我們對鋼纖維混凝土在各應(yīng)力水平下的等幅彎曲疲勞性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,測得了鋼纖維混凝土疲勞壽命、變形和彈性模量衰減量。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,用疲勞統(tǒng)計(jì)學(xué)理論研究了鋼纖維混凝土彎曲疲勞壽命的概率分布規(guī)律,得出鋼纖維混凝土的疲勞壽命方程,并根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)回歸出了鋼纖維混凝土疲勞變形和抗折彈性模量衰減規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)公式。疲勞破壞過程實(shí)際上是微損傷累積過程,根據(jù)損傷力學(xué)理論并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出鋼纖維混凝土彎曲疲勞損傷演變方程。

鋼纖維混凝土可以看作為由混凝土基體和鋼纖維組成的二項(xiàng)復(fù)合材料,我們運(yùn)用復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)中的剪滯法推導(dǎo)了材料受力時(shí)軸向和斜向鋼纖維的應(yīng)力分布以及纖維和混凝土基體粘結(jié)界面中剪應(yīng)力分布。根據(jù)短纖維在基體中取向的幾何模型,建立了鋼纖維在基體中分布的概率函數(shù)。在此基礎(chǔ)上,推出了鋼纖維單向分布和隨機(jī)分布兩種情況下鋼纖維混凝土的拉伸強(qiáng)度,并根據(jù)己有的界面粘結(jié)理論,推導(dǎo)出了鋼纖維混凝土拉伸初裂強(qiáng)度和極限強(qiáng)度。

研究結(jié)果可歸納得出:鋼纖維混凝土靜壓抗折強(qiáng)度比素混凝土有較大提高,抗疲勞性能有明顯改善,鋼纖維混凝土彎曲疲勞壽命分布服從兩參數(shù)威布耳分布,文中得出的疲勞壽命方程、疲勞變形經(jīng)驗(yàn)公式和疲勞損傷演變方程能正確描述鋼纖維混凝土彎曲疲勞特性。理論研究結(jié)果表明,用復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)可以建立細(xì)觀參數(shù)與宏觀力學(xué)性能關(guān)系,對了解鋼纖維混凝土增強(qiáng)機(jī)理、指導(dǎo)鋼纖維混凝土的細(xì)觀設(shè)計(jì)等具有重要意義。

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