Abstract:
为研究3D打印混凝土弯曲疲劳性能,通过216根3D打印试件弯曲疲劳试验,分析不同钢纤维体积率ρf和纤维长度lf对构件弯拉强度和弯曲疲劳性能的影响规律,基于双参数Weibull分布理论推导不同失效概率下的疲劳寿命计算公式,提出不同失效概率下的疲劳方程lg S=lg a-b lg N,并进一步分析钢纤维ρflf/df对构件疲劳性能的影响规律.研究结果表明:3D打印混凝土构件疲劳破坏实际是钢纤维发挥阻裂作用的过程,在裂缝产生、扩展、收缩、再扩展、再收缩直至破坏的过程中,裂缝的宽度、长度和深度一直在发生变化,从宏观角度是材料强度和弹性模量不断下降的过程,而微观角度是材料内部组织结构不断劣化的过程.3D打印构件中掺入的钢纤维能够有效阻止横向裂缝的产生和扩展,显著提升混凝土构件的抗弯拉强度、阻裂能力和耐疲劳性能,使其破坏形式由突然脆性破坏过渡为具有韧性的塑性破坏.钢纤维ρflf/df是影响构件抗弯拉疲劳性能的重要因素,在相同的应力比S=0.65作用下,钢纤维ρflf/df由0增至0.60时,构件疲劳次数N提高了252%;相同的疲劳次数N=106作用下,钢纤维ρflf/df由0增至0.60时,应力比提高了9.15%.3D打印混凝土试件中,钢纤维体积率ρf比钢纤维长度lf对疲劳性能的影响程度更明显.研究结果为进一步推动3D打印技术在道路、桥梁等基础设施领域的应用,促进交通行业智能化、工业化发展具有重要意义.
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铁道科学与工程学报
ISSN: 1672-7029
Year: 2024
Issue: 8
Volume: 21
Page: 3237-3247
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