钢纤维混凝土是一种新型的复合材料,纤维混凝土构件在压剪加载下的破坏是实际应用中较常见较重要的破坏方式,但是在结构设计中由于缺乏依据,一般按斜截面承载能力计算其抗剪能力,而忽略了轴向力可以提高其抗剪能力的有利作用。对于地下结构,剪切破坏是隧道柔性衬砌的一种较重要的破坏方式,在发生剪切破坏的截面上,往往存在轴向应力的影响。因此,研究钢纤维混凝土的压剪复合受力具有十分重要的理论和工程意义。 本文主要针对钢纤维混凝土的压剪力学性能及其在隧道衬砌设计中的应用进行了研究,内容包括以下几个方面: 1.本文进行了大量的钢纤维混凝土压剪、轴拉、轴压试验,试验的成果和数据为研究钢纤维混凝土的压剪破坏准则提供了依据和参考。 2.总结分析目前关于压剪破坏准则的研究成果,并结合将压剪性能应用到隧道衬砌设计中的实际情况,最终在双剪应力三参数准则的基础上推导出钢纤维混凝土压剪破坏准则。根据不同的纤维品种、掺量推导出用双剪应力三参数准则表示的计算公式,并将试验值同计算值进行比较,验证准则的正确性。为了满足计算需求,进一步扩大试验范围及验证试验结果,用ANSYS建立有限元模型,对试验过程进行模拟,得出采用“Z”型试件,竖向正应力与剪切强度之间的关系,并将其应用到钢纤维混凝土压剪破坏准则计算式中。 3.总结隧道衬砌的设计方法,利用有限元软件对隧道开挖过程进行模拟,得到了钢纤维喷射混凝土在隧道支护过程中的受力情况。最后用钢纤维混凝土压剪破坏准则、剪切滑移破坏法等检验隧道衬砌设计的安全性,从而探讨了钢纤维混凝土压剪破坏准则应用于隧道衬砌设计中的可行性。