钢-聚丙烯混杂纤维混凝土本构关系研究

借鉴前人关于普通混凝土及单一纤维混凝土本构关系的研究成果，考虑纤维的长径比、体积率、类型等影响因素，通过单轴受压与受拉试验，分别测定钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的受压与受拉应力-应变关系全曲线，并建立曲线方程；采用断裂力学理论对混杂纤维增强混凝土性能特别是阻裂机理进行深入研究。在混杂纤维混凝土单轴受压强度及应力-应变关系研究的基础上，通过真三轴试验，基于Willam-Warnke五参数破坏准则，运用塑性理论推导混杂纤维混凝土塑性本构关系，提出如下预期成果：（1）混杂纤维混凝土单轴受压强度与本构关系；（2）混杂纤维混凝土单轴受拉强度与本构关系；（3）混杂纤维混凝土空间破坏准则以及含有纤维特征参数的塑性本构关系；（4）基于ABAQUS二次开发的混杂纤维混凝土三维有限元本构关系程序。研究成果将为补充和完善《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38:2004)的有关条文提供理论支撑和试验依据。

混杂纤维混凝土是近年来迅速发展的一种新型混凝土复合材料，其通过在混凝土中掺入不同种类，不同尺度的纤维能够在不同阶段，不同程度地改善基体的整体力学性能。随着纤维混凝土理论和应用技术的发展，尤其是工程界对混凝土的力学性能和耐久性能要求越来越高，混杂纤维混凝土等材料的应用前景十分广阔。 国内外学者对普通混凝土的本构关系进行了大量的研究，从不同的理论基础出发提出了众多的本构模型，这些模型为混凝土结构设计和数值分析提供了强有力的保障。而对于纤维混凝土,特别是混杂纤维混凝土，其本构关系的研究还很少见诸报道。因此，本项目在借鉴前人关于普通混凝土及单一纤维混凝土本构关系的研究成果的基础上，考虑纤维的长径比、体积率、类型等影响因素，通过单轴受压与受拉试验，分别测定了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的受压与受拉应力-应变关系全曲线，并建立了曲线方程；采用断裂力学理论对混杂纤维增强混凝土性能特别是阻裂机理进行了深入研究。在混杂纤维混凝土单轴受压强度及应力-应变关系研究的基础上，通过真三轴试验，基于Willam-Warnke五参数破坏准则，运用塑性理论推导了混杂纤维混凝土塑性本构关系，包括：（1）混杂纤维混凝土单轴受压强度与本构关系；（2）混杂纤维混凝土单轴受拉强度与本构关系；（3）混杂纤维混凝土空间破坏准则以及含有纤维特征参数的塑性本构关系。并基于ABAQUS二次开发了混杂纤维混凝土三维有限元本构关系程序。研究成果能够很好地预测混杂纤维混凝土材料在多轴荷载作用下的强度及应力应变响应，并为补充和完善《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38:2004)的有关条文提供理论支撑和试验依据，促进混杂纤维混凝土的理论研究及其成果在实际工程中的推广应用。