配筋超高韌性水泥基復(fù)合材料梁彎曲性能分析.pdf

1、與普通的混凝土相比，UHTCC具有優(yōu)異的裂縫控制能力、耗能能力和變形能力，這些特性使其在提高結(jié)構(gòu)抗震性能和結(jié)構(gòu)耐久性能的應(yīng)用研究方面都有顯著的優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)鋼筋增強(qiáng)超高韌性水泥基復(fù)合材料梁（即RUHTCC梁）的彎曲性能包括正截面承載力、彎曲變形、塑性轉(zhuǎn)動(dòng)及韌性進(jìn)行了研究，主要工作和結(jié)論如下:
　　1.依據(jù)截面受壓區(qū)應(yīng)力等效矩形簡(jiǎn)化方法，給出了UHTCC材料雙線性模型和非線性模型對(duì)應(yīng)的應(yīng)力等效參數(shù)α和截面受壓區(qū)高度等效參數(shù)β的計(jì)算公式

2、，討論它們的差異。與RUHTCC梁四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，確定了UHTCC材料非線性單軸受壓模型在正截面承載力設(shè)計(jì)理論中使用的合理性。
　　2.在RUHTCC梁正截面承載力分析中，引入受壓區(qū)高度增大系數(shù)η，量化計(jì)算了受拉鋼筋和UHTCC從加載到受壓區(qū)壓潰破壞整個(gè)受力過程中的承載力貢獻(xiàn)。研究UHTCC抗彎貢獻(xiàn)與配筋率的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當(dāng)ρ/ρb＞0.45時(shí)，可不計(jì)入U(xiǎn)HTCC抗拉作用，梁正截面的極限承載力可僅由受拉鋼筋提供。否則，需同時(shí)考慮

3、UHTCC和受拉鋼筋的抗彎貢獻(xiàn)。
　　3.根據(jù)力的平衡原理，計(jì)算了RUHTCC梁在鋼筋屈服時(shí)刻考慮UHTCC抗拉作用的截面慣性矩Icr1和完全忽略UHTCC抗拉作用的截面慣性矩Icr0，研究了Icr1和Icr0隨配筋率的變化。發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ρ/ρb≥0.459時(shí)，可忽略截面受拉區(qū)UHTCC對(duì)慣性矩的貢獻(xiàn)。否則，需考慮受拉區(qū)UHTCC對(duì)截面剛度的貢獻(xiàn)。
　　4.采用適用于傳統(tǒng)鋼筋混凝土梁的8種有效慣性矩表達(dá)式，計(jì)算了不同配筋率RUH

4、TCC梁在各級(jí)荷載水平下的有效慣性矩值。與RUHTCC梁四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)考慮梁開裂區(qū)域長度影響的有效慣性矩表達(dá)式Ie8最能反映RUHTCC梁從受力到縱向鋼筋屈服這一過程中的剛度變化。利用Ie8表達(dá)式計(jì)算了RUHTCC梁在正常使用階段的跨中撓度，與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
　　5.提出簡(jiǎn)化雙線性θ～δ模型來表示RUHTCC梁的跨中撓度δ與彎曲轉(zhuǎn)角θ的關(guān)系，討論了RUHTCC梁極限時(shí)刻的彈性轉(zhuǎn)動(dòng)能力和塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力。分析表明，隨配筋

5、率增大，塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力呈指數(shù)趨勢(shì)降低，彈性轉(zhuǎn)動(dòng)能力表現(xiàn)出線性增加的趨勢(shì)。當(dāng)ρ/ρb＞0.35時(shí)，彈性轉(zhuǎn)動(dòng)能力高于塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力。為了充分發(fā)揮UHTCC的非線性變形能力以提供足夠的延性，RUHTCC受彎構(gòu)件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足一定的配筋率限值要求。
　　6.基于簡(jiǎn)化雙線性θ～δ模型，提出了一個(gè)新的衡量RUHTCC梁延性的無量綱參數(shù)PRC，研究了其配筋率的變化。發(fā)現(xiàn)，隨配筋率的增加，PRC呈線性減小，RUHTCC梁的延性也逐漸減弱。