摘要
钢纤维自密实混凝土利用自密实混凝土的高流动性优化纤维的取向，进一步发挥钢纤维在混凝土开裂过程中的阻裂、增强作用，避免了传统钢纤维混凝土施工时需要振捣和钢纤维分布乱象的现象，显著提升了钢纤维的有效利用率。因此，很有必要研究纤维的取向分布与钢纤维自密实混凝土力学性能之间的关系，但目前还缺乏一种能够考虑钢纤维空间取向分布，来进行钢纤维自密实混凝土抗弯性能研究的数值模拟方法。 本文利用流体计算软件CFX和数学编程计算软件Matlab模拟钢纤维在自密实混凝土中的运动过程，通过拉格朗日追踪法得到钢纤维在梁中的取向分布信息，将钢纤维取向在平面上进行换算，并考虑钢纤维与混凝土基体之间的粘结滑移关系，利用Final软件建立有限元数值模型，模拟了三点弯开口梁的抗弯性能。模拟结果与试验结果吻合较好，证明了该数值模拟方法的合理性。 随后，通过该方法研究了钢纤维长度、浇注位置对钢纤维取向分布和混凝土抗弯性能的影响，并在此基础上，讨论了纤维取向系数与混凝土梁抗弯性能之间的关系。研究结果如下： (1)浇筑条件对取向分布的影响。随着钢纤维长度增加会使纤维整体取向分布更加集中，跨中下半部分纤维含量增多；浇筑口位置由梁端向跨中移动时，纤维分布的整体取向系数先增大后减小，而跨中附近纤维的取向系数不断增大。 (2)浇筑条件对抗弯性能的影响。钢纤维掺量一定时，纤维长度的增加在一定范围内会逐步提升混凝土梁的抗弯性能；随着浇筑入口位置从梁端向跨中移动，混凝土梁的抗弯性能不断提升。 综合分析上述现象得出结论：钢纤维自密实混凝土中钢纤维的取向分布是影响混凝土梁抗弯性能的关键因素，本文总结的规律和提出的建议对实际工程具有重要借鉴意义。
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