基于断裂力学的钢纤维混凝土裂缝的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com基于断裂力学的钢纤维混凝土裂缝的研究*曾志兴(华侨大学土木工程学院泉州362021)摘要：基于混凝土断裂力学的基本理论，通过分析钢纤维的阻裂作用和增强效果，对钢纤维混凝土的抗裂度和裂缝宽度的计算模式进行探讨，提出了相应的公式，并与已有的试验研究结果比较，表明所作的分析与计算的正确性与有效性。关键词：断裂力学钢纤维混凝土裂缝分析抗裂度裂缝宽度STUDYoNCRACKINSTEELFIBERRE耵oRCEDCoNCRETEBASEDoNFRACTIHREMCHANICSZengZhixing(CoHegeofCivilEngi

2、neering，HuaqiaoUniversityQu~,=hou362021)Abstract：Basingonthefracturemechanicstheoryofconcrete，throughanalyzingtheanti—crackingfunctionandminfomingefectofsteelfiber，itisdiscussedthatthemethodforcalculatingthecrackingstrengthandthewidthofthecracksinsteelfiberminfomedconcreteandthecorrespon

3、dingformulaisalsogiven．Theauthoralsochecksthemwiththeexperimentalmsul~，whichshowsthevalidityoftheanalysisandcalculation．Keywords：fracturemechanicssteelfiberreinforcedconcretecrackanalysiscrackingstrengthwidthofcracks1钢纤维对裂缝的影响0引言1．1钢纤维的阻裂作用钢纤维混凝土是在普通混凝土中随机掺入乱向分布的混凝土是一种各组分具有不同性质的多相复合材料。在短

4、钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分受荷之前，由于收缩、泌水以及骨料下沉等原因，混凝土内部布的短纤维主要作用在于阻碍混凝土内部微裂缝的发展和产生肉眼见不到的微裂缝，大部分分布在粗骨料表面和水泥阻滞宏观裂缝的发生与发展。因此，它不仅具有普通混凝土浆结构中。在外荷载作用下，微裂缝不断产生、扩展，并与孔的优良特性．同时显著地改善了混凝土的抗拉强度及主要由隙、空洞等其他先天缺陷汇合，产生较大的应力集中，成为混主拉应力控制的抗弯强度、抗剪强度。另外，钢纤维混凝土凝土破坏的根源。在宏观上表现为混凝土的抗拉强度很低。还具有较好的韧性(延性)及控制裂缝的能力，这恰恰弥补了掺

5、人钢纤维后，混凝土的抗裂性能得到明显改善。受荷混凝土的不足，成为混凝土良好的改性材料。钢纤维混凝土前，如果微裂缝的长度大于纤维间距，那么纤维将跨越裂缝在发达国家和发展中国家的开发研究受到普遍重视，但是其起到传递荷载的桥梁作用，约束裂缝的进一步扩展；如果长基本理论及工程应用的研究还不够完善。关于钢纤维混凝度小于纤维间距的原生裂缝扩展遇到纤维，纤维将迫使其改变延伸方向或跨越纤维生成更微细的裂缝场，显著增大了微土的裂缝计算，虽然已提出了一些理论和方法，如我国的《钢裂缝扩展的能量消耗。钢纤维混凝土受力开始时，水泥石和纤维混凝土设计与施工规程》给出了抗裂度和裂缝宽度的计粗骨料共同

6、承担外力，微裂缝几乎无变化。当荷载继续增算公式，但至今还不能说已经认识很清楚。本文尝试从断裂大，超过水泥浆体所能承受的拉力时，力通过水泥浆与纤维力学的角度，探讨钢纤维混凝土裂缝计算的新途径，建立抗的粘结力传递给钢纤维，继续承受更大的荷载并产生弹塑性裂度和裂缝宽度的计算模式。变形。传递的力受到钢纤维的约束作用，推迟了新裂缝的出混凝土是多相体，且内部存在原始的裂纹、孔洞等缺陷，现并限制了裂缝的扩展。在相同荷载时，由于钢纤维的弹性所以混凝土即非均质又不是各向同性。由于混凝土不是理模量较混凝土基体的弹性模量高出lO倍以上，所以大部分想的弹塑性材料，所以线性与非线性断裂力学的法则

7、能否直荷载由横贯裂缝的钢纤维来承担，从而提高了钢纤维混凝土接用于混凝土的断裂分析是值得研究的。1961年Kaplan首的承载能力。当裂缝尖端与钢纤维相遇时，因裂缝无法直接先将断裂力学概念引用于混凝土，并进行了混凝土断裂韧度通过而偏转了方向，缓冲了裂缝尖端处的应力集中程度，相试验。之后大量的研究揭示出混凝土和金属之间的许多不当于给混凝土基体施加了一个反向的应力场，阻止了裂缝的同断裂特点。为建立合理的混凝土断裂模型，许多学者从断裂过程区的特点着手展开研究。他们先后提出了多种不同的断裂理论和模型，证明了断裂力学理论对于混凝土类材料*福建省青年科