《纖維混凝土結構》課件

1、纖維混凝土結構研究生專業(yè)選修課1纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課第一章 緒論第二章 纖維混凝土的組成材料及其 性能第三章 纖維混凝土增強機理第四章 鋼纖維混凝土的配制與施工第五章 鋼纖維混凝土基本性能第六章 鋼纖維混凝土本構模型和強 度理論第七章 鋼纖維混凝土結構設計2纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課第一章 緒論1.1 纖維混凝土的定義與分類1.2 纖維混凝土的特性1.3 纖維混凝土的工程應用1.4 纖維混凝土的發(fā)展前景1.5 WHUT主持和參加的本領域研 究項目與研究成果3纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課1.1 纖維混凝土的定義與分類定義 纖維增強混凝土（FRC, Fiber Reinfor

2、ced Concrete) 簡稱纖維混凝土，它是以水泥、砂漿或混凝土為基體，以金屬纖維、無機非金屬纖維、合成纖維或天然有機纖維為增強材料組成的復合材料。4纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課分類 1. 以其基體不同分 纖維水泥（用于建筑制品，如石棉水泥瓦、板，玻璃纖維水泥墻板等） 纖維砂漿（用于防裂、防滲結構，如聚丙烯纖維抹面砂漿、鋼纖維防水砂漿等） 纖維混凝土（用于各類結構構件）纖維輕質(zhì)混凝土纖維膨脹混凝土纖維高強混凝土依基體混凝土的特征分5纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課分類 2. 以其纖維彈性模量不同分高彈模纖維混凝土低彈模纖維混凝土混雜（混合）纖維混凝土 金屬纖維（鋼纖維、不銹鋼纖維、鋼棉

3、等） 無機非金屬纖維（石棉、玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維） 高彈模合成纖維（芳綸纖維、高彈模聚乙烯纖維等）天然有機纖維（纖維素纖維、麻纖維、草纖維等）合成纖維（聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、尼龍纖維等）兩種或兩種以上纖維復合使用6纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課分類短纖維增強混凝土（纖維短切、亂向、均勻分布在基體中）連續(xù)纖維增強混凝土（纖維以單絲、網(wǎng)、布、束等形式分布于基體中） 3. 以其纖維在基體中分布形式不同分7纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課分類漬漿纖維混凝土（SIFCON, Slurry Infiltrated Fiber Concrete)活性粉末纖維混凝土（RPFC, Reactive

4、Powder Fiber Concrete)纖維增強無宏觀缺陷水泥（FRMDFC, Fiber Reinforced Macro-Defect Free Cement)4. 高性能、高含量纖維混凝土將水泥漿或水泥砂漿滲澆到鋼纖維堆體中的一種高強度、高韌性復合材料硅粉、石英粉或石英細砂和細短鋼纖維碳化硅纖維或芳綸纖維無空洞和初始微裂縫等8纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課1.2 纖維混凝土的特性混凝土材料的優(yōu)點：原材料容易獲得耗能和成本相對較低成型和施工相對簡便結構堅固耐用、承載力高、穩(wěn)定性良好 （鋼筋增強和預應力技術的采用）結構的抗震性能和耐久性可滿足要求（有效的抗震設計和防護措施）9纖維混凝土

5、結構 研究生專業(yè)選修課混凝土材料的弱點：抗拉強度低，易開裂韌性差(toughness)延性(ductility)和抗疲勞(fatigue)性能較低存在收縮(shrinkage)和徐變(creep)變形混凝土的改性研究混凝土開裂后繼續(xù)維持一定抗力的變形能力，通常用與-或p-曲線下的面積有關的參數(shù)來衡量10纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維混凝土材料的特性（1）：高彈模纖維混凝土用于鋼筋混凝土和預應力混凝土結構構件抗拉強度、彎拉強度、抗剪強度、抗沖切強度、局部受壓強度和抗扭強度顯著提高；延緩裂縫出現(xiàn)，降低裂縫寬度；提高構件裂后剛度，提高構件延性；11纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維混凝土材料

6、的特性（2）：降低早期收縮裂縫、溫度裂縫和長期裂縫裂后變形性能明顯改善（彎曲韌性、壓縮韌性、極限應變有所提高）收縮變形和徐變變形降低抗壓疲勞、抗彎拉疲勞性能提高12纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維混凝土材料的特性（3）：抗沖擊、抗爆炸性能顯著提高耐磨性、耐空蝕性、耐沖刷性、抗凍融性和抗?jié)B性有不同程度提高耐腐蝕性和耐老化性與纖維品種和基體特性有關如：耐堿性環(huán)境的碳纖維、石棉纖維、耐堿玻璃纖維等如：水泥石和細集料料的保護可使基體內(nèi)部纖維（耐紫外線性能差的合成纖維、易銹蝕的鋼纖維）不老化13纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維混凝土材料的特性（4）：某些特殊纖維配置的混凝土，其熱學性能、電學性能

7、、耐久性能有所變化。石棉水泥板的絕熱性能、耐久性能優(yōu)良碳纖維混凝土導電性能優(yōu)良，具有一定“壓阻效應”低熔點合成纖維混凝土在火災中可降低混凝土的爆裂14纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課石棉纖維水泥制品發(fā)展歷史和應用概況1879年問世，1900年，奧地利人發(fā)明哈謝克法生產(chǎn)石棉水泥板標志著石棉水泥走向工業(yè)化生產(chǎn)主要用于波紋瓦、平板瓦、貼墻板、隔熱板、絕緣板、下水管道、電纜管等需采取控制石棉粉塵污染措施15纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課玻璃纖維水泥制品發(fā)展歷史和概況1957年由前蘇聯(lián)彼尤科維奇提出，1964年出版關于玻璃纖維混凝土的專著。應用的最大障礙是：普通玻璃纖維在硅酸鹽水泥石的堿環(huán)境中易腐蝕而

8、性能下降。耐堿玻璃纖維的開發(fā)、降低水泥基材中的含堿量推動了玻璃纖維水泥制品的應用。16纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課玻璃纖維水泥制品主要應用領域玻璃纖維水泥波紋板、平板瓦、玻璃纖維水泥墻板、空心墻板、保溫復合墻板、永久模板、玻璃纖維水泥管、管襯、現(xiàn)澆空心樓板的圓孔內(nèi)模等；中國建材科研院開發(fā)的玻璃纖維殼體糧倉結構自重輕、成本低，應用前景良好。17纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土發(fā)展歷史用途最廣、用量較大1910年，由 H.F.Porter 提出1963年，J.P.Romualdi 和 J.B.Batson關于纖維混凝土增強理論研究報告發(fā)表（中國最早提出本版觀點）18纖維混凝土結構

9、研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土發(fā)展歷史在我國的研究和應用開始于20世紀70年代，自1986年至今，已召開九屆纖維水泥與纖維混凝土學術會議（武漢、大連、南京、南昌、鄭州、重慶等地）；FRC-10會議已于2004年11月在上海同濟大學召開19纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課1.3 纖維混凝土的工程應用石棉纖維水泥制品玻璃纖維水泥制品鋼纖維混凝土合成纖維混凝土20纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土相關規(guī)程和行業(yè)標準（1）：鋼纖維混凝土試驗方法 CECS 13:89鋼纖維混凝土結構設計與施工規(guī)程 CECS 38:92纖維混凝土結構技術規(guī)程 CECS 38:92 修訂稿，2003.12通過評審，

10、現(xiàn)已頒布21纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土相關規(guī)程和行業(yè)標準（2）：鋼纖維混凝土 JG/T 3064-1999（中國建筑工業(yè)行業(yè)標準）銑削鋼纖維混凝土應用技術規(guī)程 DBJ08-59-97（上海市標準）22纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土主要應用領域（1）：鋪面工程：公路路面、橋面、機場道面、碼頭鋪面和工業(yè)建筑地面等。 提高面板結構的抗裂性、彎拉強度、 彎曲韌性、耐沖擊、耐疲勞性能23纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土主要應用領域（2）：房屋和橋梁結構、水工結構、特種結構 梁、疊合梁的裂縫控制、抗剪增強 復雜應力區(qū)（懸挑結構、閘門門槽、 大壩孔口）的增強 抗震

11、框架節(jié)點、牛腿、剪力墻的連梁的抗剪增強 筒倉、煙囪的裂縫控制 樁基承臺的抗剪、抗沖切增強24纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土主要應用領域（3）：交通隧道、輸水隧洞等鋼纖維噴射混凝土襯砌、支護防水防滲結構 剛性防水屋面、地下室剛性防水層、儲水池等預制構件 預制樁樁尖、樁頂，大管樁、鐵路軌枕、道路井蓋25纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土主要應用領域（4）：軍事工程掩體、防空洞、防護門等修補加固工程大壩壩面修補，路面局部修補或罩面， 梁、板、柱、墩的加固26纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土應用實例(1)：高層建筑 福州華福大廈 地上31層，地下2層，八層頂轉(zhuǎn)換層大

12、梁全部采用鋼纖維混凝土500m3，使用剪切扭曲型鋼纖維近40噸，鋼纖維摻量1%。建成后，效果良好，抗剪能力約提高45%。27纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 福州中美大廈 地上28層，地下2層，框架-剪力墻中筒結構，內(nèi)框架梁高僅270mm，梁寬2000mm，為特型寬扁梁。為保證柱周邊板帶的抗沖切能力，設計中將板帶梁在柱上交匯的方塊處加厚為400mm形成柱帽，柱帽處采用鋼纖維混凝土。28纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課柱帽(加厚為400mm)框架柱特型寬扁梁270mmx2000mm中美大廈SFRC柱帽29纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土應用實例(2)：鐵路隧道工程西康線椅于山隧道工程

13、采用濕噴鋼纖維混凝土a. 鋼纖維混凝土抗壓、抗拉、抗剪強度大，具有 很強的支護功能;b. 施工簡便（一臺噴射機和攪拌機），機動靈活， 可在高空或狹小工作區(qū)間向任意方向施工薄壁 結構; c. 減少施工粉塵; d. 鋼纖維混凝土外有的粗糙具有降低噪音的功能。30纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土應用實例(3)：預制構件上海等地預應力管樁和預制方樁的生產(chǎn) 在樁頭或裝尖部分加入鋼纖維，增強樁的抗捶擊性能和貫穿能力31纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課合成纖維混凝土發(fā)展歷史1965年由S.Goldfein提出用聚丙烯纖維作為混凝土的摻合料，用于美軍軍工防爆結構1971年英國制定有關聚丙烯纖維混凝

14、土制作管子、管件和薄板的國家標準我國于20世紀90年代初開始研究和應用32纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課合成纖維混凝土主要應用領域橋面、路面和地面耐磨性改善外墻抹面、防水屋面、水池、渠道、水工建筑物等抗?jié)B性、抗凍性改善隧洞、護坡的噴射混凝土支護、襯砌高彈模纖維如芳綸纖維、高彈模聚乙烯纖維、高彈模尼龍纖維，用于混凝土的增韌，以提高抗沖擊和抗疲勞性能33纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課1.4 纖維混凝土的發(fā)展前景鋼纖維混凝土結構（SFRC)鋼纖維高性能混凝土(SIFCON,SIMCON等)合成纖維及混雜纖維混凝土碳纖維混凝土及陶瓷纖維混凝土連續(xù)纖維和纖維增強聚合物混凝土34纖維混凝土結構 研究生

15、專業(yè)選修課纖維增強聚合物混凝土 ( FRP, Fiber Reinforced Polymer )玻璃纖維碳纖維芳綸纖維聚合物連續(xù)纖維組成環(huán)氧樹脂其它高強度高粘結性樹脂35纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維增強聚合物混凝土 ( FRP, Fiber Reinforced Polymer )纖維聚合物布(Cloth)纖維聚合物網(wǎng)(Mesh)纖維聚合物板(Board)纖維聚合物筋(Bar) 分類36纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課應用獨立建造輕型結構用于混凝土結構和砌體結構的補強加固作為筋材和網(wǎng)材代替鋼筋，建造混凝土結構和預應力混凝土結構如:過街天橋如:碳纖維片材（CFRC）如:碳纖維棒材37纖

16、維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課1.5 WHUT主持和參加的研究項目與研究成果（1） 碳纖維布加固砌體結構墻片、獨立柱的試驗研究 （2003武漢市重點攻關項目、2003武漢市青年科技晨光計劃項目）鋼纖維增強鋼筋混凝土(SFRC)樁基承臺的試驗研究和非線性有限元分析 （CECS 38:92編制和修訂項目）38纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課1.5 WHUT主持和參加的研究項目與研究成果（2）在役歷史建筑砌體結構的碳纖維片材抗震加固研究 （2004湖北省自然科學基金項目）CFRP加固鋼筋砼框架結構的試驗研究和非線性有限元動力分析 （橫向課題）39纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課1.5 WHUT主持和

17、參加的研究項目與研究成果（3） 上下層布式鋼纖維砼路面的應用研究 （湖北省交通廳建設項目）纖維聚合物快速修復橋面板技術應用研究 （交通部攻關項目）40纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課第二章 纖維混凝土的組成材 料及其性能2.1 纖維品種及其性能2.2 基體分類及其性能41纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課2.1 纖維品種及其性能纖維品種（依彈性模量大小分）纖維基本性能低彈模纖維（纖維彈模 基體彈模）42纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課表2.1 低彈模纖維基本性能纖維品種密度(g/cm3)直徑(um)彈模(Gpa)抗拉強度(Mpa)極限延伸率(%)熔點(oC)聚丙烯纖維(PP)0.91158049

18、27070079170聚酰胺纖維(PA)1.16550264009001320224聚丙烯腈纖維(PAN)1.1812601619400950911240聚乙烯醇纖維 (PVA)1.30101616207008505.58聚酯纖維(PET)1.381414.56501100714257纖維素纖維1.210300500102020043纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課表2.2 高彈模纖維基本性能纖維品種密度(g/cm3)直徑(um)彈模(Gpa)抗拉強度(Mpa)極限延伸率(%)鋼纖維7.8510010002003801300330玻璃纖維2.781570801500350028蛇紋石石棉2.5

19、50.0230164200180023角閃石石棉3.370.120196350023碳纖維1.71.9720380240045001.22.5碳化硅纖維2.55200210250030001.3硼纖維2.641035000.81.2芳綸纖維1.41.5101569140280032002.14.4高彈模聚乙烯纖維0.973080100150035003444纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課低彈模纖維的特點：在基體硬化初期，對基體有明顯約束作用；開裂后，在持久高應力作用下，產(chǎn)生較大的變形，從而使復合體變形顯著增加，很難起到微筋材的作用；纖維泊松比較大，在受到拉伸作用時，橫截面急劇變小，喪失與基體

20、的粘結力。45纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課高彈模纖維的特點：明顯改善基體的強度和韌性，從而可用于半承重制品，甚至用于承重結構復合體裂后變形性能明顯改善，韌性、極限應變均有所提高46纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課2.2 基體分類及其性能基體類別密度(g/cm3)彈模(Gpa)抗壓強度(Mpa)抗拉強度(Mpa)極限延伸率(%)水泥漿20221025203036100500水泥砂漿222325355301.5350150普通混凝土2324.5253520501.5350150高強混凝土2324.53550501002.74.550150超高強活性粉末混凝土2.52.6506017023010

21、2047纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課保證復合材料質(zhì)量的重要條件：纖維在基體中分布均勻纖維與基體很好的粘結保證措施：控制基體的顆粒尺寸（過多過大，阻礙纖維分布均勻；過少過小，導致基體過分收縮）增大纖維與基體接觸的比表面積，改善纖維表面和形狀，改善拌合和制作工藝48纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課第三章 纖維混凝土增強機理3.1 概述3.2 復合材料力學理論3.3 纖維間距理論3.4 纖維混凝土的增韌效果及評定方法3.5 纖維臨界體積率和最小體積率 （自學內(nèi)容）49纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課3.1 概述纖維對基體的作用阻裂作用增強作用增韌作用50纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課阻裂作用指

22、纖維對新拌混凝土早期收縮裂縫和硬化后收縮裂縫的產(chǎn)生和擴展的阻礙作用。增強作用主要為對抗拉強度的提高，以pt為控制破壞的如彎拉強度（抗折強度）、抗剪強度也隨之提高。增韌作用韌性指材料在各種受力狀態(tài)下進入塑性階段保持一定抗力的變形能力。纖維混凝土優(yōu)良的韌性性能適于需要有較大變形適應能力的結構（如彈性地基上的板、圍巖的支護等）51纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課3.2 復合材料力學理論3.2.1 單向增強理論3.2.2 考慮纖維不連續(xù)的影響3.2.3 纖維的方向有效系數(shù)3.2.4 纖維分散均勻性的影響3.2.5 開裂階段纖維粘結性能的影響復合材料力學混合律法則： 復合材料的強度和彈性模量等性能符合復

23、合體內(nèi)各組分性能的彈性疊加原理52纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課3.2.1 單向增強理論基本假定基體為各向同性勻質(zhì)材料纖維沿受力方向均勻平行排列纖維與基體變形協(xié)調(diào)一致，無相對滑移和錯動53纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 復合材料受力簡圖54纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課根據(jù)彈性疊加原理有：式中，F(xiàn)fc、 Ff 、Fm分別表示復合體、纖維、基體受的力。55纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課根據(jù)材料力學原理，經(jīng)推導可得：式中，、 E、分別表示應力、彈性模量和體積率。結論：當纖維摻量較低情況下，復合體的強度和彈性模量的提高是有限的。56纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課3.2.2 考慮纖維不連續(xù)的

24、影響不連續(xù)纖維一維排列纖維混凝土的受力狀態(tài)f 假定纖維沿受力方向平行均勻分布，考慮某一個截面上的受力。57纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課式中，lf 、df 纖維長度、直徑 纖維與基體間粘結應力平均值 l 有效粘結長度系數(shù)計算截面上纖維粘結長度平均值（0.5lf+0) / 2 = lf /4式中，lf 、df 纖維長度、直徑 纖維與基體間粘結應力平均值 l 有效粘結長度系數(shù)58纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課因此可得：59纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課3.2.3 纖維的方向有效系數(shù) 通常，纖維在混凝土中的排列和分布是隨機的：纖維一維定向分布纖維二維定向或亂向分布纖維三維亂向分布如連續(xù)玻璃纖維

25、增強墻板玻璃纖維布增強水泥基復合板、短纖維拌合料制作的薄板大多數(shù)纖維混凝土結構構件60纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維方向與復合體受力方向一致增強效率最佳 纖維方向與復合體受力方向垂直增強效率最小61纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維方向有效系數(shù) 所有纖維沿纖維方向上的受力在復合體受力方向上投影之和與同體積纖維按復合體受力方向定向排列時的受力之和的比值。fF62纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課（1）第一種纖維分布模型纖維一維定向排列時纖維二維隨機分布時纖維三維隨機分布時63纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課yxordyzxd纖維二維、三維分布模型64纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 二維隨

26、機分布時，假定纖維在圓平面上的任一位置取向概率相同。x軸為復合體受力軸，纖維與x軸夾角為，于是，在/2象限內(nèi)，纖維落在角的概率為： 而這點的纖維增強效率為：(2/)dcos，此時/2象限內(nèi)的平均增強效率，即方向系數(shù)為：65纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 三維隨機分布時，纖維落在與x軸成角位置上的概率為圖中球臺側面面積與半球面積之比，即： 對應的纖維增強效率為：sindcos，則：66纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課（2）第二種纖維分布模型 假定纖維分布的概率分別為、位置上的概率相等，于是有：zyx 纖維三維分布模型 II67纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 討論：1. 兩種模型均很難用試驗驗

27、證；2. 纖維方向受試模邊壁、骨料界面、澆注振搗、重力效應等因素影響，分布隨機性大，很難準確計算出；3. 上述模型可為考慮纖維的增強效果提供一個分析依據(jù)。68纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課3.2.4 纖維分散均勻性的影響纖維分散均勻性對增強效果的影響： （以受彎試件為例） 纖維多分布在受拉區(qū) 增強效果良好 纖維分布密度均勻 增強效果良好69纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課小林一輔提出用統(tǒng)計理論表示纖維分布均勻程度的方法（分散度 ）纖維分布測定分塊圖纖維分布均勻時，纖維集中到某一分塊上，其余各塊為零時，70纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課影響纖維分散度的因素：纖維過于細長帶有不利于分散的彎鉤纖

28、維體積率過高（當 f 1.5%時，纖維分散度開始隨 f 增加而降低）骨料粒徑偏大拌合物坍落度太低拌合投料順序和方法不當71纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維分散度對纖維混凝土強度的影響 以分散度影響系數(shù) 表示纖維分散狀態(tài)對混凝土受力性能的影響，則：72纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課3.2.5 開裂階段纖維粘結性能的影響纖維混凝土開裂前的應力：基體開裂后：（纖維從基體中拔出）（纖維被拉斷） 式中：k考慮基體開裂后強度下降系數(shù)， 73纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維粘結力與基體強度和纖維的形狀及界面特性有關，故：基體抗拉強度與纖維粘結效能有關的系數(shù)，與纖維品種及形狀有關74纖維混凝土結構

29、研究生專業(yè)選修課3.3 纖維間距理論1963年，由J. P.Romualdi和 B. Batson提出建立在線彈性斷裂力學基礎上基本思想： 混凝土內(nèi)部有尺度不同的微裂縫、孔隙和缺陷，在施加外力時，孔、縫部位產(chǎn)生大的應力集中，引起裂縫的擴展，最終導致混凝土破壞。鋼纖維摻入脆性基體后，有效提高復合材料受力前后阻止裂縫引發(fā)和擴展的能力，達到纖維對基體增強、增韌的目的。75纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課Romualdi的纖維約束模型裂開趨勢S纖維間距；a裂縫半寬對裂縫尖端產(chǎn)生反向應力場，降低裂縫尖端應力集中程度拉力纖維76纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維摻入使裂縫尖端產(chǎn)生相反的應力強度因子，總應

30、力強度因子降為：復合材料實際應力強度因子 無纖維時應力強度因子纖維摻入產(chǎn)生的相反的應力強度因子沿纖維方向施加的均勻拉應力 纖維對混凝土裂后附加應變的阻力在纖維與基體界面上產(chǎn)生的最大剪應力SFRC臨界應力強度因子77纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課若設 ，則纖維混凝土抗拉強度 為：材料發(fā)生斷裂破壞與裂縫形狀有關的常數(shù)定向長纖維平均間距Romualdi的觀點： SFRC的強度只由纖維的平均間距控制78纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課纖維平均間距取決于纖維的排列分布纖維的方向性纖維平均間距與體積率的關系： 一維排列： 二維排列： 三維排列：79纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 基于纖維間距理論的抗拉

31、強度公式 Sc鋼纖維產(chǎn)生增強效果的纖維間距上限值 K由纖維粘結強度決定的常數(shù)； 對鋼絲切斷的直纖維，K=4.5 對薄板剪切鋼纖維， K=5.780纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 結論：1. 纖維間距低于Sc，纖維的增強效果才得以發(fā)揮，即 f 太低，纖維對抗拉強度起不到改善作用。2. 增強效果與 成正比，與 成反比，與纖維和基體的粘結強度成正比。3. 在一定程度上低估了f 的作用。81纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課3.4 纖維混凝土的增韌效果及評定方法3.4.1 纖維混凝土的韌性3.4.2 彎曲韌性的評定方法82纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課3.4.1 纖維混凝土的韌性定義：基體開裂后繼續(xù)

32、維持一定抗力的變形能力，通常用與應力（荷載）應變（變形）曲線下的面積有關的參數(shù)來衡量。纖維的增韌效果83纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課SFRC受拉、受彎受拉區(qū)基體開裂纖維繼續(xù)承擔拉力，基體裂縫面間尚有殘余應力隨裂縫開展，基體縫間殘余應力減小，而纖維具有較大的變形能力可繼續(xù)承擔拉力纖維被拉斷或從基體中拔出纖維的增韌效果84纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課有關強度和韌性的名詞抗折強度( modulus of rupture )抗彎強度彎拉強度(bending strength, flexural strength)彎曲強度抗彎韌性受彎韌性彎曲韌性( bending toughness, flex

33、ural toughness)85纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課3.4.2 彎曲韌性的評定方法三分點加載小梁(100100350或400mm)試驗評定方法日本土木學會標準 JSCE G552美國材料試驗學會標準 ASTM C1018歐洲規(guī)范 EF-NARC美國規(guī)范 ASTM C152086纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課荷載 P/KN撓度 /mml/150T韌度指數(shù)計算簡圖韌度指數(shù):試件寬、高試件跨度 JSCE G552標準87纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課韌度比 韌度指數(shù)與初裂彎拉強度 fftm,cr的比值88纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 ASTM C1018-97標準 以初裂撓度的

34、3倍、5.5倍和10.5倍前P曲線下面積，對初裂時P曲線下面積的比值為韌性系數(shù)I5、 I10、 I20。對理想彈塑性材料， I5=5、 I10=10、 I20=20對理想脆性材料， I5=1、 I10=1、 I20=1對SFRC，越接近理想彈塑性材料的值，則增韌效果越好89纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課A1A290纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課下周自學內(nèi)容：第四章 鋼纖維混凝土的配制與施工原材料（鋼纖維、混凝土原材料、鋼筋）SFRC配合比設計SFRC施工（攪拌、運輸、澆筑和養(yǎng)護）SFRC質(zhì)量檢驗91纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課第五章 鋼纖維混凝土基本性能5.1 鋼纖維混凝土物理力學性能

35、5.1.1 鋼纖維混凝土拉伸性能5.1.2 鋼纖維混凝土彎曲性能5.1.3 鋼纖維混凝土抗壓性能5.1.4 鋼纖維混凝土抗剪性能5.1.5 鋼纖維混凝土抗折疲勞特性5.1.6 鋼纖維混凝土徐變和收縮性能92纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課第五章 鋼纖維混凝土基本性能5.2 鋼纖維混凝土耐久性5.2.1 鋼纖維混凝土耐腐蝕性能5.2.2 鋼纖維混凝土抗凍性93纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.1 鋼纖維混凝土的物理力學 性能5.1.1 鋼纖維混凝土的拉伸性能SFRC拉伸變形與破壞特征SFRC軸心受拉應力-應變理論曲線SFRC抗拉強度計算模式94纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 SFRC拉伸變形

36、與破壞特征混凝土基體受力前后裂縫變化的四個階段：收縮裂縫裂縫的受力引發(fā)裂縫穩(wěn)定擴展裂縫不穩(wěn)定擴展 應強調(diào)指出，鋼纖維對混凝土的作用決非限于裂后階段，在受力和初裂之前，鋼纖維已通過抑制混凝土基體收縮，減少與縮小了裂縫源的數(shù)量和尺度95纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課SFRC因鋼纖維的阻裂效應，使上述四個階段的特征發(fā)生明顯變化，差異幅度與以下因素有關：纖維特性（ f 、df、lf /df、品種、外形等）混凝土基體特性（組成材料性能、基體強度等級）纖維-基體相對體積含量纖維-基體的界面粘結性能96纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 SFRC軸心受拉應力-應變理論曲線f =2.0%f =1.5%f =1

37、.0%f =0.5%f =0fft(Mpa)10-697纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課SFRC軸心受拉應力-應變理論曲線分析當f 增大 ，初裂應變、初裂強度、極限應變、極限強度均相應提高，應力-應變曲線下包面積增大當f =0.5%2%，荷載達峰值后，并非突然下降，而有一個緩慢下降的過程，從而提高了韌性。98纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 SFRC軸心受拉應力-應變理論曲線特征點SFRC抗拉峰點強度、峰點應變，經(jīng)統(tǒng)計表示為:SFRC軟化段剩余應力值，經(jīng)統(tǒng)計表示為: SFRC抗拉峰點強度基體混凝土峰點強度曲線軟化段反彎點對應的應力99纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 SFRC抗拉強度計算模式按

38、復合材料力學理論，纖維間距理論的模式（纖維從基體中拔出）（基體開裂后） 纖維方向有效系數(shù)纖維分散度影響系數(shù)纖維有效粘結系數(shù)100纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課與普通混凝土銜接的計算模式，即影響系數(shù)法 SFRC抗拉強度設計值同強度等級混凝土基體抗拉強度設計值 鋼纖維對混凝土抗拉強度的影響系數(shù)鋼纖維含量特征參數(shù)101纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維對混凝土抗拉(彎拉)強度的影響系數(shù)鋼纖維品種纖維外形基體強度ttm鋼絲切斷型端鉤形C20C450.761.13C50C801.031.25鋼板剪切型平直形C20C450.420.68C50C800.460.75異形C20C450.550.79C5

39、0C800.630.93鋼錠銑削型月牙形C20C450.700.92C50C800.841.10熔抽異型C20C450.520.73C50C800.620.91102纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.1.2 鋼纖維混凝土彎曲性能纖維混凝土抗彎性能最能反映出纖維的增強、增韌效果彈性地基上的板式結構如路面、機場道面、碼頭鋪面、工業(yè)地面等，均以彎拉強度（抗折強度、抗彎強度、折斷模量）為設計依據(jù)103纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.1.2 鋼纖維混凝土彎曲性能 鋼纖維混凝土彎曲斷裂模型 鋼纖維混凝土典型的荷載-撓度曲線 鋼纖維混凝土的彎曲韌性 SFRC彎拉強度計算模式104纖維混凝土結構 研究生

40、專業(yè)選修課 鋼纖維混凝土彎曲斷裂模型105纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 鋼纖維混凝土與素混凝土典型的荷載-撓度曲線106纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 鋼纖維混凝土的彎曲韌性(a)(b)材料的強度高，但延性低材料的強度和延性都高時，才具有較高的韌性材料的延性高，但強度低107纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課分析：韌性是材料強度和延性的綜合韌性為材料或結構從荷載作用到失效為止吸收能量的能力；鋼纖維改變了混凝土的脆性特征，使其在受力與破壞過程中能做更多的功SFRC諸多優(yōu)異性能的產(chǎn)生是鋼纖維對混凝土強化與韌化的綜合效果108纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 SFRC彎拉強度計算模式按復合力學理

41、論，纖維間距理論的模式各種文獻給出的經(jīng)驗系數(shù) k1和 k2有一定差別，一般有： k1 = 0.9160.970 k2 = 2.414.92 表示基體對鋼纖維混凝土的貢獻取決于纖維有效系數(shù)及其與基體界面粘結狀況或109纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課與普通混凝土銜接的計算模式，即影響系數(shù)法 SFRC設計彎拉強度或彎拉強度標準值 同強度等級混凝土設計彎拉強度或彎拉強度標準值 鋼纖維對混凝土彎拉強度的影響系數(shù)鋼纖維含量特征參數(shù)110纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.1.3 鋼纖維混凝土抗壓性能鋼纖維對混凝土抗壓強度和彈性模量的影響遠不如抗拉、抗折那樣明顯鋼纖維的摻入能否提高抗壓強度及其提高幅度的大

42、小主要取決于混凝土基體強度的高低及其相應的界面強化程度111纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.1.3 鋼纖維混凝土抗壓性能 基體混凝土強度等級對抗壓強度的影響 SFRC軸壓應力-應變?nèi)€ SFRC的抗壓強度指標和強度等級112纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 基體混凝土強度等級對抗壓強度的影響混凝土強度等級不高時（C20C30), 當f 由02%，抗壓強度基本無影響，基體混凝土C20以下時，抗壓強度甚至隨f 增大而有所降低；基體混凝土強度等級較高時（C50C90），當 f 由02%，抗壓強度隨f 增大而提高；當f =2%，基體混凝土為C80時，抗壓強度提高20%以上；當高強混凝土基體摻入0

43、20%的硅灰取代水泥后，抗壓強度隨f 增大而提高的幅度更顯著，有時可提高30%以上?；w強度低，鋼纖維摻入后增多了界面薄弱層，f 越大，界面薄弱層越多混凝土基體強度提高，鋼纖維和水泥基界面區(qū)強化在設計鋼纖維高強混凝土結構時，在充分發(fā)揮其抗拉、抗折能力的同時，也可考慮其抗壓能力增強的作用 113纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課基體混凝土強度等級對抗壓強度的影響基體混凝土強度等級鋼纖維摻量SFRC抗壓強度普通混凝土（C20C30）隨f 增大（02%）基本無影響，甚至降低高強混凝土（C50C90）隨f 增大（02%）提高超高強混凝土（摻入020% 硅灰取代水泥）隨f 增大（02%）提高幅度更大114

44、纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 SFRC軸壓應力-應變?nèi)€10-3ffc(Mpa)bc(臨界點)de115纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 SFRC軸壓應力-應變?nèi)€的四個 不同階段彈性階段( ob段 ) 峰值應力50%以前裂縫穩(wěn)定發(fā)展階段( bc段 ) 峰值應力50%80%裂縫失穩(wěn)擴展階段（c點后） 峰值應力80%90%后破壞階段（e點后）dcbe116纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 f 對SFRC軸壓應力-應變?nèi)€的影響10-6f = 0f = 1%f = 2%f = 3%ffc(Mpa)117纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課隨f 增加，SFRC軸心受壓-曲線的變化特征 1. 峰

45、點應力雖有差異, 但差異不大 2. 峰點應變和臨界點應變明顯提高 3. e點應變值，尤其是曲線下包圍 面積（即壓縮韌性)顯著增大118纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 鋼纖維混凝土的抗壓強度指標和強度等級SFRC的立方體抗壓強度標準值和強度等級，按混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2002）規(guī)定的方法確定SFRC的軸心抗壓強度標準值和設計值 119纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 SFRC軸心抗壓強度標準值和設計值強度種類CF20CF25CF30CF35CF40CF45ffck13.416.720.123.426.829.6ffc9.611.914.316.719.121.1強度種類CF50

46、CF55CF60CF65CF70CF75CF80ffck32.435.538.541.544.547.450.2ffc23.125.327.529.731.833.835.9120纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.1.4 鋼纖維混凝土抗剪性能鋼筋混凝土構件中，抗剪承載力主要靠箍筋和彎起筋承擔，橫向鋼筋多了，工程投資多，施工不方便，尤其對薄壁、抗震結構和復雜形狀的特種結構，采用SFRC是提高結構抗剪能力的有效途徑121纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.1.4 鋼纖維混凝土抗剪性能鋼纖維混凝土承剪荷載-變形曲線鋼纖維混凝土剪切破壞特征鋼纖維混凝土抗剪強度計算模式122纖維混凝土結構 研究生專業(yè)

47、選修課 鋼纖維混凝土承剪荷載-變形曲線f = 0%f = 1%f = 2%123纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課鋼纖維混凝土剪切破壞特征 混凝土受剪開裂后，纖維不是順力方向拔出，而是與受力方向成一角度，增大了纖維拔出過程中的錨固作用，推遲了剪切破壞過程，明顯提高抗剪承載力 在剪切荷載作用下，裂縫首先在剪切面中部出現(xiàn)，隨剪切荷載增大，裂縫向上、下延伸，直至貫通而破壞124纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 鋼纖維混凝土抗剪強度計算模式按復合力學計算模式（混合律法則）在試驗基礎上，經(jīng)回歸分析得：鋼纖維混凝土抗剪強度普通混凝土抗剪強度 僅適用于普通強度等級混凝土125纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課用

48、影響系數(shù)法計算模式 鋼纖維對混凝土抗剪強度影響系數(shù)，經(jīng)統(tǒng)計分析得126纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.1.5 鋼纖維混凝土抗折疲勞特性鋼纖維混凝土的疲勞過程，即在反復荷載作用下裂縫引發(fā)、擴展、回復，再引發(fā)、擴展、回復的循環(huán)過程。在每一循環(huán)中，將不同程度地引起裂縫寬度和高度的變化，最終導致結構破壞疲勞過程中的損傷程度和持續(xù)時間主要取決于組成材料的結構、界面特性，即原生裂縫的尺度、數(shù)量及在重復荷載作用下阻止裂縫引伸與發(fā)展的能力127纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.1.5 鋼纖維混凝土抗折疲勞特性鋼纖維混凝土抗折疲勞特性試驗鋼纖維混凝土抗折疲勞方程鋼纖維混凝土與普通混凝土分層復合結構的疲勞方

49、程128纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 鋼纖維混凝土抗折疲勞特性試驗試驗方法（三分點加荷）100mm100mm400mm(或500)150mm150mm550mm(道路用)三分點加荷加荷方式P129纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課抗折疲勞試驗主要參數(shù)荷載循環(huán)特征值：應力比：荷載作用頻率：通常取120Hz（為觀測方便，低應力比時，頻率取高些；高應力比時，頻率取低些）抗折疲勞強度抗折強度道路用SFRC，取=0.1；對SFRC 軌枕等特種制品，取=0.2130纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 鋼纖維混凝土抗折疲勞方程 -抗折疲勞方程模式或用疲勞應力表示式中：N疲勞次數(shù)（疲勞壽命）131纖維混凝土結

50、構 研究生專業(yè)選修課綜合系數(shù)法抗折疲勞方程計算模式 為保證99.7%的保證率，減去三倍回歸系數(shù)的標準差后得到： 式中：Ne設計使用年限內(nèi)，路面或機場道面 所經(jīng)受的設計疲勞荷載循環(huán)次數(shù)，按現(xiàn)關規(guī)范確定 分別適用于民用機場、軍用機場、公路和碼頭鋪面132纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 鋼纖維混凝土與普通混凝土分層復合結構的疲勞方程拉區(qū)鋼纖維混凝土層為1/3，經(jīng)三分點加荷疲勞試驗，經(jīng)回歸分析后得：式中：分層鋼纖維混凝土復合結構 的應力比133纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.1.6 鋼纖維混凝土徐變和收縮 性能 此部分內(nèi)容自學134纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課5.2 鋼纖維混凝土耐久性 此部

51、分內(nèi)容自學 5.2.1 鋼纖維混凝土耐腐蝕性 5.2.2 鋼纖維混凝土抗凍性135纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課第六章 鋼纖維混凝土本構模型和強度理論6.1 混凝土和SFRC本構關系和強度準則的研究概況6.2 SFRC在混凝土結構復雜應力區(qū)的應用6.3 混凝土和SFRC多軸應力狀態(tài)下通用破壞準則的建立6.4 SFRC的內(nèi)時損傷本構模型136纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課6.1 混凝土和SFRC本構關系和強度 準則的研究概況6.1.1 引言6.1.2 混凝土本構模型的類型6.1.3 混凝土的強度準則6.1.4 鋼纖維混凝土本構關系和 強度理論的研究 137纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課6.

52、1.1 引言材料本構性能的研究是結構理論研究和工程設計的基礎所采用的材料本構關系的精度極大程度決定著計算結果能否正確地反映結構行為的實際情況所用本構關系的理論水平往往體現(xiàn)著工程設計水平的高低，采用較為符合實際的本構關系可以獲得更為經(jīng)濟、合理的設計。138纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課混凝土材料的本構關系反映了混凝土的基本力學特性，是研究和建立混凝土及鋼筋混凝土結構承載力、裂縫和變形理論的依據(jù)。結構構件從使用階段到破壞階段全過程截面的應力分布、撓度及變形，超靜定結構的內(nèi)力重分布，塑性鉸的極限轉(zhuǎn)角，預應力損失及構件的延性和恢復力特性等問題的分析，都與混凝土材料的應力-應變狀態(tài)函數(shù)有關。139纖維

53、混凝土結構 研究生專業(yè)選修課隨著計算機技術的飛速發(fā)展和有限元分析方法（SAP、ADINA、ANSYS等分析軟件)在工程中的廣泛應用，混凝土的本構關系曲線更成為重要依據(jù)，特別是曲線下降段，對于鋼筋混凝土構件的全過程非線性分析，極限狀態(tài)下的截面應力分布，高層建筑結構的延性和恢復力特性等有較大的影響。140纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課6.1.2 混凝土本構模型的類型混凝土在單軸單調(diào)反復荷載以及雙軸、三軸荷載作用下的眾多本構模型，其表達形式差別很大，計算結果和適用范圍各有區(qū)別，但基本上可以解決現(xiàn)有結構計算的要求。 141纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課分別以彈性力學、塑性力學、斷裂力學、不可逆熱力

54、學、損傷力學等理論為基礎，混凝土的本構模型可分為以下六類：線彈性模型非線彈性模型塑性模型塑性斷裂模型內(nèi)時模型損傷模型 142纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課在這些研究成果中有代表性的模型有： Umemura(1951)、Hognestad(1951)、 Young(1955)、Tulin(1964) 、 Alexander(1965)、Shah(1966)、Kokushu(1966)、CEB/FIP(1970)、Popovics(1971)、Sargin(1971)、Kent(1971)、Cohu(1972)、Okushima(1974)、Chen-chen(1977)、Wang(1978)、

55、Suzuki(1978)、Buyukozturk(1979)、 過鎮(zhèn)海（1979）、王起玉（1979）、林大炎（1981）、Chen-hnobrich(1981)、Hsieh-Ting-Chen(1982)、Han-Chen(1985)、俞茂宏（1991）等，143纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 上述這些模型均由試驗數(shù)據(jù)資料回歸得到。至今，還沒有一個公認通用的混凝土本構模型，只能根據(jù)結構工程和分析對象的受力特點、應力范圍和計算精度的要求等加以選擇。目前，在工程實踐中應用最多的是基于試驗結果擬合的非線彈性類模型。 144纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課6.1.3 混凝土的強度準則建立混凝土強度

56、準則的目的就是盡可能地概括不同受力狀態(tài)下混凝土的強度破壞條件。對于不同情況，如初裂、屈服、極限強度等都可定義為破壞，對于混凝土強度準則來說，一般是指極限強度而言。145纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課古典強度理論有：1682年Mariotto提出的最大拉應變理論1876年Rankine提出的最大拉應力理論1864年Tresca提出的最大剪應力理論1900年提出的Mohr-Coulomb理論1913年Von Mises提出的統(tǒng)計平均剪應力理論1952年提出的Drucker-Prager理論 古典強度理論的計算式中只包含一個或兩個參數(shù)，破壞曲面形狀簡單，只適用于某種特定材料，一般不適用于混凝土復雜

57、的破壞條件。146纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課混凝土的多軸強度問題大量混凝土三軸強度試驗數(shù)據(jù)描繪主應力空間破壞包絡面根據(jù)曲面幾何特征，建立數(shù)學表達式，即混凝土的破壞準則 這些準則來自試驗結果的回歸分析，計算混凝土的多軸強度具有足夠的準確性，也能滿足工程應用的要求。147纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課6.1.4 鋼纖維混凝土本構關系和強度理論的研究大連理工大學趙國藩、空軍工程學院章文綱、程鐵生首先進行了單調(diào)軸拉、軸壓荷載下鋼纖維混凝土應力-應變?nèi)^程的試驗研究。鐵道部科學研究院在1988-1990年間開展了鋼纖維混凝土基本強度規(guī)律的試驗研究，鋼纖維混凝土在單軸和多軸應力狀態(tài)下變形規(guī)律的試驗

58、研究。大連理工大學開展了三軸應力狀態(tài)下鋼纖維混凝土、鋼纖維輕骨料混凝土的變形、強度特性及本構模型的試驗研究。 148纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 上述研究中，具有一定的代表性和適用性的有大連理工大學宋玉普、趙國藩教授等人提出的：鋼纖維混凝土的內(nèi)時損傷本構模型復雜應力狀態(tài)下普通混凝土和鋼纖維混凝土的通用破壞準則149纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課6.2 SFRC在混凝土結構復雜應力區(qū)的應用復雜應力應力的多向性，各點應力呈二維、三維狀態(tài)，并且各點主應力方向不同應力的不均勻性，沿各個方向上應力變化梯度較大應力的不確定性，在不同荷載組合下，各點的應力方向、大小也不相同150纖維混凝土結構 研究生

59、專業(yè)選修課鋼纖維在基體中呈三維亂向分布，沿每個方向都有增強、增韌效果容易澆筑成型，比鋼筋更能適應于各種復雜的結構形式限制混凝土裂縫的作用優(yōu)于鋼筋鋼纖維用于混凝土結構復雜應力區(qū)是非常有利的151纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課復雜應力區(qū)采用鋼纖維混凝土增強的有：受彎構件的抗剪抗震框架節(jié)點混凝土結構局部受壓區(qū)板和樁基承臺的抗剪、抗沖切預應力混凝土軌枕梁托和牛腿建筑物和構筑物的孔口應力集中區(qū)核反應堆壓力容器和安全殼水工大體積混凝土按混凝土多軸 強度理論設計按試驗得出的半經(jīng)驗半理論公式設計152纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課6.3 混凝土和SFRC多軸應力狀態(tài)下 通用破壞準則的建立 八面體正應力、剪

60、應力與Lode角概念 1octr32oct等傾面偏平面octahedron 八面體153纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 八面體應力與該點主應力的關系如下：Lode角為： 154纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課 多軸應力下混凝土的強度破壞準 則表示方法 方法一：用三個主應力1、2、3為坐標軸的空間破壞曲面來表達(圖a)方法二：用以八面體正應力oct、八面體剪應力oct為坐標軸的拉、壓子午線來表示(圖b)155纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課圖a 空間破壞包絡面 圖b 偏平面123132 混凝土的空間破壞包絡面和偏平面156纖維混凝土結構 研究生專業(yè)選修課偏平面上的強度包絡線為三折對稱，由夾角6