混凝土具有更好的抗疲劳性能。由S~N实验曲线推定的SPHSC的疲劳极限比C60混凝土的提高了31.3%,这对桥梁结构的抗疲劳性能及其耐久性将是一个很大的贡献。 4)钢纤维聚合物高强结构混凝土的温度疲劳性能研究。首先,根据经典的疲劳强度理论和假定,推导了SPHSC材料的温度疲劳寿命表达式。然后,对于该表达式中的常系数,系按照亚热带地区的气候条件设定了3种工作环境温度(20℃,50℃,80℃),在4级载荷水平下,对实桥上应用的SPHSC材料实施温度疲劳实验来确定。研究结果表明,SPHSC材料的抗疲劳性能会随着工作环境温度的改变而变化,当工作环境温度较高时,其抗疲劳性能会降低。采用本文提出的半经验公式,可有效地、方便地推定在亚热带地区的气候条件下工作的SPHSC材料的温度疲劳寿命及其疲劳极限。 5)SPHSC箱梁的结构力学性能分析。在某高速公路上一座特大跨径连续刚构桥主桥的0#块、跨中合拢段及其附近的几个节段箱梁采用了本研究成果——SPHSC新材料。通过对SPHSC箱梁结构的抗弯承载力、抗剪承载力、抗变形能力及抗裂性能分析,进一步证实了本课题组研发的SPHSC材料具有优异的结构力学性能和施工性,以及应用于桥梁主体结构的可行性,实现了该材料研发的目的。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U444

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵艳华,郑建军;钢纤维混凝土薄板中弹性模量增强系数的边界效应[J];北方交通大学学报;1999年04期
2 巫绪涛,胡时胜,陈德兴,余泽清;钢纤维高强混凝土冲击压缩的试验研究[J];爆炸与冲击;2005年02期
3 刘逸平;黄小清;汤立群;罗立峰;;新型混凝土桥面铺装材料的冲击力学性能[J];爆炸与冲击;2007年03期
4 刘山洪;;克服大跨PC连续刚构桥后期下挠设计措施[J];重庆交通学院学报;2006年06期
5 杨萌;黄承逵;刘毅;;钢纤维高强混凝土抗剪性能试验研究[J];大连理工大学学报;2005年06期
6 张秀芳;徐世烺;高洪波;;混凝土楔入劈拉试件双K断裂参数叠加计算及其边界效应[J];大连理工大学学报;2006年06期
7 焦楚杰,孙伟,秦鸿根,张亚梅,蒋金洋;钢纤维高强混凝土单轴受压本构方程[J];东南大学学报(自然科学版);2004年03期
8 罗立峰,周建春,黄培彦;聚合物钢纤维混凝土的增强机理分析[J];复合材料学报;2002年03期
9 于英华,胡晓军,徐平;钢纤维聚合物混凝土单轴抗压应力-应变关系[J];辽宁工程技术大学学报;2003年03期
10 易成,沈世钊,谢和平;局部高密度钢纤维混凝土弯曲疲劳损伤演变规律[J];工程力学;2002年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵勇,李伟兴,黄鼎业;后张预应力混凝土结构的次轴力[J];四川建筑科学研究;2003年01期
2 何林,肖承波,吴体;某工程加层部分的安全性鉴定[J];四川建筑科学研究;2003年02期
3 刘广均,张钢;砌体结构设计中应注意的几个问题[J];四川建筑科学研究;2003年02期
4 徐晓阳,马宏伟,张兴虎;平面十字形节点试验的总结[J];四川建筑科学研究;2003年03期
5 浦沪军;民用建筑可靠性鉴定中双向板承载能力安全性等级的评定[J];四川建筑科学研究;2003年04期
6 周定松,王莺歌;后张预应力混凝土框架梁设计方法的研究[J];四川建筑科学研究;2003年04期
7 米健,王晓波,崔苗,刘国银,陈哲;深圳会议展览中心预应力设计[J];四川建筑科学研究;2003年04期
8 郭伟,刘兴远,张力,王跃文,孙亮;无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探[J];四川建筑科学研究;2004年01期
9 李平先,毕苏萍;对称配筋小偏心受压构件的截面设计[J];四川建筑科学研究;2004年02期
10 盛光复,任迎春,赵艳红;加大截面加固RC轴心受压构件的强度计算[J];四川建筑科学研究;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨洁;孙振平;庞敏;赵玉静;康明;;可再分散乳胶粉对钢渣代砂砂浆性能的影响[A];商品砂浆的科学与技术[C];2011年
2 肖力光;李元超;闫迪;;蒸压加气混凝土自保温砌块专用保温砌筑砂浆的研究[A];商品砂浆的科学与技术[C];2011年
3 韦庆东;孙俊;;纤维混凝土配合比设计方法应用[A];2011年混凝土与水泥制品学术讨论会论文集[C];2011年
4 尹洪冰;罗兴隆;谭金涛;张林在;;美国混凝土规范墙体预埋件的计算分析及与中国混凝土规范的对比[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
5 胡少伟;陆俊;范向前;;混凝土断裂试验中的声发射特性研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
6 郑愚;钟永刚;;对GFRP筋混凝土桥梁面板内压缩薄膜效应的研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
7 崔士起;姜丽萍;刘文海;;混凝土表面嵌固板条的黏结强度试验研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
8 范海丰;刘玉擎;贺君;;GFRP-混凝土组合桥面板抗弯性能研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
9 汪海东;曾志兴;;基于混凝土力学的CFRP加固RC梁受弯承载力计算与分析[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
10 郝润霞;武志超;;碳纤维技术在包钢选矿厂再磨车间厂房加固中的应用[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曲嘉;钢纤维混凝土劈拉强度的实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
3 张骥;混凝土塑性—损伤本构模型研究[D];华中科技大学;2010年
4 刘灿;横向预应力混凝土梁的抗剪性能及预应力损失研究[D];华南理工大学;2010年
5 劳晓春;RC矩形截面剪力墙构件的抗震性能及其性能指标限值研究[D];华南理工大学;2010年
6 傅军;新型墙体抗裂抗渗性能及工程应用研究[D];浙江大学;2010年
7 杨婷婷;基于集料功能设计的水泥石界面性能研究[D];武汉理工大学;2010年
8 姜从盛;轻质高强混凝土脆性机理与改性研究[D];武汉理工大学;2010年
9 吴静;多重螺旋箍筋增韧轻质混凝土抗震性能研究[D];武汉理工大学;2010年
10 都爱华;框架结构移位托换节点受力机理的研究[D];山东大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘洋;斜坡混凝土振动密实成型试验研究[D];山东科技大学;2010年
2 于群;钢—高强混凝土组合梁非线性分析[D];山东科技大学;2010年
3 杨凤莲;配置加强箍筋混凝土短柱力学性能试验研究[D];山东科技大学;2010年
4 袁英保;基于分层沉降试验的复合地基变形问题研究[D];郑州大学;2010年
5 田利辉;聚氨酯小框体外墙外保温体系研究[D];郑州大学;2010年
6 黄晓战;纤维矿渣微粉混凝土高温损伤机理与力学性能研究[D];郑州大学;2010年
7 赵发军;在役混凝土梁桥结构加固模型试验研究[D];郑州大学;2010年
8 倪川;某框架结构振动特性测试与控制分析研究[D];郑州大学;2010年
9 王莉荔;500MPa级热轧带肋钢筋机械锚固性能试验研究[D];郑州大学;2010年
10 刘利亚;钢筋混凝土短梁受剪承载力可靠度分析[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严少华,李志成,王明洋,尹放林;高强钢纤维混凝土冲击压缩特性试验研究[J];爆炸与冲击;2002年03期
2 胡时胜,王道荣;冲击载荷下混凝土材料的动态本构关系[J];爆炸与冲击;2002年03期
3 刘瑞朝,吴飚,张晓忠,沈贵松,牛小玲;高强高含量钢纤维混凝土抗侵彻性能试验研究[J];爆炸与冲击;2002年04期
4 刘山洪,钱永久;大跨PC箱梁桥腹板裂缝的控制研究[J];重庆交通学院学报;2005年04期
5 牟兵,张京街;预应力混凝土连续刚构桥的加固设计[J];重庆建筑;2003年05期
6 屈国;预应力混凝土连续刚构设计[J];东北公路;2003年04期
7 黄承逵,赵国藩,王志杰;钢筋钢纤维混凝土受弯构件裂缝宽度计算方法[J];大连理工大学学报;1993年05期
8 田稳苓,黄承逵,李子祥;钢纤维膨胀混凝土管状构件受拉应力-应变全曲线研究[J];大连理工大学学报;2000年01期
9 赵国藩,张德娟,黄承逵;钢管砼增强高强砼柱的抗震性能研究[J];大连理工大学学报;1996年06期
10 吴智敏,黄承逵,赵国藩;大尺寸砼试件的断裂能[J];大连理工大学学报;1996年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 楼庄鸿;;现有大跨径预应力混凝土梁式桥的缺陷[A];中国公路学会桥梁和结构工程学会2003年全国桥梁学术会议论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 田稳苓;钢纤维膨胀混凝土增强机理及其应用研究[D];大连理工大学;1998年
2 罗立峰;钢纤维增强聚合物混凝土桥面铺装层修筑技术的研究[D];华南理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王晓伟;异形钢纤维与混凝土粘结机理及其增韧效应研究[D];河北工业大学;2003年
【相似文献】
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1 韩登荣;冷壁设备无龟甲钢纤维增强衬里的应用[J];中国设备工程;1992年01期
2 许贤敏,宁江波;用钢纤维增强的碾压混凝土路面[J];江西建材;2003年03期
3 许贤敏 ,宁江波;用钢纤维增强的碾压混凝土路面[J];吉林建材;2004年01期
4 徐意长;国家建材局出国进修生沈荣熹、金宗哲获博士学位[J];中国建材;1982年05期
5 姚庭舟;李作圣;叶柏年;沈茂山;穆金虎;李新秋;张钧;;钢纤维混凝土复合材料力学性能的研究[J];太原理工大学学报;1984年02期
6 ;“钢纤维增强聚合物改性混凝土桥面铺装技术”通过成果鉴定[J];华南理工大学学报(自然科学版);2004年05期
7 肖燕妮;王耀华;周春华;;钢纤维混凝土抗侵彻材料研究进展[J];工程爆破;2007年02期
8 顾澄中;施美玲;林永渭;吴叙勤;;半金属摩阻材料中钢纤维的应用[J];非金属矿;1993年05期
9 高丹盈;张启明;管巧艳;;钢筋钢纤维高强混凝土梁正截面开裂弯矩的计算方法[J];郑州大学学报(工学版);2005年04期
10 王佩华;;从两个打桩工程的对比谈钢纤维增强桩头的应用[J];混凝土与水泥制品;1990年01期
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1 罗光大;徐吉恩;陶定宇;林树;陆光;;异型钢纤维增强结构胶试验研究[A];纤维水泥与纤维混凝土——全国第四届学术会议论文集(二)[C];1992年
2 章文纲;程铁生;;低周反复荷载作用下钢纤维砼与钢筋粘结锚固性能的研究[A];混凝土结构基本理论及应用第二届学术讨论会论文集(第一卷)[C];1990年
3 邹东明;方坤河;;钢纤维增强碾压混凝土性能研究[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
4 李士恩;;钢纤维增强钢丝网细粒混凝土桥梁工程施工技术规程[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
5 周大伟;黄丽华;顾荣才;;掺入钢纤维增强轻骨料墙板[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 高俊峰;邱洪兴;蒋永生;;钢纤维高强混凝土牛腿计算方法的探讨[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
7 张荣辉;朱江;;N—1剪切钢纤维技术检验及其增强砼的力学性能分析[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
8 刘逸平;黄小清;汤立群;罗立峰;;混凝土桥面铺装材料冲击力学性能的实验研究[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
9 曹诚;;钢纤维增强粉煤灰混凝土的路用力学性能研究[A];天津市市政(公路)工程研究院院庆五十五周年论文选集(1950~2005)上册[C];2005年
10 张彭成;康青;沈志强;王正刚;;钢纤维与碳纤维混合增强活性粉末混凝土力学性能实验研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第5分册)[C];2010年
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1 姚金甫 摘译;优质耐火材料保证转炉结实耐用[N];中国冶金报;2009年
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1 孙敏;钢纤维增强混凝土的腐蚀及防护研究[D];苏州大学;2011年
2 季斌;钢纤维三维编织增强混凝土(3D-BSFC)的静动态力学性能的试验研究与数值模拟[D];南京航空航天大学;2011年
3 陈德兴;钢纤维高强混凝土含损伤率型本构关系研究[D];中国科学技术大学;2009年
4 朱江;纤维增强钢丝网混凝土构件抗弯性能试验研究[D];大连理工大学;2007年
5 周孝军;钢纤维微膨胀钢管混凝土拉弯力学行为研究[D];武汉理工大学;2013年
6 李海艳;活性粉末混凝土高温爆裂及高温后力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
7 王立闻;活性粉末混凝土高温后动力学特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 尤志国;混杂纤维自密实混凝土梁式构件的弯剪性能[D];大连理工大学;2010年
9 季瑶;常温及火灾后轻骨料钢管混凝土柱的轴压力学性能研究[D];西安建筑科技大学;2013年
10 刘胜兵;混杂纤维增强高性能混凝土深梁受剪性能研究[D];武汉大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王乐明;钢纤维混凝土韧性特征及其支护力学行为研究[D];西南交通大学;2011年
2 王金羽;PVA纤维与钢纤维对高性能纤维增强水泥基复合材料断裂性能的影响试验研究[D];北京交通大学;2011年
3 李旭东;高温前后钢纤维改性橡胶混凝土力学性能试验研究[D];广东工业大学;2013年
4 徐飞;钢纤维活性粉末混凝土抗火性能试验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 周世忠;钢纤维局部增强高强混凝土边节点梁端的抗震性能[D];郑州大学;2010年
6 张缜;塑钢纤维与钢纤维增强轻骨料混凝土力学性能的试验研究[D];内蒙古科技大学;2012年
7 王勇升;钢纤维、橡胶粉对沙漠砂混凝土力学性能及耐久性的试验研究[D];宁夏大学;2013年
8 崔国静;赛柏斯钢纤维复掺高抗渗性能混凝土试验研究[D];兰州理工大学;2012年
9 付操;高性能钢纤维和合成纤维混凝土的力学性能试验研究[D];安徽理工大学;2013年
10 张剑洪;橡胶钢纤维再生骨料混凝土轴压和断裂性能研究[D];广东工业大学;2013年
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