界面弹性模量对三维双丝拉拔混凝土的力学性能影响.pdf

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1、第３４卷第２期土木工程与管理学报Ｖｏｌ.３４Ｎｏ.２２０１７年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔＭａｒ.２０１７界面弹性模量对三维双丝拉拔混凝土的力学性能影响张亚芳，高照(广州大学土木工程学院，广东广州５１０００６)摘要:三维条件下双丝拉拔力学性能研究是纤维增强混凝土研究的重要基础。本文考虑双丝间的耦合作用和材料各相的细观非均匀性，建立了双丝拉拔混凝土三维模型，研究了界面弹性模量对双丝拉拔混凝土力学性能的影响以及界面的作用机理，获得了试件应力分布云图、声发射演化

2、过程图、声发射–位移–荷载曲线，拟合了峰值荷载、相对韧度以及声发射能量与界面弹性模量的关系曲线。研究结果表明:低弹性模量的界面有利于缓和应力集中；双丝拉拔试件的强度和韧性均随界面弹性模量的增加而降低。关键词:界面弹性模量；双丝；应力分布；声发射；韧性中图分类号:ＴＢ３３３；ＴＵ５２８.５７２文献标识码:Ａ文章编号:２０９５-０９８５(２０１７)０２-００１４-０５３ＤＭｏｄｅｌｉｎｇｏｎＥｆｆｅｃｔｏｆＩｎｔｅｒｆａｃｉａｌＥｌａｓｔｉｃｉｔｙＭｏｄｕｌｕｓｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＴｗｉｎＦｉｂｅｒｓ

3、ＰｕｌｌＯｕｔＴｅｓｔＺＨＡＮＧＹａ-ｆａｎｇ，ＧＡＯＺｈａｏ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０００６，Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｆｉｂｅｒｓａｎｄｍｅｓｏ-ｌｅｖｅｌｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｆ

4、ｏｒｔｗｉｎｆｉｂｅｒｓｐｕｌｌ-ｏｕｔｔｅｓｔｈａｖｅｂｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｍｏｄｕｌｕｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｏｎｔｗｉｎｆｉｂｅｒｓｐｕｌｌ-ｏｕｔｔｅｓｔｓｐｅｃｉｍｅｎｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｃｌｕｄｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ＡＥｅｖｏｌｕｔｉｏｎ

5、ａｎｄｌｏａｄ-ＡＥ-ｓｔｅｐｃｕｒｖｅｓ.Ｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｃｕｒｖｅｆｉｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｐｅａｋｌｏａｄ，ａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ａｎｄａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｅｎｅｒｇｙｈａｖｅｂｅｅｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ.Ｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｌｏｗｅｒｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｏｕｌｄｈｅｌｐｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎ

6、ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｗｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｍｏｄｕｌｕｓ，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｍｏｄｕｌｕｓ；ｔｗｉｎｆｉｂｅｒｓ；ｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎ；ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ纤维增强混凝土具有比强度(强度–重量实际工程应用中的纤维增强混凝土内部纤维排布比)高、抗开裂性能好等特点，目前广泛应用于水密集

7、，受外力作用时纤维之间存在耦合效应，因利工程、道路工程等领域。纤维增强混凝土中的此，开展双丝乃至多丝混凝土的拉拔实验研究是应力传递是通过增强纤维和混凝土基体之间的界十分必要的。本文考虑纤维增强混凝土材料内部面实现的，因此界面优化设计是纤维增强混凝土的细观非均匀性以及双丝间的耦合效应，利用３Ｄ研究的重要课题。纤维拔出测试是界面力学表征ＲＦＰＡ(ＲｅａｌｉｓｔｉｃＦａｉｌｕｒｅＰｒｏｃｅｓｓＡｎａｌｙｓｉｓ)软件建[１]研究的重要方法，它能直接测定界面的粘结和立三维状态下的双丝拉拔混凝土数值模型，探索[２]摩擦

8、系数等重要参数。目前所进行的大多数界面的作用机理，研究界面弹性模量改变对双丝纤维拔出试验都是针对单丝(单纤维)进行的，而拉拔混凝土强度和韧性的影响。收稿日期:２０１６-０６-３０修回日期:２０１６-１２-１２作者简介:张亚芳(１９６６-)，女，湖北黄石人，教授，博士，研究方向为纤维增强混凝土及细观力学(Ｅｍａｉｌ:ｚｈａｎｇｙａｆａｎｇ２００４＠１６３.ｃｏｍ)基金项目:国家自然科学基金(５１６７８１７０；５１２