（１ 哈尔滨工业大学建筑设计研究院有限公司， 哈尔滨 １５００９６；２ 哈尔滨工业大学土木工程学院， 哈尔滨 １５００９６）

摘要： 冰雪建筑材料具有易于就地取材，材料环保可持续又兼具美观效果的独特优势，在寒地有着巨大的应用潜力，然而其材料强度低、结构建造方式较为传统极大地限制了冰雪建筑结构的高度、跨度和形态。 为研究纸浆纤维对冰梁力学性能的影响，制作大小为 ４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ 的纯冰冰梁和木质纸浆纤维复合冰冰梁试件，研究复合冰构件在受弯作用下的基本力学性能、破坏形式和失效机理，开展了 ５ 组 ７０ 次纯冰（包括江冰 １３ 次）和 １６ 组 ２２３次复合冰冰梁试件的电液伺服跨间对称点弯曲加载试验，共计 ２９３ 次。 试验结果表明：掺入增强纤维能够有效改善冰材料在受弯作用下的破坏形式，使试件趋于延性破坏；同时，随着增强纤维配合比的增加，复合冰冰梁失效过程中增强纤维对冰材料的持续“拉结”作用不断增强，表现为开裂强度突变减小；开裂后强度突变次数增多；冰梁失效发展过程更加缓慢。

关键词： 复合冰； 纸浆纤维； 弯曲试验； 纤维含量； 失效机理

中图分类号：ＴＵ３１７＋．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２⁃８４８Ｘ（２０２２）１２⁃００４１⁃０５

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｉｃｅ ｂｅａｍ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｙ ｐｕｌｐ ｆｉｂｅｒ ＳＵＮ Ｊｉａｎｆｅｎｇ１， ＨＵＡＮＧ Ｊｕｎｋａｉ

２， ＷＵ Ｙｕｅ２

（１ Ｔｈｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＨＩＴ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｈａｒｂｉｎ １５００９６， Ｃｈｉｎａ；２ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈａｒｂｉｎ １５００９６， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｃｅ ａｎｄ ｓｎｏｗ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｕｎｉｑｕｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｂｅｉｎｇ ｅａｓｙ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ， ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ ｆｒｉｅｎｄｌｙ， ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ａｎｄ ａｅｓｔｈｅｔｉｃａｌｌｙ ｐｌｅａｓｉｎｇ， ａｎｄ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎ ｃｏｌｄ ｒｅｇｉｏｎｓ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｔｓ ｌｏｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｇｒｅａｔｌｙ ｌｉｍｉｔ ｔｈｅ ｈｅｉｇｈｔ， ｓｐａｎ ａｎｄ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｉｃｅ ａｎｄ ｓｎｏｗ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｕｌｐ ｆｉｂｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｉｃｅ ｂｅａｍｓ， ｔｈｅ ｐｕｒｅ ｉｃｅ ｂｅａｍｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｏｄ ｐｕｌｐ ｆｉｂｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｃｅ ｂｅａｍｓ ｗｅｒｅ ｍａｄｅ ｗｉｔｈ ａ ｓｉｚｅ ｏｆ ４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ， ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｃｅ ｍｅｍｂｅｒｓ ｕｎｄｅｒ ｂｅｎｄｉｎｇ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｅｒｖｏ ｂｅｎｄｉｎｇ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｐｏｉｎｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｐａｎｓ ｆｏｒ ａ ｔｏｔａｌ ｏｆ ２９３ ｔｉｍｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ５ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ７０ ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｐｕｒｅ ｉｃｅ ｂｅａｍ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ （ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ １３ ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｒｉｖｅｒ ｉｃｅ ｂｅａｍ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ） ａｎｄ １６ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ２２３ ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｃｅ ｂｅａｍ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｆｉｂｅｒｓ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｃｅｍａｔｅｒｉａｌ ｕｎｄｅｒ ｂｅｎｄｉｎｇ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｔｅｎｄ ｔｏ ｄｕｃｔｉｌｅ ｆａｉｌｕｒｅ； ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｆｉｂｅｒｓ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ＂ ｂｉｎｄｉｎｇ＂ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｆｉｂｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｃｅ ｂｅａｍ ｉｓ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｅｎｈａｎｃｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍａｎｉｆｅｓｔｅｄ ａｓ ａ ｓｕｄｄｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ； ａｆｔｅｒ ｃｒａｃｋｉｎｇ， ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｍｕｔａｔｉｏｎｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ； ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｉｃｅ ｂｅａｍ ｉｓ ｓｌｏｗｅｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｃｅ； ｐｕｌｐ ｆｉｂｅｒ； ｆｌｅｘｕｒａｌ ｔｅｓｔ； ｆｉｂｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ； ｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

∗国家自然科学基金面上项目（５１７７８１８２）。

第一作者：孙健峰，硕士，助理工程师，主要从事建筑结构技术在非传统领域的创新应用研究，Ｅｍａｉｌ： ｓｊｆ２８８６６８６＠ １６３．ｃｏｍ。

［引用本文］ 孙健峰，黄俊凯，武岳． 纸浆纤维增强冰梁受弯性能试验研究［Ｊ］． 建筑结构，２０２２，５２（１２）：４１⁃４５，２４．ＳＵＮ Ｊｉａｎｆｅｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｊｕｎｋａｉ，ＷＵ Ｙｕｅ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｉｃｅ ｂｅａｍ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｙ ｐｕｌｐ ｆｉｂｅｒ［Ｊ］．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，２０２２，５２（１２）：４１⁃４５，２４．