钢纤维混凝土罩面板受弯破坏机理及设计方法

The research object is SFRC overlay composite plate, which is constituted by repairing pavement with steel fiber reinforced concrete overlay. Through flexural failure experiment, we intend to study the influence that steel fiber content, load position， thickness of additional layer and bonded surface pose on the deflection, plate body cracks, bonded surface cracks, and ultimate bearing capacity. Next, by Nonlinear finite element, Plastic stranding theory and Fracture mechanics can be used to analyze the influence that bonded surface pose on bending failure mechanism. Then, we can establish the bending failure patterns of which used to calculate the ultimate bearing capacity of SFRC overlay composite plate and to design the thickness of overlay. This subject will enrich and develop the design theory of strengthening and repairing the existing concrete structure with SFRC. In addition, it can promote the applications of SFRC in repairing road surface, the airport pavement and industrial ground floors.

以钢纤维混凝土（SFRC）罩面修复旧混凝土路面形成的复合混凝土板（简称SFRC罩面板）作为研究对象，通过弹性地基上SFRC罩面板的受弯破坏试验，研究钢纤维掺量、加铺层厚度、层间粘结面力学性能、荷载位置等对复合路面板挠度分布、板身裂缝、粘结面开裂和极限承载力等的影响规律；通过非线性有限元方法，利用塑性铰线理论和断裂力学理论，研究粘结面的力学性能和加铺层中的钢纤维影响SFRC罩面板受弯破坏的机理，建立考虑粘结面力学性能与开裂影响的受弯破坏模式，提出SFRC罩面板极限承载力计算方法和加铺层厚度设计方法。研究成果将丰富和发展SFRC加固修复既有混凝土结构的设计理论，推动SFRC在公路路面、机场道面、工业建筑地面等修复中的进一步应用。

随着交通量不断增加，车行量、载重量、行车速度等都出现较大变化，加之环境作用对路面建筑材料的不利影响，混凝土路面容易出现不同程度的损坏，通常可在原有混凝土路面上作钢纤维混凝土罩面（加铺层）修复，为了加快道路恢复交通，要求修复材料具有快凝早强，为此项目首先研究了快硬早强、高耐久性和强黏结性的磷酸镁水泥，配制了力学性能和工作性能优异的磷酸镁水泥，进而再研究了纤维类型、纤维掺量、M/P、水胶比、硼砂掺量、胶砂比和不同缓凝剂等对混凝土性能影响，总结规律，并制备了工作性能良好、力学性能优异、适合于罩面修复的磷酸镁水泥微细纤维混凝土。通过罩面板受弯性能试验，研究了罩面板厚度、纤维掺量、粘结剂等对弹性地基上SFRC罩面板受弯承载力和韧性的影响。探索了SFRC罩面板的极限承载力计算模式和罩面厚度设计方法。. 研究成果将丰富和发展SFRC加固修复既有混凝土结构的设计理论，推动SFRC在公路路面、机场道面、工业建筑地面等修复中的进一步应用。