[01376337]配筋高强钢纤维混凝土梁的抗弯性能研究

1.任务来源 计划外自选项目 2.应用领域和技术原理 应用领域：建筑工程、水利工程、交通工程、铁路工程 钢纤维在纤维混凝土中的主要作用是限制混凝土中裂缝的扩展,从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著的提高,其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也有较大改善。建筑工程常在抗震框架节点中使用钢纤维混凝土来代替箍筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求。还可将钢纤维混凝土制成自防水预应力屋面板,不仅提高了其抗裂性能,同时也减少了纵向预应力筋的配筋率,提高了结构的耐久性;水利工程中用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位,如溢洪道、泄水孔、消力池、闸底板和渡槽、大坝防渗面板等;交通工程方面钢纤维混凝土主要在公路路面、桥面铺装、机场跑道等工程领域使用;铁路工程主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及铁路桥面防水保护层等工程中。 技术原理：随着现代结构向高层、大跨、重载方向的发展,人们对建筑材料强度的要求也越来越高,高强钢筋和高强混凝土被大量应用到实际工程中。高强混凝土相对于普通混凝土来说其强度高、变形小、耐久性好,采用高强混凝土可以减小截面的尺寸,减轻构件自重,提高构件的承载力。但是,高强混凝土在性能上的缺点在于：延性较差、极限变形小;虽然抗压强度和抗拉强度较普通混凝土有一定的提高,但抗拉强度和抗压强度的比值较普通混凝土有所减小;为了弥补高强混凝土这种材料性能的不足,研究者采用在高强混凝土中加入钢纤维的方法加以改进。目前,大量试验研究证实：在普通混凝土中加入钢纤维,可以起到阻裂、增强、增韧作用,从而使钢筋混凝土构件的抗弯、抗剪、抗冲击强度以及断裂韧度、抗疲劳性能、开裂荷载等都有明显的提高。但对在高强混凝土中加入钢纤维后性能的研究,只是较多的停留在钢纤维高强混凝土的基本力学性能方面,而对钢纤维高强混凝土配筋构件的研究较少,而且不成体系,特别是将高强钢筋与钢纤维高强混凝土相结合的研究。 本次研究浇筑了12根配筋钢纤维高强混凝土梁,变化参数为：钢纤维体积率、钢筋配筋率、钢种、梁高等。希望通过不同参数的变化来了解高强钢筋钢纤维混凝土梁的抗弯性能。 3.与国内同类研究比较 目前有关配筋钢纤维高强混凝土梁抗弯性能的试验研究并不多,主要是大连理工 大学针对钢纤维类型和混凝土基体强度变化对钢筋钢纤维高强混凝土梁抗弯性能的试验研究和武汉大学通过改变钢纤维体积率及纵筋配筋率对钢筋钢纤维高强混凝土梁的抗弯性能的试验研究。本次研究考虑到钢纤维类型对梁的抗弯性能影响不大,在参数的设计上除了考虑研究钢纤维体积率和纵筋配筋率对钢筋钢纤维高强混凝土梁的抗弯性能影响外,加入了梁高和钢种两个变化参数对梁抗弯性能的影响,希望通过更多参数的变化来验证配筋钢纤维高强混凝土梁的抗弯性能。 4.成果的创新性及先进性 本次研究将高强钢筋与高强钢纤维混凝土相结合,通过改变钢纤维体积率、纵筋配筋率、钢筋强度等级和梁高等来了解钢筋钢纤维高强混凝土梁在单一变化参数后,构件从加载到最终破坏的试验现象描述分析,通过试验现象分析,数据采集仪采集的数据分析,利用数理统计方法回归不定参数,提出适合钢筋钢纤维高强混凝土梁的抗弯承载力计算公式、正截面抗裂计算公式和最大裂缝宽度的计算公式等。 5.项目的研究应用情况 近年来,钢纤维混凝土在实际工程中的应用越来越多,尤其是2004年《纤维混凝土结构技术规程》（CECS38:2004）的推出,为钢纤维混凝土在实际工程中的推广应用提供了强有力的依据,同时钢纤维混凝土的优点也被越来越多的工程人员认识和利用。随着对混凝土材料强度要求的提高,高强混凝土被列入2002年《混凝土结构设计规范》后,工程中开始大量使用高强混凝土。而同时钢纤维高强混凝土相关性能的研究也迅速开展起来。目前对钢纤维高强混凝土试块基本力学性能的研究较多,且已有了明确的结论,但对钢纤维高强混凝土构件的研究较少,还需要更多数据的支撑,所以本次对钢筋钢纤维高强混凝土梁抗弯性能的试验研究,可以为钢纤维高强混凝土相关规程的修订提供一定的借鉴和参考价值,同时为钢纤维高强混凝土在实际构件中的推广应用提供设计理论指导和施工试验参考。