混凝土管广泛应用于市政给排水工程中,然而由于混凝土是脆性材料,延性差,易开裂,埋于地下的混凝土管在使用过程中一旦开裂,管承担运输的生活污水、工业废水等腐蚀性污水可能产生渗漏,污染土壤,对环境安全构成威胁。因此,提高混凝土管承载力和延性对于防止管渗漏具有重要意义。钢纤维混凝土管相比传统的混凝土管,承载力高、延性好。然而钢纤维呈三维随机乱向分布时,与管直径、长度方向相同的钢纤维无法有效承担外压和内压荷载产生的环向拉应力,纤维未能充分发挥增强、增韧作用。为了提高钢纤维增强、增韧效果,本文在制备钢纤维增强水泥基管试件过程中施加环形分布磁场,使钢纤维沿管周环向均匀分布,从而制备出环向定向钢纤维增强水泥基管试件,通过进行外压和内压荷载试验,研究其外压和内压性能。本文主要工作和取得主要成果如下:(1)研究了环向定向钢纤维增强水泥基管的制备方法。在水泥基拌合物入模振捣密实阶段,施加环形磁场可使钢纤维沿管周环向分布,基体硬化后即可得到环向定向钢纤维增强水泥基管试件。钢纤维分布方向与管实际使用过程中受力方向一致,提高了钢纤维增强、增韧作用。(2)通过外压和内压荷载试验,定量分析了纤维方向、纤维掺量、纤维类型和基体强度对环向定向和随机乱向钢纤维增强水泥基管试件外压和内压性能的影响。结果表明,钢纤维沿管周环向分布,有利于提高管试件外压、内压荷载和变形能力。环向定向和随机乱向钢纤维增强水泥基管试件外压和内压性能随着钢纤维掺量和基体强度的提高而提高;端钩型比圆直型钢纤维对基体的增强、增韧作用更大。(3)通过对管试件在外压和内压荷载作用下的内力分析,得出外压、内压荷载与管壁截面应力之间的关系。再结合单根纤维拉拔模型,并耦合多根钢纤维,建立定向钢纤维增强水泥基复合材料弯拉强度模型和轴拉应力—应变本构关系模型。结合内力分析结果,考虑纤维方向效应系数后,建立环向定向和随机乱向钢纤维增强水泥基管外压承载力模型和内压荷载—应变关系模型。对比试验和模型结果,验证了模型的适用性和准确性。