基于承載力控制的預應力RPC梁設計理論研究.pdf

1、活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，簡稱RPC)是一種新型混凝土材料，與常規(guī)混凝土相比，具有超高強度、高韌性、高耐久性等優(yōu)點，已成為工程材料領域一個新的研究熱點。目前，國內外對其研究多限于材料的研究和具體對象的設計分析上，但對RPC結構的設計理論研究較少，尚不系統。RPC具有獨特的力學性能，但目前其結構設計主要是借鑒常規(guī)混凝土或鋼纖維混凝土的設計理論。雖然這些理論具有一定的參考性，但是直接借鑒缺少依據和理論

2、支持，結構安全性也難以評估。RPC設計理論和設計方法的滯后限制了其在工程上的應用和推廣。本文以基本力學試驗為基礎，針對預應力RPC梁的承載力進行了深入細致的研究，提出了基于承載力控制的預應力RPC梁的實用設計理論和設計方法，主要研究內容和結論如下：
　　 (1)對RPC立方體和棱柱體試件進行了軸心受壓、軸心受拉以及抗折性能試驗，得到了RPC立方體強度、棱柱體強度、峰值應變等力學指標及相關的統計參數，獲得了RPC單軸受拉、受壓全過

3、程應力-應變曲線，并通過對試驗數據深入分析，新定義了RPC彈性模量和彈性工作區(qū)間。
　　 (2)根據RPC試件的力學參數，采用通用有限元軟件MARC對RPC基本受彎構件進行了三維有限元計算分析，研究確定了采用MARC分析預應力RPC梁所需的本構模型和參數，為提高計算效率，編制了基于截面的非線性分析程序FX-RPCT，用于大量的預應力RPC梁的受力全過程分析，通過試驗驗證，數值方法的計算結果均同試驗結果吻合良好。本文設定的RPC本

4、構模型和參數，可使MARC可作為RPC梁應力分析的通用程序，而自編程序FX-RPCT則可用作大量的預應力RPC梁承載力計算和試驗數據補充，為預應力RPC梁的承載力研究和合理設計提供了一個有效手段。
　　 (3)采用FX-RPC工程序對不同配筋形式的預應力RPC梁進行了全過程分析，給出了預應力鋼筋和非預應力鋼筋用量對其開裂承載力和極限承載力的影響規(guī)律，指出控制RPC梁開裂承載力的主要因素為預應力鋼筋用量，定義了“強度配筋率”系數，

5、指出預應力鋼筋和非預應力鋼筋的強度配筋率共同決定了梁的極限承載力。在承載力控制條件下下，可以根據預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合理組合，得到RPC梁的經濟設計。
　　 (4)提出了預應力RPC梁的設計和評估指標，分析確定了預應力RPC梁的合理工作模式和破壞模式，給出了以開裂承載力和極限承載力共同控制的設計方法以及相應的承載力計算公式，提出了考慮RPC材料特性的半概率極限設計理論，并通過預應力RPC低高度梁破壞試驗進行了驗證。