超高韌性水泥基復合材料在深受彎構件中的應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、超高韌性水泥基復合材料(UHTCC)作為一種新型高性能纖維增強水泥基復合材料,硬化后具有顯著的應變硬化特性,并可以有效地將裂縫寬度控制在100μm以內(nèi)。UHTCC具有超強變形能力、裂縫無害化分散能力和卓越的能量耗散能力,有助于解決混凝土結構韌性差、易開裂等工程難題。基于其優(yōu)異的拉伸性能及非線性變形能力,UHTCC被廣泛應用于對限裂及抗震性能要求較高的結構中。目前對UHTCC各種基本力學性能及結構應用已取得了一定的研究成果,但對鋼筋增強超

2、高韌性水泥基復合材料(RUHTCC)深受彎構件的研究卻屈指可數(shù)。本文結合國家自然科學基金項目“對角斜筋小跨高比超高韌性水泥基復合材料剪力墻連梁的抗震性能”(51478078)和中央高?;究蒲袠I(yè)務專項基金“利用超高韌性水泥基復合材料提升RC深梁抗剪性能的研究”(DUT15LK39),開展了UHTCC在RC深受彎梁構件中的應用研究,具體研究工作及獲得主要結論如下:
  (1)開展了鋼筋增強超高韌性水泥基復合材料(RUHTCC)深梁和

3、鋼筋混凝土(RC)深梁的對比剪切試驗。結果表明,所有試驗RUHTCC深受彎梁的裂縫形態(tài)均表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)的多縫開裂模式,使用UHTCC能夠顯著改善構件的受剪性能,RUHTCC深梁的極限剪切強度和峰值荷載時跨中撓度約是RC對比梁的1.2倍和1.22倍。相較于RC深梁,RUHTCC深梁的延性系數(shù)μ1、μ2和μ3可分別提高213%、70%和94%左右。此外,在正常使用極限狀態(tài)下最大斜裂縫寬度僅為0.168mm~0.181mm,小于對比RC梁大于0.

4、3mm的裂縫寬度。
  (2)研究了剪跨比(0.7、1.05)和分布鋼筋(配筋率為0、0.14%、0.2%、0.3%和0.4%)對深梁剪切性能的影響。試驗發(fā)現(xiàn):當剪跨比從0.7增加到1.05時,RUHTCC和RC深梁的極限承載力均下降20%左右,峰值荷載時跨中撓度均提高40%左右。隨分布鋼筋配筋率從0增加到0.3%,當剪跨比為0.7時,RUHTCC和RC深梁極限剪切荷載分別提高9%和14%,跨中撓度分別提高51%和39%;當剪跨比

5、為1.05時,RUHTCC和RC深梁極限剪切荷載分別提高33%和20%,跨中撓度均提高30%左右。此外,隨剪跨比和分布鋼筋的增大,深受彎梁剪切延性均有所提高,且分布鋼筋對RUHTCC深受彎梁剪切延性的影響效果要顯著大于其對RC對比梁的影響。
  (3)對剪跨比為0.5的RUHTCC深梁和RC深梁進行了局部受壓性能研究。結果發(fā)現(xiàn):UHTCC的使用不僅可以明顯減輕構件破損程度,而且可將極限局壓強度最大提高43%。根據(jù)拉桿-壓桿理論預測

6、了試驗破壞形態(tài),與試驗結果相吻合。最后對RUHTCC深梁提出了可不進行局壓驗算的最小支承長度為0.45h。
  (4)分別采用中國規(guī)范、美國規(guī)范和相關文獻中基于拉桿-壓桿理論提出的深梁抗剪承載力計算方法,對RC深梁和RUHTCC深梁抗剪承載力進行理論預測。結果表明:拉桿-壓桿理論對RC深梁抗剪承載力的預測更為有效,但卻低估了RUHTCC深梁的抗剪承載力?;诖耍疚脑诶瓧U-壓桿理論的基礎上考慮了PVA纖維對材料抗拉強度的增強作用,

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