基于DIC的纤维混凝土振动特性试验研究

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混凝土已经成为当今人类社会不可或缺的建筑材料,因其材料来源广泛、强度高等优点,在各种各样的工程中使用广泛。但是在实际使用过程中,它的韧性比较差,而且还比较容易产生裂缝,在混凝土中掺杂纤维材料能有效的改善这些问题。目前,在建筑工程中,为了提高混凝土的强度,使用的比较多的手段是将各种各样的纤维掺在混凝土中。为了研究纤维混凝土在地震作用下的振动特性,选用聚乙烯醇(PVA)纤维与钢纤维作为外掺纤维,采用振动台模拟地震进行荷载加载,数字图像相关方法(Digital Image Correlation)记录并分析纤维混凝土柱节点处开裂初期裂缝处横向应变、荷载循环时间以及裂缝发展规律。主要研究内容如下:1、在进行纤维混凝土方柱浇筑时制作标准立方体块,每根方柱对应制作3个,共分为两组,第一组:将PVA纤维以0、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的掺量掺入混凝土中;第二组:保持两种纤维掺入总量为0.2%不变,将镀铜微丝钢纤维的掺量由0.05%提升至0.1%、0.15%、0.2%,试块一共27个,进行立方体抗压强度试验。结果表明:与没有掺入纤维的混凝土相比,随着PVA纤维掺量的提升,强度分别提高了10.26%、12.58%、18.21%、19.54%;与掺有0.2%的PVA纤维的混凝土相比,混杂纤维混凝土的抗压强度随混杂纤维中钢纤维掺量的增加分别提高了3.9%、6.4%、7.8%、8.9%,提升幅度较小,但抗裂效果显著。2、进行PVA纤维混凝土振动特性试验:设计五根哑铃型混凝土方柱,以0、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的掺杂比例掺入纤维,在方柱表面喷制散斑,对方柱施加正弦波循环荷载,通过数字图像相关方法测量振动实验中柱节点开裂初期裂缝处横向应变、裂缝扩展情况、荷载作用时间。结果表明:与普通混凝土相比,随着掺量增加,横向应变减小了22.62%、36.77%、45.8%、57.23%。,裂缝控制效果明显,荷载循环作用时间增加了25.3%、29.4%、40.2%、53.8%。3、进行混杂纤维混凝土振动特性试验:将掺入混凝土中的纤维保持在0.2%不变,将混杂纤维中镀铜微丝钢纤维的掺量由0.05%提高至0.1%、0.15%、0.2%。结果表明:随钢纤维掺入比例的增加,柱节点处开裂初期裂缝处横向应变减小了18.03%、47.05%、81.66%、荷载循环作用时间增加了7.9%、15.8%、20.4%。4、在实验的基础上,利用ABAQUS有限元分析软件进行模拟,结果表明模拟中纤维混凝土方柱的裂缝扩展规律与试验中所得结果基本一致。
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