竹纤维混凝土是纤维混凝土的一种。竹纤维混凝土的性质是多重的,包括了无机材料和有机材料的属性。水泥是一种比较脆性的材料,当用水泥和其他集料配合成混凝土时,存在塑造的构件容易变形收缩、成型后自重较大、韧性差、抗拉强度低、易产生裂纹等缺点。混凝土的这些特点使得他们在工程应用时人们有所顾虑。如果把竹纤维的质量轻、弹性好、韧性优良、抗拉强度高、易生产加工、低碳环保等特点注入到混凝土中,构造一个新型低碳环保的材料竹纤维钢筋混凝土。竹纤维加入到混凝土中会起到支撑集料的作用,竹纤维混凝土可承受其硬化阶段收缩产生的拉应力,直接降低了混凝土的裂纹尺度和数量。本文考虑将竹纤维加入到钢筋混凝土中,即结构为竹纤维钢筋混凝土结构。首先进行混凝土坍落度试验、钢筋拉伸试验、混凝土立方体抗压试验等材性试验,然后根据缩尺模型理论选择相似材料,设计相似模型,对模型进行正截面和斜截面受弯试验,研究和比较竹纤维钢筋混凝土梁受弯时的变形能力、发展形态、破坏特征等等。主要探索的理论成果、科研试验成果如下:(1)考虑竹纤维的长径比对试验的影响,选取两组相同且适合的长径比竹纤维进行试验,同时比较掺入不同体积率的竹纤维对试验的影响,同一长径比不同的体积率的竹纤维有三组,再另一个长径比但体积率不同的竹纤维也还有三组,这样试验组总共有六组,再制作一组无纤维含量的空白对照组,一共七组试验。(2)因为试验梁比较多,所以本试验采用缩尺模型进行梁截面尺寸的设计,缩尺模型试验中模型与原型的相似度直接关系到试验结果反映原型的准确性,而相似条件中相似荷载的确定往往是缩尺模型试验设计中的难点。针对缩尺结构模型的相似荷载优化设计方法,模型试验中采用集中力加载方式,缩尺模型的选取很大程度上会决定试验数据的准确性和精确度,根据相似条件,设计优化方案,选择合适的长宽高比例,设定加载方式,试算应力应变等得到精确数值后确定缩尺比例为三分之一,即试验方案选定为原型缩小尺寸的三分之一。(3)通过试验设定的竹纤维钢筋混凝土梁的强度进行混凝土配合比设计,然后计算竹纤维钢筋混凝土梁的正截面受弯计算,接着进行竹纤维钢筋混凝土梁的材性试验:混凝土坍落度试验、钢筋拉伸试验、混凝土立方体抗压试验等,为竹纤维钢筋混凝土梁的正截面受弯试验和斜截面受弯试验提供原始基础数据。(4)正截面、斜截面受弯梁各七根共十四根梁均采用对称集中力分级加载制度,每级荷载加载稳定后测定构件的(1)裂缝间距(2)裂缝宽度(3)挠度(4)钢筋应变(5)混凝土应变。观察研究竹纤维钢筋混凝土梁正截面、斜截面受弯的发展形态、变形能力、破坏特征、裂缝数量、裂缝宽度等,比较两变量(竹纤维体积率和竹纤维长径比)引起抗压强度、抗拉强度、最大裂缝宽度的差异。(5)钢筋混凝土中加入竹纤维能时纵筋对混凝土的结合性能够好,使得竹纤维和混凝土以及纵筋三者充分结合,互相补充,各种发挥自身优势,使得裂缝出现时间较晚,长度较短,条数较少。加入竹纤维的钢筋混凝土抗压强度较高,塑性和延性都提到了提高。当裂缝发展和延伸时,竹纤维对其有明显的控制作用。(6)竹纤维钢筋混凝土斜截面受弯试验随着荷载增大,裂缝逐渐开始发展到加载点和支座处位置,慢慢的主裂缝持续蔓延开始增多,斜裂缝也开始在指定区域出现,当荷载渐渐增加时,主裂缝和斜裂缝开始相遇,但是为防止局部压力过大产生局部破坏,加载时竹纤维钢筋混凝土梁两端的加载点垫了钢垫块,所以在局部压力状态下,竹纤维钢筋混凝土梁两端的加载点没有完全有裂缝延展,而在剪跨区裂缝随着荷载的增加也开始增多,并且呈现出“八”字状态,裂缝的出现和发展稳定有规律。出现主裂缝时,缝间距较大且能看到竹纤维贯穿其中。接近极限荷载状态时,竹纤维钢筋混凝土梁跨中的挠度值开始迅速增大,竹纤维,钢筋,混凝土三者从最初期的紧密结合到现在开始分崩离析,最后彻底无法粘接,竹纤维钢筋混凝土梁在达到极限荷载完全失去承载力时,荷载会短时间持续稳定,随后迅速下降到最初值。(7)竹纤维对极限荷载的影响为每一级荷载持续增加的过程中竹纤维都会参与吸收和承担荷载的作用,即使从不能看见的裂缝到可见的裂缝,竹纤维都能延缓裂缝的开展,有时候甚至会阻碍裂缝的发生。而普通的钢筋混凝土梁没有加入竹纤维,裂缝的发生和发展就会变得相对迅速,使得试验梁内力重分布能力提高,内力重分布更加平稳和充分。(8)竹纤维钢筋混凝土梁在完全失去承载力时无论是弯曲裂缝还是斜裂缝的发生和发展都很稳固和充分,在中和轴附近出现的弯曲垂直裂缝的高度比较高,有些甚至已经超过了中和轴的高度,所有的竹纤维钢筋混凝土梁都发生剪压破坏。(9)通过建立ANSYS数值分析模型,用数值模拟方法分析竹纤维钢筋混凝土受弯试验中的应力、应变和位移,与相应试验结果进行比较。