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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (S1): 1-10.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.S1.001
路言杰1, 张小会2, 3, *, 陆满成1, 张权2, 3, 杨默语2, 3
(1. 中国铁路上海局集团有限公司, 上海 200071; 2. 同济大学交通学院, 上海 201804;3. 上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点试验室, 上海 201804)
Influence of Steel Fiber Distribution and Orientation on Flexural Bearing Capacity of Concrete Segments
LU Yanjie1, ZHANG Xiaohui2, 3, *, LU Mancheng1, ZHANG Quan2, 3, YANG Moyu2, 3
(1. China Railway Shanghai Group Co., Ltd., Shanghai 200071, China; 2. School of Transportation, Tongji University, Shanghai 201804, China; 3. Shanghai Rail Transit Structure Durability and System Safety Key Laboratory, Shanghai 201804, China)
摘要: 为研究钢纤维混凝土管片中钢纤维的细观分布和朝向特征对管片宏观承载性能的影响,基于球面概率密度函数,建立一种更准确的钢纤维投放算法;利用MATLAB编程和Abaqus联合仿真,建立钢纤维混凝土管片受荷变形和损伤的三维精细模型; 以钢纤维方向系数和纤维分布差异率作为变量,详细分析不同参数设置下钢纤维混凝土管片的力学特性和损伤演变规律。结果表明: 1)采用球面概率密度函数优化后的钢纤维投放算法能够有效解决投放不均的问题,并且显著提升模型预测的准确性。2)钢纤维的方向系数和分布差异对管片的抗弯承载力、韧性及延性等关键性能指标有着至关重要的影响;当钢纤维方向系数由1.0降至0.3时,管片的抗弯韧性下降约75.79%,延性也相应降低约4.18%;而当分布差异率从-0.25增至0.25时,抗弯韧性的降幅达到26.08%,延性则降低约6.72%。3)合理调整钢纤维的分布和朝向有助于增强结构的安全性与稳定性。