粗骨料UHPC梁斜截面抗剪性能试验研究.doc

粗骨料UHPC梁斜截面抗剪性能试验研究超高性能混凝土(UltraHighPerformanceConrete,UHPC)是一种以高强度、高韧性、能实现受拉应变硬化以及良好耐久性为主要特征的新型水泥基材料。根据是否含有粗骨料可将超高性能混凝土分为粗骨料UHPC(CoarseAggregateUltraHighPerformanceConcrete,UHPC-CA)和RPC(ReactivePowderConcrete,RPC)。目前UHPC梁斜截面抗剪性能研究较少,且研究对象多集中于RPC,而粗骨料的掺入在提升了UHPC材料经济性的同时,也劣化了材料的强度指标,因而本文开展对粗骨料UHPC梁抗剪性能的相关研究,主要研究工作及结论如下:进行了粗骨料UHPC材料的力学性能试验研究,重点考察了钢纤维体积掺量对材料力学性能的影响,为粗骨料UHPC梁斜截面抗剪性能分析提供数据支持。试验研究表明,钢纤维体积掺量的变化对粗骨料UHPC材料的劈裂抗拉性能和弯曲抗折强度的影响显著,对弯曲初裂强度和弹性模量影响甚微。钢纤维的掺入能有效提高混凝土抗压强度,但体积掺量的进一步增加对抗压强度的提高作用较弱。完成了9根T型粗骨料UHPC梁的斜截面抗剪性能试验研究。总结分析了试验梁的破坏模式;结合试验现象和数据结果分析了粗骨料UHPC梁的抗剪性能。试验研究表明,在剪跨比为1~3.5范围内,粗骨料UHPC试验梁的剪切破坏形态呈现出斜压破坏和剪压破坏。有别于普通混凝土梁的是,大剪跨比的无腹筋梁并未发生斜拉破坏;钢纤维的掺入能够明显提高粗骨料UHPC梁开裂后的变形能力,但钢纤维的加入仍未能改变梁斜截面抗剪破坏是脆性破坏的本质;粗骨料UHPC梁裂缝平均间距很小,裂缝细而密,呈现多缝开裂的形态。钢纤维体积掺量对裂缝的分布和裂缝平均间距影响显著,体积掺量越高裂缝分布越密集;粗骨料UHPC梁初始斜裂缝缝宽一般不大于0.02mm,混掺钢纤维对斜裂缝宽度在0.1mm以内的约束效果更加显著。箍筋在斜裂缝缝宽达到0.2mm后仍然能够有效限制裂缝的快速增长。钢纤维体积掺量显著影响试验梁极限破坏时纵向钢筋的应变值,高纵筋配筋率的粗骨料UHPC梁需采用大体积掺量钢纤维配比,以充分发挥梁的抗剪性能。结合试验和抗剪性能分析结果,进行了粗骨料UHPC梁斜截面抗剪承载力分析。利用现有规范和建议指南对粗骨料UHPC梁进行了计算对比,分析研究表明,按现行规范和UHPC建议指南计算粗骨料UHPC梁的抗剪承载力偏于保守,钢纤维与基体的黏结锚固性能劣化是导致粗骨料UHPC梁的抗剪承载力较RPC梁弱的主要原因;分析了影响粗骨料UHPC梁抗剪承载力的主要因素为:剪跨比、箍筋配筋率、钢纤维体积掺量;基于理论推导和试验分析提出UHPC梁的抗剪承载能力计算公式,给出了UHPC梁斜截面抗剪承载力上限值,计算结果表明,计算值与试验实测值吻合较好,可为UHPC梁截面设计提供参考。