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层布式钢纤维混凝土力学行为研究及在路面工程中的应用

作　者: 刘小根
导　师: 尹久仁
学　校: 湘潭大学
专　业: 一般力学与力学基础
关键词: 层布式钢纤维混凝抗折强度劈裂强度抗压强度断裂性能层布式钢纤混凝土路面弹性层状体系有限元分析路面施工
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 77次
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内容摘要

作为一种具有比普通混凝土更优良的抗弯、抗裂、耐疲劳、耐磨耗、高韧度等力学性能的新型建筑材料,钢纤维混凝土已受很多建筑工程的青睐。但钢纤维混凝土的昂贵造价却大大地限制了它的发展与利用,因此,如何降低钢纤维混凝土造价的问题已受到人们的普遍关注。本文研究的层布式钢纤维混凝土(Layer Steel Fiber Reinforced Concrete,简称LSFRC)路面结构正顺应了这一思想,这种结构形式即把少量钢纤维均匀分布于路面板的上下表层一定厚度内,而中间仍为素混凝土。这种钢纤维混凝土路面结构在不影响其力学性能的条件下却明显地降低了钢纤维的用量,因此层布式钢纤维混凝土路面是一种值得进行理论研究和实践推广运用的路面结构型式。本文主要从力学角度出发,研究了层布式钢纤维混凝土的力学性能及层布式钢纤维混凝土路面结构在行车荷载作用下的力学分析。本文采用试验研究为手段,主要研究内容如下:1、研究了水灰比、钢纤维体积掺量和钢纤维长径比对层布式钢纤维混凝土抗压、抗劈裂及抗折强度的影响规律,并同时观察其破坏形态。2、对层布式钢纤维混凝土增强增韧机理进行了分析,提出了层布式钢纤维混凝土弯拉梁的理论分析模型。3、通过混凝土三点弯曲试验研究了层布式钢纤维混凝土的断裂性能,分析钢纤维体积掺量和钢纤维长径比对层布式钢纤维混凝土的断裂性能的影响规律。本文通过理论分析,建立路面力学模型,对层布式钢纤维混凝土路面进行行车荷载应力分析,提出了两种层布式钢纤维混凝土路面力学计算方法,并采用ANSYS有限元数值分析方法进行了层布式钢纤维混凝土路面应力分析。本文简要地概述了层布式钢纤维混凝土路面的施工方法及质量保证措施,提出了层布式钢纤维混凝土这种路面结构的一些优缺点,期望通过这些工作能较全面地了解层布式钢纤维混凝土的性能并有助于工程实际应用。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 钢纤维混凝土的发展概况及应用现状  10-11
  1.2 钢纤维混凝土的优良性能  11-12
  1.3 钢纤维混凝土存在的问题  12-13
  1.4 钢纤维混凝土增强基本理论综述  13-17
    1.4.1 复合材料力学理论（混合率法则）  13-16
    1.4.2 纤维间距理论  16-17
  1.5 本课题提出的背景、研究的内容、方法和意义  17-19
第二章层布式钢纤维混凝土基本力学性能试验研究  19-36
  2.1 概述  19
  2.2 原材料  19
  2.3 试件制作及配合比  19-21
  2.4 试验原理与方法简述  21-23
    2.4.1 抗压试验  21
    2.4.2 劈裂试验  21-22
    2.4.3 抗折试验  22-23
  2.5 试验结果与分析  23-27
    2.5.1 抗压试验分析  24
    2.5.2 劈裂试验分析  24-25
    2.5.3 抗折试验分析  25-26
    2.5.4 层布式钢纤维混凝土抗折强度性价比较分析  26-27
  2.6 层布式钢纤维混凝土的破坏特性与增强增韧基理  27-31
    2.6.1 层布式钢纤维混凝土的抗压和劈裂破坏形态分析  27-28
    2.6.2 层布式钢纤维混凝土弯拉破坏形态与增强增韧基理分析  28-31
  2.7 层布式钢纤维混凝土弯拉强度理论分析  31-35
    2.7.1 钢纤维定向分布式混凝土纵向弹性模量E 的预测  31-32
    2.7.2 层布式钢纤维混凝土弯拉强度理论计算  32-34
    2.7.3 弯拉强度理论结果与试验结果对比分析  34-35
  2.8 结论  35-36
第三章层布式钢纤维混凝土断裂性能试验研究  36-44
  3.1 断裂力学及道路结构混凝土断裂力学概述  36-37
  3.2 试件制作和试验方法  37-38
    3.2.1 原材料  37-38
    3.2.2 试件制作  38
    3.2.3 试验方案与方法  38
  3.3 断裂性能试验结果与分析  38-43
  3.4 结论  43-44
第四章层布式钢纤维混凝土路面力学分析  44-64
  4.1 道路结构力学计算的内容  44
  4.2 水泥混凝土路面结构设计的基本原理  44-47
    4.2.1 弹性地基板理论  44-46
    4.2.2 弹性层状体系理论  46-47
  4.3 层布式钢纤维混凝土路面应力解析解分析  47-59
    4.3.1 层布式钢纤维混凝土路面面板结构模型简化  47
    4.3.2 基于多层弹性连续体系理论路面力学分析  47-57
    4.3.3 基于弹性半空间地基上的薄板理论路面力学分析  57-59
  4.4 层布式钢纤维混凝土路面应力ANSYS 数值模拟分析  59-64
    4.4.1 层布式钢纤维混凝土路面有限元模型的建立  59-61
    4.4.2 计算结果及分析  61-64
第五章层布式钢纤维混凝土在路面工程中的应用  64-71
  5.1 混凝土路面施工及质量影响因素简述  64-65
  5.2 层布式钢纤维混凝土路面设计与施工  65-69
    5.2.1 层布式钢纤维混凝土路面设计  65-66
    5.2.2 层布式钢纤维混凝土路面施工简述  66-67
    5.2.3 层布式钢纤维混凝土路面施工注意事项  67-69
  5.3 层布式钢纤维混凝土路面应用前景探讨  69-71
总结与展望  71-73
  全文总结  71-72
  展望  72-73
参考文献  73-75
致谢  75-76
附录A（攻读学位期间所发表的学术论文）  76

层布式钢纤维混凝土力学行为研究及在路面工程中的应用

内容摘要

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