摘 要

本文主要以理论分析的方法，结合纤维架桥作用对纤维混凝土受剪性能的各种试验及研究现状和发展趋势，研究了不同纤维种类、纤维体积含量、纤维倾角等的变化对纤维混凝土受剪性能的影响。主要包括以下几方面内容：

1. 研究了纤维增强理论，从复合材料混合定律入手，推导得出一些公式，初步得出结论：纤维和基体对复合材料的力学性能所起的作用与它们的体积率正相关；纤维体积含量不变时，纤维弹性模量与基体弹性模量之比越大，纤维承受荷载就多，其增强作用也就越强；
2. 从SHCC构件的三点弯曲加载试验中分析得知，纤维混凝土的受剪性能可以假定为基体和增强纤维分别承载的剪切荷载的总和，并可以通过经验公式进行定量计算；
3. 通过分析在不同纤维种类和不同纤维体积含量的条件下，架桥作用对纤维混凝土受剪性能的影响，得出不同类型纤维的架桥作用对纤维受剪性能所做贡献各不相同，以及纤维体积含量越大，纤维架桥作用对纤维受剪性能所做贡献越大的结论。

（4）通过理论分析，探究了在纤维增强复合材料中，纤维倾角对杨氏模量的影响。分析发现，纤维倾角为0°时，纤维架桥作用对其受剪性能所做贡献最大，角度达到60°左右，所做贡献最小；60°之后，随着倾角度数的上升，架桥作用所做贡献略微增加。

关键词：纤维混凝土；纤维架桥作用；受剪性能

Analysis of the effect of fiber bridge on shear properties of fiber reinforced concrete

ABSTRACT

In this paper, the effects of different fiber types, fiber volume and fiber inclination on the shear performance of fiber reinforced concrete were studied by means of theoretical analysis and fiber bridge. Performance impact. Mainly include the following aspects:

(1) The theory of fiber reinforcement is introduced, and some formulas are deduced from the law of composite materials. The contributions of fiber and matrix to the mechanical properties of composites are positively correlated with their volume fraction, and the fiber content Low, mainly due to the matrix material affect its elastic modulus of the conclusion.

(2) It is concluded from the shear test of the SHCC member that the shear behavior of the fiber concrete can be assumed as the sum of the shear loads carried by the matrix and the reinforcing fibers, and can be quantitatively calculated by the empirical formula.

(3) By analyzing the effect of different fiber types and different fiber contents on the shear performance of fiber reinforced concrete, it is concluded that the contribution of different types of fibers to the shear performance of fiber is different, and the fiber content is bigger, The greater the contribution of the fiber bridge to the shear performance of the fiber.

(4) The influence of fiber inclination on Young's modulus in glass fiber reinforced composites was studied by theoretical analysis. It is found that the contribution of fiber bridging is the largest when the angle of fiber is 0 °, and the contribution is 60 °. When the angle is 60 °, the contribution of bridging is slightly increased with 60 °.

Key words：fiber concrete;fiber bridge;shear properties

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 纤维混凝土的作用机理 1

1.3 纤维混凝土的发展现状 1

1.3.1 对纤维增强应变硬化水泥基复合材料的力学性质的研究 3

1.3.2 对钢筋增强超高韧性水泥基复合材料（RUHTCC）梁力学性能的研究 7

1.3.3 目前研究所存在的问题 9

1.4 本文主要研究内容 9

2 纤维增强理论 11

2.1 复合材料理论概述 11

2.2 本章小结 15

3 纤维混凝土受剪性能评价方法 17

3.1 试验步骤 17

3.1.1 使用材料 17

3.1.2 样本特征和设置 18

3.2 试验结果 20

3.2.1 剪应力—位移曲线 20

3.2.2 断裂过程和剪切破坏机理 21

3.3 SHCC构件受剪承载能力验证 23

3.4 本章小结 24

4 纤维类型和纤维体积含量对纤维混凝土受剪性能的影响 26

4.1 试验设计与试验方法 26

4.2 试验结果分析 27

4.2.1 剪切破坏形态 27

4.2.2 荷载—变形性能 27

4.2.3 抗剪强度 29

4.2.4 剪切韧性 30

4.2.5 剪力传递模型 31

4.3 本章小结 34

5 纤维倾角对纤维混凝土受剪性能的影响 36

5.1 理论分析 36

5.1.1 应力和应变的转变 36

5.1.2 变形刚度矩阵的计算 37

5.2 本章小结 40

6 结论与展望 41

6.1 主要结论 41

6.2 研究展望 41

致 谢 42

参考文献 43

1 绪论

1.1 研究背景及意义

混凝土由于具有材料来源广泛、造价低廉、塑性好、抗压强度高与刚度高的优点，一直是当今世界上使用最广泛的土工材料。然而它也有明显缺点——如其抗疲劳性能低、抗拉强度低、脆性大和开裂后裂缝宽度难以控制、抗冲击能力差等，使其在工程中的使用范围受限。随着混凝土强度的提高，这些缺点也显得尤为突出。

因此，长期以来许多研究人员为了提高混凝土的抗拉强度、增强其韧性和耐久性，不断探索改善混凝土的性能的各种方法和途径，提出了一种纤维与水泥基体（水泥、砂浆或混凝土）构成的复合材料——纤维混凝土。靠着纤维具有的高抗拉强度、优秀延展性、良好抗碱性的特征，以克服混凝土的固有弱点。因此纤维混凝土体现出极高的抗拉强度和优秀的延展性、抗裂性和韧性。以纤维替代部分钢筋后，还可以降低构件自重，制造出更加轻型的建筑构件。

为了更深入的研究与改良纤维混凝土，将其更好的应用于实际工程中，有必要对其的各项性质进行理论分析与实际试验，并提出更进一步的研究方向。