低体积含量的钢纤维混凝土三折线拉应变软化曲线的确定.pdfVIP

第30卷第1期 石家庄铁道大学学报(自然科学版) v01．30N。．1 of Tiedao Science 2017年3月JournalShijiazhuangUniversity(Natural 低体积含量的钢纤维混凝土三折线拉应变 软化曲线的确定 安蕊梅。段树金 (石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄050043) 摘要：以带切口的钢纤维混凝土三点弯曲梁为研究对象，假定钢纤维混凝土的拉应变软化曲 线为三折线形式，根据材料基本力学性能指标和初始裂纹失稳时实测的应变分布，建立韧带所在截 面的力平衡方程，通过联立方程求解，得到钢纤维混凝土的拉应变软化曲线系数，并可以直接通过 韧带上距裂尖第二道应变片拉断时的应变分布和对应荷载，利用弯矩平衡方程验证计算系数的正 确性；最后以一低体积含量的钢纤维混凝土试验梁为计算实例，验证了这种方法的可行性。 关键词：钢纤维混凝土；拉应变软化曲线；三折线模型；力平衡方程 O 引瞢 钢纤维混凝土做为一种新型的混凝土材料，在桥梁、隧道、路面工程中应用越来越广泛。由于钢纤维 对混凝土基体的阻裂、增韧效果，材料的拉压性能与普通混凝土有所不同，抗拉强度和极限拉应变都有明 显提高口。2]，拉压强度比比普通混凝土要小，而且材料性能与钢纤维体积含量、钢纤维的种类以及直径的 影响非常明显。钢纤维混凝土的拉伸软化曲线，作为材料的一项基本性能，能直观反映材料对裂缝的抵 抗能力和受拉破坏的延性，软化曲线的形状和规律成为当前对钢纤维混凝土研究的一个焦点内容。研究 方法与普通混凝土的研究方法类似。混凝土拉伸软化曲线确定的方法，目前常见的有根据荷载一裂纹嘴张 钢纤维混凝土的材料性能和断裂性能基本特点；文献[5]利用反分析法(逆推法)，根据试验的荷载位移曲 线，对钢纤维混凝土的拉伸软化曲线进行了研究，并将软化曲线近似为三折线，认为计算结果比较吻合， 但没有软化曲线的表达式，关键控制点没有给出；文献[6]对钢纤维混凝土构件破坏过程进行了观测，得 到了应力和裂纹尖端张开位移的一些有用的结论，但依然没有表达式；文献[7]通过试验和数值模拟，分 析了钢纤维的布置方式和长度对拉伸软化曲线的影响。可以看出，因为钢纤维混凝土拉伸软化曲线的影 响因素很多，很难给出一个合理的表达式，要获得钢纤维混凝土的拉应变软化曲线的表达式，需要进行针 对不同参数的大量试验。 本文力求寻找一个比较简便、合理的方法，得到钢纤维混凝土软化曲线的表达式，然后通过将来大量 的试验验证和数值分析，力求能得到一个适用于任一钢纤维体积含量对应的软化曲线表达式。通过对一 片低体积含量的钢纤维混凝土三点弯曲梁在裂纹失稳时的实测数据，以力平衡条件为基础，提出一种新 的获得拉应变软化曲线的方法，同时实测数据能直接验证拉应变软化曲线的正确性。 1 钢纤维混凝土带切口三点弯曲梁的受力过程和裂纹失稳特点 试验证明睁111，混凝土类材料的梁，受拉边缘达到抗拉强度后，不会马上开裂，而是在最大拉应力附近 收穰日期：2016-02—21责任编辑：车轩玉DOI：10．13319／i．enki．sjztddxxbzrb．2017．01．03 金(QN2014062) 安蕊梅，段树金．低体积含量的钢纤维混凝土三折线拉应变软化曲线的确定[J]．石家庄铁道大学学报：自然科学版，2017，30(1)：14—18． 万方数据 第1期 安蕊梅等：低体积含量的钢纤维混凝土三折线拉应变软化曲线的确定 15 区域发生拉应变软化，出现裂纹的亚临界扩展，形成了断裂过程区；随着拉应变的不断增加，断裂过程区 基体混凝土之间的粘结应力不断减小壹至零，真实裂纹出现或失稳。断裂过程区中混凝土之间的粘结应 力与拉应变之间的关系曲线称为拉应变软化关系曲线。拉应变软化曲线是材料的基本力学性能，它体现 在结构的任何受力情况下。 当梁的缝高比较小且梁高达到一定值时，三点弯曲梁的断裂试验数据稳定，塑性区可以被弹性区完 全包围[1]，得到的试验现象和结果能比较好地反映材料的断裂性能。 根据钢纤维混凝土梁的试