在混凝土材料的使用过程中,干缩开裂、脆断性、抗冲击性能不足等问题始终存在,制约着现代建筑结构的发展。通过掺入纤维来改良混凝土性能的方法已被证明稳定有效,并在工程上得到了广泛应用。钢纤维、玻璃纤维、碳纤维以及植物纤维等都可被用作混凝土的增强材料,但不同纤维作用效果的差异以及影响纤维作用效果的因素等问题,都仍需进一步的研究。本文首先对素混凝土、钢纤维混凝土以及棕榈纤维混凝土试件进行动态劈裂试验,对比分析不同弹性模量纤维对混凝土动态力学性能的作用效果;再运用损伤理论以及纤维增强理论分析解释纤维的作用效果以及作用机理,并对照试验结果验证纤维混凝土抗拉强度计算式;最后通过有限元模拟探讨纤维混凝土在裂纹梁上的应用效果及前景。本文的主要研究内容及结果:1、通过实验来对比分析不同种类纤维混凝土的静动态力学性能。对素混凝土、钢纤维混凝土(高弹性模量)以及棕榈纤维混凝土(低弹性模量)进行冲击试验,加载设备为分离式霍普金森杆,加载方式为圆盘劈裂,并通过高速摄像机、应变片以及DIC软件对破坏过程进行全程记录与分析。首先从试件的冲击破坏形态初步分析纤维的作用效果;再通过试验数据,验证纤维的增强增韧效果,并探讨纤维混凝土的主要力学参数(抗拉强度、峰值应变、弹性模量、应变率、断裂韧度等)与纤维弹性模量之间的关系。2、从损伤理论出发,分析纤维的作用效果。运用圆饼形微裂纹模型,通过细观分析方法,分析代表体积单元中圆饼形微裂纹的尺寸与密度变化对宏观变形参量以及损伤变量的影响,再借助宏观断裂的黏聚裂纹模型,将损伤单元嵌入到宏观裂纹端部的断裂过程区中,形成从细观损伤到宏观破坏的多尺度力学研究。由推导出的损伤计算式可以发现代表体积单元的损伤度与等效微裂纹密度成正比,也与等效裂纹半径相关,而纤维的掺入能显著减小结构的损伤量从而达到增强增韧效果。3、基于复合材料理论以及纤维间距理论解释纤维的作用效果,得到纤维混凝土抗拉强度计算式,发现除纤维的掺量、纤维的长径比以及基体强度外,影响复合材料整体强度的因素还包括了纤维与基体间的界面粘结性能。将单根纤维的粘结应力代入强度计算式中,得到抗拉强度理论值,并与试验实测值对比验证。4、通过有限元模拟分析,研究裂纹位置、裂纹长度、裂纹数量以及纤维的桥联作用力变化对裂纹梁固有模态的影响,并基于模拟结果讨论纤维混凝土在梁上的应用前景。分析模拟数据发现,悬臂梁固有模态对裂纹深度变化的敏感度要大于裂纹位置变化,裂纹离固定端越近对模态影响越大;纤维在裂纹面上桥联力对模态的影响很小;纤维混凝土的阻裂特性能显著减小梁在使用过程中的模态变化,增长梁的使用寿命,具有良好的应用前景。