【正文】 混雜，以期在纖維尺寸與纖維力學性能上同時起到混雜效應。②鋼纖維一乙綸纖維增強水泥基復合材料。⑥玻璃纖維與合成纖維混雜增強水泥基復合材料。⑩碳纖維一丙綸纖維增強混凝土。由于纖維混凝土的阻裂增強作用，使纖維混凝土在破壞前存在著較長的裂縫穩(wěn)定擴展過程，在裂縫尖端存在著發(fā)育充分的微裂縫紋區(qū)。由于纖維對于裂縫的連接作用，使裂縫在擴展過程中吸收更多的能量。①纖維間距理論有Romualdi和Batson于1963年提出，根據(jù)線彈性斷裂力學來說明纖維對裂縫發(fā)生和發(fā)展的阻滯作用。上述斷裂力學和復合材料理論得到了大家的認同和重視，極大地促進了纖維混凝土推廣應用。這一理論分析纖維增強或其他復合材料時大多是將復合材料視為多相體系，對SFRC的簡化是以纖維為一相，以混凝土為一相的兩相復合材料，復合材料的性質(zhì)為各相性能的加和值。目前，美國合成纖維混凝土的使用量已占混凝土總產(chǎn)量的7%，數(shù)量已遠遠超過先期開發(fā)的鋼纖維混凝土(3%)，被譽為近代混凝土技術的新發(fā)展。在普通混凝土中加入各類纖維可以使混凝土的抗剪、抗彎、抗拉強度等都有所提高，同時也大大改善了普通混凝土的抗沖擊、抗疲勞、裂后韌性和耐久性。它除了具備鋼筋鋼纖維混凝土的優(yōu)點之外，還克服了其中的不足，目前國內(nèi)外對混雜纖維混凝土進行了初步的試驗研究和理論分析，尤其對混雜纖維混凝土基本力學性能的研究基本上己形成體系，對混雜纖維混凝土構件也有了一定的研究。為了對各種纖維混凝土進行力學性能對比, 各項試驗分別對層布式鋼纖維、聚丙烯腈纖維混凝土、聚丙烯腈纖維混凝土和素混凝土進行。、東南大學、清華大學、合肥工業(yè)大學、青島理工大學、河海大學等都將注意點放到了將PVA纖維應用于ECC上配制HPFRCCs，將其應用在需要ECC這種高性能材料的工程中。纖維為巴奇超高分子合成纖維，截面為圓形，它由聚丙烯為主的復合材料加工而成，表面經(jīng)過微孔處理 (等離子或化學蝕刻)。試驗采用碳纖維、聚丙烯纖維配制了6個配合比的混雜纖維增強混凝土試樣，每個配合比灌注45個試件,然后進行高頻等幅疲勞試驗。1904年英國為提高建筑內(nèi)鋼柱的耐火性能，將鋼柱埋置在混凝土內(nèi)。1935~1936年,Vollmy進行了螺旋筋剪力連接件組合梁試驗。1940年以后對所有的組合結構的研究均指在鋼梁上放置混凝土板,并采用連接件連接的結構。從70年代開始,組合梁的應用趨于普及,在交通、建筑等領域有著更為廣泛的應用。2. 組合梁在國內(nèi)的發(fā)展和研究情況我國從20世紀50年代開始研究并應用組合梁。交通部1974年頒發(fā)的《公路橋涵設計規(guī)范》及1986年頒發(fā)的《公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范》(JTJ02586)對組合梁的構造與計算做了有關規(guī)定。自80年代后期開始,鄭州工學院、清華大學等單位對采用栓釘連接件的組合梁進行了試驗研究和理論分析，提出了一系列簡易計算公式，改進了組合梁的設計。3. 組合梁的發(fā)展前景及其應用 組合梁結構在我國的建筑和橋梁建筑領域已得到越來越多的應用，并顯示了很好的受力性能和很好的綜合經(jīng)濟效益將。 近年來，雖然鋼—混凝土組合梁在我國建筑和橋梁等領域已經(jīng)得到越來越多的應用，顯示出很好的技術經(jīng)濟效益和社會效益，受到了建設單位和施工單位的青睞，然而，由于部分專業(yè)設計人員和主管領導并不算綜合效益帳，簡單的把組合梁和鋼筋混凝土梁相比較。但以設計基準期推算，現(xiàn)有的很多橋梁、隧道、建筑物以及其他生命線工程等基礎結構、設施已達設計使用年限，加之施工質(zhì)量、地震和戰(zhàn)爭等多方面的原因，都急需進行加固和修復。因此，可持續(xù)發(fā)展的維修、加固、改造、新建技術的開發(fā)和研究是21世紀結構工程工作者的最大課題。混凝土結構是我國發(fā)展速度最快的一種建筑結構形式。纖維增強復合材料是一種多相材料，其力學性能與諸多因素有關，如纖維的體積率、分布規(guī)律、形狀以及界面性質(zhì)等，此外，材料的細觀結構特性對其力學性能也有很大的影響。合成纖維混凝土已經(jīng)在水利工程、道路、橋梁等土木工程領域應用20余年，積累了大量研究成果和工程經(jīng)驗，各方面的技術已日趨成熟且付之實施。其韌性指數(shù)應滿足的要求。層布式鋼纖維混凝土中鋼纖維的這種摻配方式 不僅提高了混凝土的抗裂性能、抗彎拉強度、抗彎韌性和疲勞性能，而且可節(jié)省材料、降低混凝土造價。因此，可以考慮在底層層布鋼纖維混凝土中混摻 PVA 纖維來改善混凝土的韌性，目前，關于層布式鋼纖維混凝土梁、層布式鋼纖維與聚丙烯腈等其他纖維混雜混凝土梁的抗彎韌性研究報道較多，但層布鋼纖維與 PVA 混摻纖維混凝土梁抗彎韌性研究未見報道。最后我們將混雜纖維混凝土應用于組合梁中，從而提高組合梁的特性。，其中C代表素混凝土試件，S代表層布式浪形圓絲鋼纖維與PVA混摻纖維混凝土試件，PLS代表層布式LSF波紋形鋼纖維與PVA混摻纖維混凝土試件。該抗彎試驗是在清華大學實驗室的德國電液伺服試驗機上進行，層布式鋼纖維混凝土梁抹面朝上，按照恒位移控制方法加載，計算機自動采集數(shù)據(jù)。這是因為在加載過程中，當試件表面出現(xiàn)一條微細裂縫，荷載就會有所降低， 曲線向上爬升的次數(shù)近似反映了試件表面的裂縫條數(shù)，荷載下降的大小近似反映了裂縫的瞬間非穩(wěn)定擴展程度。計算結果見表3美國 ASTMC1018 方法：韌性指數(shù)是荷載撓度曲線下面積的相對值。（2）PS 倍，、 倍。（1）在混凝土梁底層均勻撒布鋼纖維能顯著改善混凝土梁的抗彎韌性，且鋼纖維長徑比越大，改善效果越顯著。（3） LSF 波紋形鋼纖維改善混凝土的效果明顯不如浪形圓絲鋼纖維。 混雜纖維提高混凝土的抗彎拉強度、彎曲韌性以及極限應變的研究混雜纖維由于不同纖維的混雜效應可以改變混凝土內(nèi)部結構，對混凝土的塑性開裂產(chǎn)生約束，減緩裂縫的開展，提高混凝土的抗彎拉強度、劈拉強度，并且由于不同纖維的網(wǎng)狀分布使混凝土的峰值應變和極限應變都有較大提高。試驗內(nèi)容有: 抗壓強度、劈拉強度、抗彎拉強度、彎曲韌性和抗彎拉彈性模量。就劈拉強度而言, %, %。在2 種纖維混凝土試件的開裂面上， 可以觀察到鋼纖維和聚丙烯腈纖維被拔出或拉斷的現(xiàn)象。聚丙烯腈纖維大量的、均勻的網(wǎng)狀分布，對混凝土的塑性開裂產(chǎn)生約束，延緩了裂縫出現(xiàn)的時間。從而使裂縫數(shù)量較多而寬度較小，纖維的體積摻量越大，這種限制作用越強?？梢姡射摾w維和聚丙烯腈纖維這兩種纖維混雜摻入混凝土正好從不同階段上對混凝土的裂縫產(chǎn)生和擴展起到了約束作用，提高了混凝土的抗彎拉強度，并使混凝土的破壞呈延性；同時綜合了鋼纖維和聚丙烯腈纖維能吸收大量能量的優(yōu)點，大大增強了混凝土的韌性。 （a） 層布式鋼纖維聚丙烯腈纖維混凝土彎折破壞呈延性,，抗彎拉強度和彎曲韌性明顯提高。從該試驗中我們可以很明確的得到混凝土中摻入混雜纖維在韌性增強的同時，抗彎拉強度、劈拉強度以及極限應變提高了很多，尤其是應變，層布式鋼纖維聚丙烯腈纖維增強混凝土的峰值應變從提高到；極限壓應變從提高到，從數(shù)據(jù)中我們可以看出混雜纖維提高了混凝土的延性以及抗彎拉變形能力，并且對混雜纖維的增強進行了理論分析，使我們對混雜纖維的增強增韌有了理論上的依據(jù)。從圖中可以看出，3種纖維混凝土梁鋼筋屈服荷載基本相同，大約15kN，隨鋼筋屈服，3種混凝土梁呈現(xiàn)出不同的抗彎剛度，％％％杜拉纖維的混凝土梁B10與普通混凝土梁B20，這表明杜拉纖維及鋼纖維對混凝土初裂及裂縫擴展起到了一定的抑制作用。(d)可以看出，用不同纖維布加固的混雜短纖維改性混凝土梁，其撓度曲線在剛度軟化前離散性較小，說明混雜短纖維具有較好的抑制裂縫發(fā)展的作用。 (b)所示，用不同纖維布加固混凝土梁后，其極限荷載的差異性主要與加固纖維布有關，而纖維摻料對極限荷載影響較小。 (3)在混凝土中摻入纖維與混凝土梁受拉區(qū)底部粘貼纖維布兩種方式都可以改變混凝土梁受彎過程中裂縫形態(tài)，與普通混凝土梁裂縫開裂情況相比，裂縫出現(xiàn)較晚，出現(xiàn)后裂縫長度及寬度發(fā)展緩慢，在即將達到極限荷載時，裂縫突然增大，具有脆性破壞的特點，對于用碳纖維布加固的梁，這種現(xiàn)象更加明顯。近年來，F(xiàn)RP(Fiber Reinforced Plastics纖維增強塑料)的應用一直是國內(nèi)外土木工程界研究開發(fā)的熱點。碳纖維布雖然抗拉強度和彈性模量很高，但是延伸率相對較低，且價格很高，而玻璃纖維布價格便宜，延伸率相對較大。由于主要研究加固方面的原因?qū)τ诩庸绦Ч挠绊?，故試件的混凝土強度等級和鋼筋的配筋方式都相?見圖)?？v向受拉鋼筋均為，架立筋均為。2) 第2次試驗:共設計了9根梁，均為矩形截面簡支梁。所有梁底纖維材料寬度均為80 mm。加載裝置圖如下：加固梁的總體破壞過程分為3個階段，即開裂前階段、開裂后到縱筋屈服前階段和屈服后到極限破壞以前的階段。 WLⅡ01荷載位移曲線 The loading curve – displacement of Wl ii 01根據(jù)試驗中觀察到的現(xiàn)象和混凝土梁的荷載撓度關系可以發(fā)現(xiàn)：纖維材料加固后的混凝土梁的剛度有所提高，并且在不同階段、不同纖維材料加固情況下提高程度不同。 WL梁的Ms/f值 The value of Ms/f about the beam of WL梁號開裂值開裂值提高屈服值屈服值提高極限值極限值提高WLIWLII3%%%WLIII4%%%WLIV8%%%WLV WLVI 264% BM組梁的Ms/f值 The value of Ms/f about the beam of BM梁號開裂值開裂值提高屈服值屈服值提高極限值極限值提高BMI BMII%%%BMIII%%%通過以上分析，可得到：1)高強玻璃纖維組成的混雜纖維材料主要在縱筋屈服后發(fā)揮較大作用，這對于設計中由于變更使用功能引起承載力不足而又無法增加鋼筋用量的情況有重要意義。它不但能大大提高梁屈服時和極限狀態(tài)時的剛度，而且對于開裂剛度也有很大程度的提高,而其成本相對較低，這對實際結構物加固具有重要意義。在很多實際工程中都存在剛度不足的問題，這種加固方式提供了一種新的剛度加固思路。a．混雜纖維加固混凝土結構抗彎構件，在混凝土梁開裂之前對梁的剛度提高程度不大，在梁開裂尤其是受拉鋼筋屈服以后，提高程度比較明顯，這說明在鋼筋屈服以后，原先由鋼筋承擔的部分拉力轉(zhuǎn)移到了纖維材料上面，即“應力轉(zhuǎn)移”現(xiàn)象。，可以參照規(guī)范進行。對混雜纖維組合梁的受力性能的研究報道較少，為此我們可以通過對高性能混凝土組合梁的研究分析得出混雜纖維組合梁的特性。為了研究鋼高強混凝土組合梁在靜載下的抗彎性能，按照簡化塑性極限狀態(tài)方法設計了8根鋼高強混凝土簡支組合梁試件，均為完全剪力連接。 組合梁試件樣圖 the sample of posite beam 試件主要參數(shù)和材性試驗結果 The specimen result of parameters and the main resources 項目 試件SCB27SCB28SCB29SCB30SCB31SCB32SCB33SCB34栓釘間距/mm132120132132132132132132橫向鋼筋66761176816117/%注：表中表示橫向配筋率，表示混凝土標準立方體抗壓強度，其中分別表示試驗梁的鋼梁與混凝土翼緣的交界面自然粘結開始破壞和混凝土翼緣底部開始出現(xiàn)彎曲裂縫時跨中截面彎矩實測值，分別表示試驗梁屈服時的跨中彎矩和跨中最大彎矩實測值，分別表示對應的跨中撓度實測值。隨翼緣板混凝土強度的提高，試驗梁的破壞現(xiàn)象趨于明顯、劇烈的崩裂。從加載至極限荷載（峰值荷載）的64%左右時，鋼高強混凝土組合梁的荷載撓度曲線近似呈線性關系，而普通混凝土組合梁線性段終點約為極限荷載的75%。構件承載力已逐步過渡為鋼梁獨自承載，故承載力下降速率減緩，在曲線上表現(xiàn)為出現(xiàn)承載力臺階。根據(jù)試驗結果，當受壓翼緣混凝土板厚且時，若，則曲率延性比對較敏感；當時，變化很小。對于的情況（比較接近實際工程）隨增大，構件延性比有所提高；當翼緣板混凝土強度時，對應于的增大（L/10→L/4），波動范圍在2%以內(nèi)，故此時對不敏感；當延性比對則較為敏感。隨著翼緣板混凝土強度的提高，組合梁跨中壓區(qū)混凝土破碎的現(xiàn)象趨于明顯、劇烈，但是，鋼高強混凝土組合梁仍具有很好的延性?；菩獙M合梁截面極限受彎承載力的影響可以忽略不計。山東科技大學工程碩士學位論文 混雜纖維混凝土梁的計算分析增強理論3 混雜纖維混凝土梁的計算分析增強理論 混雜纖維確實能夠提高混凝土的一些性能，無論是混凝土的抗彎韌性、極限承載力、極限應變以及剛度都有了較大的提高，并且對混凝土的阻裂作用明顯，本章主要介紹混雜纖維混凝土的增強增韌理論，詳細介紹了混雜纖維能夠提高混凝土的特性理論，使混雜纖維混凝土有了理論上的依據(jù)。臨界纖維體積的定義是：為使復合材料在基體開裂后的承載能力不致下降所必需摻入的最小纖維體積。簡化是指纖維與基體之間的粘結完全是摩阻型的，并且有一個意義明確的斷裂應力值。 脆性基體復合材料的理想應力—應變圖 The brittle posite material of stress and strain figure初期的彈性模量已由公式（）表示，：材料在基體開裂以后的性能取決于纖維是否能承受外加荷載而不斷裂，即：如果能承擔這一荷載，它