岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (3): 638-646.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0571

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

岩石−钢纤维混凝土复合层抗压强度预测模型

陈猛1,崔秀文1,颜鑫1,王浩2,王二磊3   

  1. 1. 东北大学 资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 110819;2. 东北大学 智慧水利与资源环境科技创新中心,辽宁 沈阳 110819; 3. 武汉理工大设计研究院有限公司,湖北 武汉 430070
  • 收稿日期:2020-05-08 修回日期:2020-12-25 出版日期:2021-03-11 发布日期:2021-03-15
  • 通讯作者: 王二磊,男,1978年生,博士,高工,主要从事纤维混凝土动态力学性能方面的研究。E-mail:wangerlei@whut.edu.cn E-mail:chenmeng@mail.neu.edu.cn
  • 作者简介:陈猛,男,1981年生,博士,副教授,主要从事混凝土及岩石动态力学性能方面的研究。
  • 基金资助:
    中央高校基本科研业务专项资金资助项目(No.N2001005);辽宁省自然科学基金资助项目(No.2020-MS-089);大学生创新训练计划项目专项经费(No.S202010145082)

Prediction model for compressive strength of rock-steel fiber reinforced concrete composite layer

CHEN Meng1, CUI Xiu-wen1, YAN Xin1, WANG Hao2, WANG Er-lei3   

  1. 1. School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang, Liaoning 110819, China; 2. Science and Technology Innovation Center of Smart Water and Resource Environment, Northeastern University, Shenyang, Liaoning 110819, China; 3. Design & Research Institute of Wuhan University of Technology, Wuhan, Hubei 430070, China
  • Received:2020-05-08 Revised:2020-12-25 Online:2021-03-11 Published:2021-03-15
  • Supported by:
    This work was supported by Fundamental Research Funds for the Central Universities(N2001005), the Natural Science Foundation of Liaoning Province (2020-MS-089) and the National Training Program of Innovation and Entrepreneurship for Undergraduates(S202010145082).

摘要: 为了研究岩石?钢纤维混凝土复合层单轴抗压强度的计算方法,对岩石、钢纤维混凝土和岩石?钢纤维混凝土(R-SFRC)复合层试件进行单轴压缩试验,分析混凝土强度等级(C30、C40和C50)和纤维掺量(0、40、60和80 kg/m3)对钢纤维混凝土和复合层单轴抗压强度的影响规律,应用RFPA2D模拟复合层单轴压缩损伤过程和应力?应变曲线,基于Mohr-Coulomb屈服准则建立R-SFRC复合层抗压强度预测模型。结果表明,复合层试件单轴抗压强度介于岩石和混凝土抗压强度之间,复合层中岩石和混凝土界面的相互约束改变了各层的受力状态,复合层中岩石强度降低而混凝土强度增大,复合层极限抗压强度为复合层中的混凝土强度。复合层试件的抗压强度随混凝土基体强度和钢纤维掺量的增大而增大,混凝土基体强度对复合层试件的抗压强度影响更显著;不同材料的复合层单轴抗压强度数值模拟值和理论计算值相对于试验值的误差范围分别为?5.41%~?0.69%和?8.67%~?1.21%,数值模拟和理论计算模型可用于复合层单轴抗压强度预测。

关键词: 岩石, 钢纤维混凝土, 复合层, 抗压强度, 数值模拟, Mohr-Coulomb屈服准则

Abstract: To study the uniaxial compressive strength calculation method of rock-steel fiber reinforced concrete (R-SFRC) composite layer, uniaxial compression test was carried out on rock, steel fiber reinforced concrete and R-SFRC composite layer specimens. The influence of concrete strength grades (C30, C40 and C50) and fiber contents (0, 40, 60 and 80 kg/m3) on the uniaxial compressive strength of steel fiber reinforced concrete and composite layers was analyzed. RFPA2D was utilized to simulate the damage process and stress-strain curve of the composite layer under uniaxial compression. The compressive strength prediction model of R-SFRC composite layer was established based on Mohr-Coulomb yield criterion. The results showed that the uniaxial compressive strength for composite layer specimens was between the compressive strength of rock and concrete. The mutual restriction of rock and concrete interface in the composite layer changes the stress state of each layer. The strength of rock in the composite layer decreases while the strength of concrete increases. The ultimate compressive strength of composite layer is the strength of concrete in the composite layer. The compressive strength of composite layer specimen increases with increasing concrete matrix strength and steel fiber content, and effect of concrete matrix strength was more significant. For the uniaxial compressive strength of composite layers of different materials, the error ranges of the numerical simulation value and theoretical calculation value relative to the experimental value are ?5.41%~?0.69% and ?8.67%~?1.21% respectively. Numerical simulation and theoretical calculation models can be used for uniaxial compressive strength prediction of composite layers.

Key words: rock, steel fiber reinforced concrete, composite layer, compressive strength, numerical simulation, Mohr-Coulomb yield criterion

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