配筋超高韌性水泥基復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)耐久性能的應用研究方面都有顯著的優(yōu)勢。本文對鋼筋增強超高韌性水泥基復合材料梁（即RUHTCC梁）的彎曲性能包括正截面承載力、彎曲變形、塑性轉(zhuǎn)動及韌性進行了研究，主要工作和結(jié)論如下:
　　1.依據(jù)截面受壓區(qū)應力等效矩形簡化方法，給出了UHTCC材料雙線性模型和非線性模型對應的應力等效參數(shù)α和截面受壓區(qū)高度等效參數(shù)β的計算公式

2、，討論它們的差異。與RUHTCC梁四點彎曲試驗結(jié)果對比，確定了UHTCC材料非線性單軸受壓模型在正截面承載力設計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，量化計算了受拉鋼筋和UHTCC從加載到受壓區(qū)壓潰破壞整個受力過程中的承載力貢獻。研究UHTCC抗彎貢獻與配筋率的關系，發(fā)現(xiàn)當ρ/ρb＞0.45時，可不計入UHTCC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，需同時考慮

3、UHTCC和受拉鋼筋的抗彎貢獻。
　　3.根據(jù)力的平衡原理，計算了RUHTCC梁在鋼筋屈服時刻考慮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ρ/ρb≥0.459時，可忽略截面受拉區(qū)UHTCC對慣性矩的貢獻。否則，需考慮受拉區(qū)UHTCC對截面剛度的貢獻。
　　4.采用適用于傳統(tǒng)鋼筋混凝土梁的8種有效慣性矩表達式，計算了不同配筋率RUH

4、TCC梁在各級荷載水平下的有效慣性矩值。與RUHTCC梁四點彎曲試驗結(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表達式計算了RUHTCC梁在正常使用階段的跨中撓度，與試驗結(jié)果吻合較好。
　　5.提出簡化雙線性θ～δ模型來表示RUHTCC梁的跨中撓度δ與彎曲轉(zhuǎn)角θ的關系，討論了RUHTCC梁極限時刻的彈性轉(zhuǎn)動能力和塑性轉(zhuǎn)動能力。分析表明，隨配筋

5、率增大，塑性轉(zhuǎn)動能力呈指數(shù)趨勢降低，彈性轉(zhuǎn)動能力表現(xiàn)出線性增加的趨勢。當ρ/ρb＞0.35時，彈性轉(zhuǎn)動能力高于塑性轉(zhuǎn)動能力。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)設計時必須滿足一定的配筋率限值要求。
　　6.基于簡化雙線性θ～δ模型，提出了一個新的衡量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。