文档介绍：水利学报
2003 年 07 月 SHUILI XUEBAO 第 7 期
文章编号:0559-9350 (2003) 07-0124-05
钢纤维自应力混凝土压力管道自应力计算方法
何化南 1, 黄承逵 1, 秦杰 1
(,辽宁大连 116024)
摘要:钢纤维自应力混凝土能大幅度提高压力管道的抗裂承载力。然而钢筋、钢纤维和自应力混凝土相互作用以及
管道形状的影响使得混凝土的自应力计算很复杂。本文根据弹性力学理论,提出了不同截面形状(圆形和马蹄形)
钢纤维自应力混凝土压力管道的自应力计算方法,并通过应变测量试验来验证,计算结果和试验结果符合良好。关
关键词:钢纤维;自应力混凝土;压力管道;自应力
中图分类号: 文献标识码:A
自应力混凝土广泛应用在输水、输气工程中,但实际施工中所能达到的自应力值较低,自应力混凝土
还只能应用在中、小口径中的中、低压力管,这在一定程度上限制了自应力混凝土的用途和发展。把钢纤
维加入到自应力混凝土压力管中充分利用两者的优良性能,较大幅度地提高了混凝土的抗拉强度和管道抗
裂承载力,特别是将这种新材料应用到大坝背管中,能够改善背管的开裂性能,具有重要的实际意义。钢
筋和钢纤维同时限制自应力混凝土的膨胀,虽然进一步提高了混凝土管道抗裂能力,但也使自应力混凝土
管道设计变得十分复杂。本文针对不同形状的钢纤维自应力混凝土管道,主要是圆形和马蹄形,提出相应
的自应力计算方法,并用试验来验证计算结果。
1 试验简介
试验材料采用石家庄市特种水泥厂生产的 A 型硫铝酸盐自应力水泥,性能及技术指标详见石家庄市特
种水泥厂企业标准 Q/STSJ06——1998。纤维为浙江嘉兴七星钢纤维厂提供的异型钢纤维,长径比
l/d=55,l=32mm,d=。试验的配合比见表 1。
表 1 试验配合比(单位:kg/m3)
水水泥砂石子纤维
288 600 588 882 78(156)
本文首先进行了 12 组单向限制棱柱体小试件的
试验。试件尺寸为 100mm×100mm×550mm,如图 1 所
示。设计了 4 种配筋率 %、%、%、%,
3 个纤维体积率 0%、1%、2%,共 12 组试件,每组包
含 3 个试件。20℃室温水中养护 28d。其次,制作了
一个圆管和一个马蹄管,在管道内的钢筋上预埋电
图 1 棱柱体试件尺寸
阻应变片测量钢筋的受拉应变。图 2 为管道尺寸和
配筋示意图。纤维体积率为 1%,配筋率为 %。管道采用钢模板成型,室温 20℃中覆盖砂子养护 28d。

收稿日期:2002-01-25
作者简介:何化南(1972-),女,黑龙江人,博士后,主要从事纤维混凝土和膨胀混凝土的研究。
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水利学报
2003 年 07 月 SHUILI XUEBAO 第 7 期

图 2 管道尺寸和配筋示意

2 一维限制条件下线性理论的自应力计算
钢筋和钢纤维是两种限制方式,对自应力混凝土的膨胀变形起着不同程度的限制。两者联合下的限制
膨胀,钢筋的限胀是主要的。对于给定的自应力混凝土,钢筋限制下的试