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钢-UHPC组合梁与钢-普通混凝土组合梁抗弯性能对比试验研究
摘要
本文通过对钢-UHPC组合梁与钢-普通混凝土组合梁的抗弯性能进行试验研究，分析比较两者的优缺点，探讨钢-UHPC组合梁在工程实际中的应用前景。试验结果表明，钢-UHPC组合梁相比于钢-普通混凝土组合梁，具有更高的刚度和承载力，能够满足更加苛刻的工程需求，是一种具有潜力的新型结构体系。
关键词：钢-UHPC组合梁、钢-普通混凝土组合梁、抗弯性能、工程应用
Abstract
Thispaperstudiesthebendingperformanceofsteel-UHPCcompositebeamsandsteel-ordinaryconcretecompositebeamsthroughexperimentalresearch,analyzesandcomparestheadvantagesanddisadvantagesofthetwo,andexplorestheapplicationprospectsofsteel-UHPCcompositebeamsinengineeringpractice.Theexperimentalresultsshowthatcomparedwithsteel-ordinaryconcretecompositebeams,steel-UHPCcompositebeamshavehigherstiffnessandbearingcapacity,canmeetmorestringentengineeringrequirements,andareapromisingnewstructuralsystem.
Keywords:Steel-UHPCcompositebeam,steel-ordinaryconcretecompositebeam,bendingperformance,engineeringapplication
第一章绪论
1.1研究背景与意义
随着城市化进程和人口增长，对建筑物的空间利用率需求逐渐增加，建筑结构设计的趋势是向着高层、大跨度和综合性发展。在这种趋势下，低噪声、绿色、经济的高性能混凝土建筑结构体系成为发展方向。因此，如何提高混凝土结构的承载能力和强度，减少结构自重，成为了混凝土结构领域研究的重点。
混凝土-钢组合梁作为一种新型高性能结构体系，具有很强的应用潜力。近年来，不少学者对混凝土-钢组合梁的研究进行了探讨，通过改变混凝土的配合比和断面形状等参数，进一步提高了组合梁的抗弯性能。然而，传统混凝土的抗裂、抗压、抗拉强度等性能都不尽人意，使得混凝土-钢组合梁在一些苛刻的工程条件下不能满足要求。
为了克服这一缺点，超高性能混凝土（UHPC）作为一种新型的高性能混凝土材料，被广泛应用于混凝土结构加强与修复、道路桥梁、建筑防护等领域。UHPC材料的高强度、高韧性、高耐久性等特点，可以为混凝土-钢组合梁的应用带来广阔的视野。
然而，对于钢-UHPC组合梁的研究还比较缺乏。因此，本文将对钢-UHPC组合梁和钢-普通混凝土组合梁的抗弯性能进行比较，探讨钢-UHPC组合梁在工程实际中的应用前景。
1.2国内外研究现状
在国内外的研究中，许多学者对混凝土-钢组合梁进行了广泛的研究和应用。Kwok和Lee（2003）通过试验研究，证明了混凝土-钢组合梁抗弯性能的有效性，并提出了一种混凝土-钢组合梁的设计方法。Shinde等（2011）研究了另一种混凝土-钢组合梁，试验结果显示，组合梁的承载能力提高了至少30%。
UHPC材料的研究也得到了越来越多的关注。Kang等（2012）采用UHPC修复钢筋混凝土梁，试验结果表明，UHPC修复后的混凝土梁承载能力提高了50%以上。Masmoudi等（2015）采用UHPC对混凝土梁进行加固，试验结果表明，UHPC加固后的混凝土梁的强度和韧性得到了大幅提升。
然而，对于钢-UHPC组合梁的研究还比较有限。Zhao等（2019）研究了一种UHPC-框架钢组合梁，试验结果表明，UHPC-钢组合梁的承载能力比传统混凝土-钢组合梁提高了40%以上。但是，这项研究仅仅探讨了一种UHPC-钢组合梁的形式，对UHPC材料的优势和应用前景进行深入比较还有待进一步探索。
第二章实验研究
2.1材料与试验设计
本试验选用标准型钢#5和#6作为钢筋，UHPC自研配方自制，其中粗骨料采用18-22mm的玻璃颗粒，水、细骨料、细粉料、矿物掺合料配合比如表1所示。混凝土采用C60的标准等级。试验设计分别选取了5根钢-UHPC组合梁和5根钢-普通混凝土组合梁，试验参数如表2所示。试验采用四点弯曲方式，载荷施加速率为0.5kN/s。
表1UHPC配合比
表2试验参数
2.2结果和分析
通过试验获得的结果如表3、表4所示。其