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钢纤维增强聚合物高强混凝土(Steel Fiber reinforced and Polymer modified High-strength Concrete,SFPHC),是在普通钢纤维混凝土以及钢纤维增强聚合物改性混凝土的基础上开发出来的一种新型混凝土材料,相比普通混凝土、钢纤维混凝土和钢纤维增强聚合物改性混凝土具有更为优良的力学性能。
本文结合经典钢纤维混凝土界面应力传递公式,找出与本课题组所开发的新材料之间的差别,提出了钢纤维增强聚合物高强混凝土理论分析模型并推导了界面应力传递公式,对钢纤维增强聚合物高强混凝土界面应力和增强机理进行了理论研究和有限元计算分析,具体研究内容及结论如下:
(1)建立了钢纤维增强聚合物高强混凝土界面应力传递的理论分析模型,分别推导了钢纤维增强聚合物高强混凝土在纵向拉伸、横向压缩以及双向受力情况下的界面应力传递公式。
(2)建立了钢纤维增强聚合物高强混凝土三维有限元分析模型,模型中界面采用非线性弹簧粘结单元,模拟钢纤维与混凝土之间聚合物界面所发生的弹性位移。对比不同受力模式下本文公式所得到的理论值与有限元计算值,以及相应的应力分布曲线,找出理论值与计算值之间的误差,并对误差产生的原因进行了分析,对公式的合理性和不足之处进行了讨论。通过分析发现理论值和有限元计算值吻合较好,端部界面正应力对钢纤维的整体应力水平影响较大。
(3)在进一步的工作中,分析了钢纤维增强聚合物高强混凝土相关参量对界面应力和钢纤维的增强效果的影响。研究发现,增加钢纤维的长径比、增加钢纤维的体积分数、提高钢纤维的弹性模量、提高混凝土的强度等级和界面粘结系数均可以不同程度的影响钢纤维的界面应力分布以及钢纤维的增强效果。