无筋钢纤维混凝土管片正常使用极限状态设计方法研究
钢纤维自密实混凝土管片力学性能的试验研究
实可行．
关 键 字 ： 纤 维 混 凝 土 ；管 片 ；对 称 倾 角 梁 ； 栽 力 ；能 量 吸 收 能 力 钢 承
中图分 类号 ： Ｕ５ ８ ５ ２ Ｔ ２ ． ７
第１ ４卷 第 １ 期
２１ ０ １年 ２月
建
筑
材
料
学
报
Ｖ ｏ ． ４。 １ １ ＮＯ． １ Ｆｅ ．， １１ ｂ ２０
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｂ ＬＤＩ ＵＩ ＮＧ ＡＴＥＲＩ Ｓ Ｍ ＡＬ
文章 编 号 ：０ ７ ９ ２ （ ０ １ ０ —０ ０ ０ １ ０ — ６ ９ ２ １ ） １０ １ — ５
文献标 志码 ： Ａ
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ —６ ９ ２ １ ． １ ０ ３ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ７９ ２ ． ０ １ ０ ． ０ ｓ
Ｅｘ ｅ ｉ ｎｔ ｌＳ ｕ ｙ ｏ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｆ Ｓ ｅ ｌＦｉ ｅ ｉ ｆ ｒ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ａ ｔ ｄ ｎ Ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｔ ｅ ｂ ｒ Ｒｅ ｎ ｏ ｃ ｄ
钢 纤维 自密 实混 凝 土 管 片 力 学性 能 的试 验 研 究
刘 赫 凯 ， 丁 一 宁
（ 大连理 工 大学 海岸 和近 海工 程 国家重 点实验 室 ， 宁 大连 １ ６ ２ ） 辽 １ ０ ４ 摘要 ： 对 传统 混凝 土管 片 中存 在 的 问题 ， 针 为推 动新 型 隧道 管片的发展 以及 为慕 尼 黑一 罗纳铁 路 维 隧道 采 用钢 纤维 混凝土 管 片提 供 设 计依 据 ， 照德 国新 近提 出的对 称 倾 角梁试 验 模 型 ， 究 了不 参 研 同钢 纤 维掺量 、 筋配 筋率 对 自密 实混凝土 管 片力 学性 能 的影 响． 钢 结果 表 明 ： 纤 维可 明 显提 高混 钢
钢筋钢纤维混凝土构件基于正常使用极限状态的可靠度分析
极限状态的可靠度分析却很少 。因此， 为了获取钢筋钢纤维混凝 土构件与钢筋混凝土构件 在正常使用性 能上 的具体 比较数据 并 推 广钢 筋钢纤维混凝土 的广泛 应用 ，应 当对 钢筋钢纤维混凝 土 构件进行必要 的研 究和分析 ，尤其 是对 钢筋钢纤维 混凝 土构件 基于正常使用极限状 态的可靠度进行分析 。
ｌ 钢筋钢纤维混凝土小梁试验 的介绍
１ ． １ 概 述
小， 也就是 Ｐ ｆ 值较大 时， Ｐ ｆ 值对基本变量联合 的概率 分布类型很 钢筋钢 纤维混凝土构 件可靠度分析 是以小梁弯 曲试验 为依 不敏感， 即由各种 合理分布 算出的 Ｐ ｆ 值大都在 同一数 量级 内； 当
据 。混凝土 强度 等级为 Ｃ ５ ０ ， 采用拟定配合 比， 钢 纤维有 以下 几 ３ １值大 ， 即 值很小时 ， 该法必须 正确地估计基本变 量概率分布 种： 和联合概率分布类型 ， 假若 确定位正态分布或 对数正态分布 ， 该
文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ０ ０ ３ ８ （ ２ ０ １ ３） ３ ４ — ０ １ ５ ５ — ０ ４ 缝出现 了 ３条， 其 中的一条 在预制裂缝 凝土构件 正常使用荷载作用下 的性能 ， 常常 在加载点垂直线附件 ，因此试验 时分别记录 ３条裂缝 宽度的开 试 验 的 加 载 设备 及 量 测 装 置 如 图 １ 所示。 采 用的方法 有： 改变构件 的截面形 状及尺寸 、 提 高混凝 土强度 、 展情 况 ， 提 高钢筋材质和 增加配筋率 以及施 加预应力等等 。钢筋钢纤维 混凝土 的出现给 人们 提供 了一种 改善钢 筋混凝土构件 正常使用 荷载下性能 的新 的有效手段。
另外 ， 还包括不含钢纤维 的钢筋混凝土小梁 。
钢纤维混凝土管片力学性能试验与抗火性能预测的开题报告
钢纤维混凝土管片力学性能试验与抗火性能预测的开题报告一、选题背景钢纤维混凝土管片是一种新型的结构材料，具有良好的力学性能和抗火性能。
目前，大量的钢纤维混凝土管片已经被应用于多个工程领域，例如地下矿山巷道、地下排水管道等。
然而，由于钢纤维混凝土管片的制造和施工技术尚未得到全面的掌握，因此其力学性能仍有待进一步研究与探索。
二、研究目的本文旨在通过钢纤维混凝土管片的力学性能试验和抗火性能预测，探索钢纤维混凝土管片的力学性能特点，并提出相应的优化方案，为钢纤维混凝土管片的推广与应用提供相关支持。
三、研究内容1. 钢纤维混凝土管片力学性能试验：包括拉伸试验、压缩试验、剪切试验、弯曲试验等试验，以获得钢纤维混凝土管片的力学性能数据，并分析其力学性能特点。
2. 钢纤维混凝土管片抗火性能预测：通过有限元软件对钢纤维混凝土管片在火灾环境下的温度场和应力场进行模拟预测，并分析其抗火性能特点。
3. 制定钢纤维混凝土管片的优化方案：根据钢纤维混凝土管片力学性能试验和抗火性能预测结果，确定合理的材料比例和结构设计方案，提出相应的优化方案。
四、研究方法1. 钢纤维混凝土管片力学性能试验：按照相关标准和规范，设计试验方案，采用万能试验机进行试验，获得试验数据，并分析其力学性能特点。
2. 钢纤维混凝土管片抗火性能预测：采用有限元软件进行模拟预测，构建钢纤维混凝土管片在火灾环境下的模型，模拟预测其温度场和应力场，并分析其抗火性能特点。
3. 制定钢纤维混凝土管片的优化方案：根据试验数据和模型预测结果，提出相应的优化方案。
五、研究意义钢纤维混凝土管片是一种新兴的结构材料，具有广阔的应用前景。
本研究通过钢纤维混凝土管片的力学性能试验和抗火性能预测，深入探索其力学性能特点，为其广泛应用提供了有力支持。
同时，研究结果还将为相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。
钢纤维混凝土性能特点论文
钢纤维混凝土性能特点论文摘要：本文结合钢纤维混凝土的性能机理，对钢纤维混凝土的力学性能、耐久性、耐冻融性等多项性能进行分析，并结合现代钢纤维混凝土的实际应用和其独特的性能对其应用前景进行了展望。
关键词：钢纤维混凝土；性能机理；工程应用钢纤维混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete，简写为SFRC）是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。
它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。
近年来钢纤维混凝土在国内外得到迅速发展，它克服了混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点，具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能，已在建筑、路桥、水工等工程领域得到应用。
一、钢纤维混凝土的性能研究1.1钢纤维混凝土的力学强度1.1.1抗压强度钢纤维混凝土虽受压强度增加不明显，但受压韧性却大幅度提高了。
这是由于钢纤维的存在，增大了试件的压缩变形，提高了受压破坏时的韧性。
从宏观上呈现，钢纤维混凝土受压破坏时，没有明显的碎块或崩落，仍保持这整体性。
1.1.2抗剪强度钢纤维混凝土具有优异的抗剪性能，对提高钢筋混凝土结构抗剪能力有重要意义。
通常在钢筋混凝土的构件中，其抗剪承载力主要靠箍筋和弯起钢筋承担，这些筋多了，不仅要提高工程投资，而且施工很不方便，尤其对薄壁、抗震结构和复杂形状的特种结构，问题则尤为突出。
因此采用钢纤维混凝土是提高结构抗剪能力的有效途径。
1.1.3抗弯强度钢纤维混凝土的抗弯强度，随着纤维掺量的增加而提高。
钢纤维混凝土等级提高，使抗弯强度提高明显。
在弯曲荷载作用下，钢纤维混凝土受拉区开裂，中性轴向上移，受拉区仍有部分纤维与基材的粘结力承受拉力，增加韧性，提高了混凝土的抗弯强度。
而普通混凝土则很快发生断裂，以致脆性破坏。
1.2钢纤维混凝土的韧性和抗裂性韧性是在材料受压破坏前吸收能量的性质。
抗裂性是指钢纤维在脆性混凝土基体中减少裂缝和阻滞裂缝进一步发展的性质。
第七章 正常使用极限状态.
第七章 正常使用极限状态
概述：正常使用极限状态
对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能 的某项规定限制。 1. 影响正常使用及外观的变形 2. 影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂 缝） 3. 影响正常使用的振动 4. 影响正常使用的其他特定状态
正常使用极限状态的荷载组合
开裂后混凝土回缩，受到钢 筋的约束，因而在长度l的范 围内产生黏结应力，混凝土 应力回升，钢筋应力下降。
长度超过l的混凝土仍处于 受拉张紧状态，当混凝土 应力达到ft时，会出现第 二批裂缝。 理论上裂缝的间距为l，但 由于混凝土的非均匀性， 裂缝间距将不等，取平均 值lm=1.5l。
2. 平均裂缝间距
f max f f max
2 M k l0 s B
作业：p7-2 第2、4、6题
截面抗弯刚度就是使截面产生单位转角需要施加 的弯矩值。当梁的截面形状、尺寸和材料已知时， 梁的截面抗弯刚度为一常数。
EI
M
但钢筋混凝土梁由于材料的非 弹性性质和受拉区裂缝的发展， 截面的抗弯刚度不是常数
钢筋混凝土梁的截面抗弯刚度 M-φ曲线
抗弯刚度急剧 下降 φ增长比M快， 抗弯刚度下降 抗弯刚度接近 弹性刚度取
1.5
上式求得的最大裂缝宽度是指具有95%保证率的相对最大 裂缝宽度。
2） 裂缝宽度验算
wmax wlim
如不满足上式要求，可减少钢筋的直径，然后考虑 壮大配筋率。
7.3 钢筋混凝土受弯构件变形计算
7.3.1 截面抗弯刚度的概念 匀质弹性材料梁的跨中挠度
2 Ml0 f S EI
或
2 f Sl 0
钢筋和混凝土的平均应变
sm
钢纤维管片在轨道交通盾构区间中的适用性分析张建波
钢纤维管片在轨道交通盾构区间中的适用性分析张建波发布时间：2021-10-25T03:12:51.213Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年14期作者：张建波[导读] 本文以重庆轨道交通四号线二期工程为例，通过管片计算、理论分析、工程应用、前景分析等方面对比，得出钢纤维混凝土较常规钢筋混凝土存在诸多优势，旨在推广钢纤维管片在轨道交通中的应用。
北京城建设计发展集团股份有限公司重庆 401147摘要：本文以重庆轨道交通四号线二期工程为例，通过管片计算、理论分析、工程应用、前景分析等方面对比，得出钢纤维混凝土较常规钢筋混凝土存在诸多优势，旨在推广钢纤维管片在轨道交通中的应用。
关键词：钢纤维；轨道交通；盾构；适用性1 引言中国目前已有超过40个城市开通轨道交通，总里程超过4500公里。
未来5年计划将新建3000公里城市轨道交通，其中80%区间隧道采用盾构法修建。
常规盾构区间采用钢筋混凝土管片，该管片存在配筋量大、保护层厚度大、造价高、加工困难、易破损、对裂缝控制不利等缺点。
钢纤维管片能较大提高混凝土的抗拉强度、抗折强度、抗裂、韧性、耐久性性，经济型明显。
本文以重庆轨道交通四号线二期工程为例，分析钢纤维管片在岩质地层中的适用性。
2 工程概况重庆轨道交通四号线二期工程全长约32.6km，地下段长约21.01km，根据车站设置、地质条件、周边环境等因素，确定7个地下区间采用盾构法施工，盾构区间总长约11.3 km。
盾构区间埋深较深，穿越岩层主要为砂岩、泥岩，隧道围岩基本为Ⅳ级，地下水为基岩裂隙水，水量较小。
在岩质地层中埋深越深，隧道受力越小，为盾构区间采用钢纤维管片提供了良好的适用条件。
3 受力分析3.1 计算方法混凝土管片计算一般采用修正惯用法和直梁弹簧元法进行结构计算。
其中修正惯用法将由n块管片构成的圆形隧道衬砌结构看作刚度均一的匀质圆环体，考虑管片接头的存在，在管片抗弯刚度的基础上乘以一个刚度折减系数η，以此作为整环抗弯的刚度。
钢纤维混凝土性能试验研究及在地铁盾构管片中的应用
钢纤维混凝土性能试验研究及在地铁盾构管片中的应用钢纤维混凝土性能试验研究及在地铁盾构管片中的应用引言：随着城市化进程的加速，地铁建设越来越受到重视和广泛应用。
地铁盾构作为一种常见的施工方式，其盾构管片的质量和性能对地铁的安全运营起着至关重要的作用。
钢纤维混凝土作为一种新型混凝土材料，具有优异的力学性能，在地铁盾构管片中的应用具有广阔的前景。
本文将介绍钢纤维混凝土的性能试验研究，并探讨其在地铁盾构管片中的应用。
一、钢纤维混凝土性能试验研究1. 试验目的钢纤维混凝土性能试验的目的是评估其力学性能，包括抗压强度、抗拉强度、抗冲击性能、抗裂性能等，以确定其是否适合在地铁盾构管片的制作中使用。
2. 试验方法采用国内外通用的钢纤维混凝土性能试验方法进行研究。
试验包括压缩试验、拉伸试验、冲击试验以及裂缝宽度测定等。
3. 试验结果钢纤维混凝土经过一系列试验，其强度、韧性和耐久性远优于传统混凝土。
例如，在压缩试验中，钢纤维混凝土的抗压强度明显高于传统混凝土；在冲击试验中，钢纤维混凝土的抗冲击性能明显提升；在裂缝宽度测定试验中，钢纤维混凝土的抗裂性能极佳。
二、钢纤维混凝土在地铁盾构管片中的应用1. 盾构管片制作工艺首先，根据设计要求和钢纤维混凝土试验结果确定配合比和纤维掺量。
然后，采用专用设备将钢纤维加入混凝土搅拌机进行搅拌，并将搅拌均匀的钢纤维混凝土浇注到模具中。
最后，在恒温恒湿条件下养护一段时间后，取出成型的盾构管片。
2. 盾构管片性能评估通过对制作出的盾构管片进行一系列性能评估试验，包括抗压强度、抗弯强度、抗冲击性能、抗裂性能等，来评估钢纤维混凝土用于盾构管片的适用性。
3. 应用效果经过性能评估试验，钢纤维混凝土用于地铁盾构管片制作具有诸多优势。
首先，盾构管片具备较高的抗压、抗弯强度，能够有效抵御外力的影响；其次，钢纤维混凝土具有良好的韧性和抗冲击性能，可以有效避免因地质条件不稳定而造成的管片破坏；此外，钢纤维混凝土还具备较好的抗裂性能，可以减少管片裂缝的产生。
钢纤维混凝土盾构管片可行性分析
钢纤维混凝土盾构管片可行性分析一、钢纤维混凝土盾构管片的制造工艺和性能特点钢纤维混凝土（SFRC）是一种高强度、高韧性、高耐久性的新型建筑材料。
SFRC盾构管片是将钢纤维掺入混凝土中进行制造得到的成品。
其制造工艺是，在混凝土搅拌过程中掺入钢纤维，然后将混凝土放入模具中振实成型，最后进行养护，得到SFRC盾构管片。
SFRC盾构管片具有较高的抗弯强度、抗冲击性能以及耐久性等优点，可以有效地提高隧道施工的质量和效率。
在盾构隧道的施工中，SFRC盾构管片已经被广泛地应用到了地铁、隧道和矿山等工程中。
二、SFRC盾构管片的设计及其施工过程中的注意事项在SFRC盾构管片的设计中，需要考虑其材料、结构形式以及受力情况等因素。
首先，需要确定SFRC盾构管片的材料规格以及加工工艺，这与钢纤维的形状、长度、大小、掺入比例等因素有关。
其次，在结构设计中，需要设计合理的管片形式、尺寸以及连接方式等。
最后，在监测设计的过程中，需要对SFRC盾构管片进行性能测试以及试验验证。
在施工过程中，要注意管片的倾斜度及管片连接的稳定性和密封性等问题，防止在隧道施工过程中出现开裂、损坏等问题。
三、与传统钢筋混凝土盾构管片的比较优点与传统的钢筋混凝土（RCC）盾构管片相比，SFRC盾构管片具有以下几个主要优点：首先，钢纤维混凝土可以显著提高盾构管片的抗剪强度、韧性以及抗拉强度等性能。
其次，钢纤维混凝土盾构管片可以简化管片的结构设计，减轻工程负担、提高建造效率，并且节省成本。
第三，钢纤维混凝土盾构管片的制造过程被自动化的设备控制，可以确保一致性和品质的稳定性。
最后，由于钢纤维混凝土对环境的影响较小，SFRC盾构管片不仅可靠性高，而且绿色环保，也更便于维护。
四、SFRC盾构管片的应用案例1. 嘉禾南路地下通道：位于广州市中心，是一条近1.5公里的地下双向通道。
该隧道就应用了SFRC盾构管片，其中，管片的制造及使用高度鉴定了钢纤维混凝土的可靠性和质量稳定性，同时进一步丰富了中国盾构施工技术的应用。
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无筋钢纤维混凝土管片正常使用极限状态设计方法研究
钢纤维混凝土由于其优良的阻裂、抗渗、耐久性等特性而被广泛的应用于工程结构中,然而目前混凝土主要受力构件中钢纤维并没有完全取代钢筋,一方面并没有充分发挥钢纤维的优良特性,另一方面施工成本并没有减少,反而在制造工艺上会加大资金投入。
实际上无筋钢纤维混凝土构件具有其特定的使用空间,本文依托沈阳地铁9号线工程,通过文献调研、基础力学试验、压弯梁构件试验以及理论推导等手段,对无筋钢纤维混凝土管片结构在不同受力条件下的正常使用极限状态设计方法展开了研究,并取得以下主要成果:(1)通过12块立方体压块试验以及48根切口梁试验,开展了钢纤维对混凝土基体力学性能的影响研究,试验结果表明,钢纤维的添加使得立方体抗压强度提高了10%~18%;对于4D型号钢纤维混凝土,最优掺量为35kg/m~3,对于5D型号钢纤维混凝土,最优掺量为
30kg/m~3;4D和5D型号钢纤维混凝土在25~40kg/m~3掺量时的轴拉本构关系以软化模型为主。
(2)通过不同偏心距条件下压弯梁构件试验,开展了受力条件对无筋钢纤维混凝土构件承载力影响规律研究,研究结果表明,构件主裂缝宽度达到0.2mm时,偏心距e=0.10m时的弯矩承载力分别是偏心距e=0.15m、e=0.20m、e=0.30m时承载力的1.5倍、2.25倍、2.5倍。
另外,对压弯梁主裂缝的高度和宽度进行了Boltsmann拟合,将预测拟合公式和试验结果对比发现,拟合结果可靠。
(3)由于目前难以直接计算无筋混凝土构件裂缝宽度等原因,提出了基于承载力表达式的正常使用极限状态设计方法。
对比分析国内外设计方法的局限和不足,以试验为基础,参考包络线法,并分析正截面合理的应力应变分布形式,提出了不同偏心距下的设计方法,并通过依托工程典型工况验证了其合理性。
(4)采用梯度优化法,通过MATLAB优化算法模块编程计算实现了不同偏心距下无筋钢纤维混凝土结构的可靠度分析。
计算结果表明,偏心距越小,无筋钢纤维混凝土结构可靠度指标越大,材料越可靠,设计方法适用性也越好。