钢纤维混凝土管片设计及试验研究*

张 帆， 廖 霖， 赵 健， 刘冠志， 张昌锁

(太原理工大学矿业工程学院， 太原 030024)

0 引言

钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete, SFRC)具有良好韧性及控裂性能[1-4]，在实际应用过程中，多将钢纤维作为控裂材料使用，但随着近年来对SFRC的不断研究，已有大量学者认为钢纤维可作为结构性材料使用[5]。孙斌等[6]介绍了预制钢纤维混凝土隧道管片性能设计的基本要求；王帅帅、高波等[7]详细介绍了中国规范和欧洲规范中关于SFRC地下结构承载力的计算理论和方法的异同；Bernardino Chiaia等[8]在验证了RILEM TC 162-TDF本构模型正确的基础上，提出了在某种钢纤维含量基础上计算钢筋-钢纤维混凝土管片的钢筋最小配筋面积的方法；孟国旺等[9]研究了钢筋-钢纤维混凝土管片的力学响应，认为钢纤维可提高混凝土的开裂荷载、裂缝控制能力及韧性。虽然国外已有许多隧道工程仅使用了钢纤维作为加强筋制作管片[10]，但缺乏SFRC结构计算的统一方法，评价钢纤维混凝土管片(steel fiber reinforced concrete segment, SFRCS)是否安全的方法更为缺少，国内更是鲜有此类工程实例。

从已有文献来看，多数学者仅在探讨SFRC是否可以承受部分荷载，或在既有配筋条件下结构的力学响应，且多为钢筋-钢纤维混凝土结构，对于如何计算SFRC的承载力或如何设计SFRCS却少有研究。SFRC的优势如今已被大量工程实践所证明，但若不从设计上明确钢纤维的用量，将此优良材料推广运用是极其困难的。此外，对于SFRC大型构件的破坏形态，如SFRCS，更是少有文献说明。以往研究多侧重于说明SFRC对结构开裂荷载或极限荷载的影响，仅从力的角度对结构进行了分析，但破坏形态与结构的安全性及适用性息息相关，明确破坏形态将更加完善对SFRC的认识。……