进行了纤维混凝土加固装配式框架结构体系梁柱节点低周往复加载有限元模拟分析,得到了试件的破坏形态、滞回曲线。结果表明:节点的主要受损区域为梁端键槽区,采用纤维混凝土置换受损区域的混凝土可有效加固节点。其中,当采用聚丙烯纤维混凝土加固时,能恢复节点的抗震性能;当采用钢纤维混凝土、钢-聚丙烯纤维混凝土加固时,不仅可以恢复节点的抗震性能,还可以在一定程度上提高节点的抗震性能。

为了探究钢纤维和聚丙烯纤维对流动性再生混凝土强度和收缩性能的影响,以流动性普通混凝土为基准,研究和分析了再生骨料、钢纤维和聚丙烯纤维掺量的改变对其强度和收缩性能的影响变化。结果表明:随着再生骨料掺量的增加,不同混凝土强度均有所降低,且随着龄期增加收缩率均呈上升趋势;钢纤维可以增强再生混凝土的强度,聚丙烯纤维可以改善再生混凝土韧性;两种纤维对抑制流动性再生混凝土收缩都同样显著,合理的纤维掺量可使再生骨料掺量小于40%的混凝土的收缩率达到普通混凝土水平。

研究了不同纤维品种及纤维掺量高性能混凝土的抗压强度及抗裂性能。研究结果表明,掺加纤维对高性能混凝土的抗压强度影响不大,但可以明显增强高性能混凝土的早期抗裂性能,其中以单掺玄武岩纤维6kg/m3、复掺聚丙烯纤维0.5kg/m3和玄武岩纤维2.5kg/m3阻裂效果更为明显。

为推动纤维混凝土在高速铁路工程中的应用,选择铁路工程桥梁-桥面防水防护层、隧道-衬砌喷射混凝土、轨道-轨枕和附属结构-电缆槽盖板等结构部位,总结了纤维混凝土在这些结构中应用现状,尤其是在高速铁路工程中的应用现状。结合铁路工程纤维混凝土相关的标准与工程实际,提出纤维混凝土在铁路工程应用过程所存在的问题,并给出了相应的建议。

在对国内外聚丙烯纤维、钢纤维、钢-聚丙烯混杂纤维和其他纤维混凝土的高温残余性能和抗爆裂研究成果进行综述的基础上,对作用机理进行了深入分析,并指出该领域中当前研究所存在的若干问题,对需要进一步研究的相关内容提出了建议。

根据弯曲和拉伸组合作用下的单根纤维的受力状态,提出了细观变位约束模型以求解承受轴拉的随机各向分布纤维增强混凝土的力学性能。将单根随机纤维的理论解在三维空间进行积分运算,有效描述了受拉纤维混凝土开裂后的受力过程,并给出了复合材料拉伸应力与裂纹张开位移、纤维倾斜角的函数关系,绘制的合成纤维混凝土曲线与试验结果有较好的一致性。

对普通混凝土、镀铜微丝钢纤维混凝土、纤维素纤维混凝土进行200℃、400℃、600℃、800℃的高温作用,然后对高温试件分别进行自然冷却和射水冷却,得到了三种混凝土在不同温度、不同冷却方式下的质量损失率、残余抗压强度以及表观损伤指标。对比研究表明,在射水冷却条件下,普通混凝土和纤维素纤维混凝土的残余抗压强度相比较自然冷却有明显的下降,其中纤维素纤维混凝土在600℃下降了24.2%,800℃的普通混凝土在射水冷却过程中发生了爆炸,对现实火灾扑救极为不利,而射水冷却对钢纤维混凝土的影响不明显,残余抗压强度与自然冷却试件基本相同。

对当前国内外混凝土耐久性评价方法进行了综合评述,并基于混凝土抗渗性与耐久性之间的密切关系建立了"基于抗渗性的纤维混凝土耐久性综合评价体系"。基于这一评价体系,结合纤维混凝土的特点建立了"基于抗渗性的纤维混凝土耐久性评价体系模型"。通过对聚丙烯纤维混凝土、玄武岩纤维混凝土以及玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土的抗水渗性、抗冻融性和抗硫酸盐腐蚀性进行试验研究,对各系列纤维混凝土抗渗性指标D1与抗冻融性指标D2、抗硫酸盐腐蚀性指标D3关系进行拟合,并得到了基于抗渗性的玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土耐久性评价模型,进一步验证了"基于抗渗性的纤维混凝土耐久性评价体系模型"的合理性。

选取普通混凝土、钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土进行快速冻融循环试验,研究了不同纤维混凝土冻融损伤的相关性能,根据损伤理论分析了纤维混凝土冻融损伤破坏的机理。根据试验结果分析进行拟合,建立了基于相对动弹模衰减的不同纤维混凝土冻融损伤模型。研究分析和计算表明,不同的纤维对混凝土抗冻性都有较大的影响,掺有钢纤维的混凝土抗冻性优于普通混凝土,掺有聚丙烯纤维的混凝土抗冻性最优;结合试验数据进行比较分析发现模型采用二次多项式函数的拟合精度比指数函数的拟合精度更高。

采用fib Model Code 2010中纤维对受弯承载力贡献的作用方式,并结合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中偏心受压构件正截面受力分析,提出了不对称配筋纤维混凝土盾构管片配筋计算方法。以国内某地铁工程管片配筋计算为例,采用该方法计算了纤维混凝土管片正截面配筋并与普通混凝土管片配筋进行对比。同时,计算分析了采用不同等级纤维混凝土时该管片正截面配筋的变化规律。结果表明,纤维的加入可以降低钢筋用量,该方法结合了欧洲规范和国内的钢筋混凝土设计规范,具有较高的可靠性,可用于纤维混凝土盾构隧道管片设计。