配置鋼筋或GFRP筋活性粉末混凝土梁受力性能試驗(yàn)與分析.pdf

1、活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，簡(jiǎn)稱RPC）是一種具有高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性等優(yōu)良性能的水泥基復(fù)合材料。GFRP筋(Glass Fiber Reinforced Polymer Bars)是一種具有容重輕、強(qiáng)度高、抗腐蝕等優(yōu)良性能的復(fù)合材料。RPC和GFRP筋作為兩種新型材料，以其優(yōu)良的性能應(yīng)用于土木工程中可起到減輕結(jié)構(gòu)自重，提高承載力及耐久性等作用，具有良好的應(yīng)用前景。將 RPC和GFRP筋兩者有機(jī)

2、結(jié)合的梁板，可充分發(fā)揮兩者的優(yōu)良性能，具有一定的應(yīng)用前景。
　　針對(duì) RPC配制技術(shù)方面存在的不足，在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行了兩批配合比試驗(yàn)，第一批未摻鋼纖維，第二批摻鋼纖維。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果及影響因素進(jìn)行分析，分別得到未摻鋼纖維 RPC和摻鋼纖維 RPC的優(yōu)選配合比。
　　考慮到RPC受壓及受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線不夠完善，分別對(duì)未摻鋼纖維 RPC和摻鋼纖維 RPC的基本力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在未摻鋼纖維 RPC基

3、本力學(xué)性能試驗(yàn)中，得到了不同齡期 RPC立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、棱柱體受壓峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)應(yīng)變、彈性模量、泊松比等力學(xué)性能指標(biāo)，獲得了 RPC軸心受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線上升段，通過(guò)引入系數(shù)對(duì)已有公式進(jìn)行修正，得到受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系上升段公式。結(jié)合鋼筋RPC梁試驗(yàn)，通過(guò)假設(shè)梁中RPC取用應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的下降段為直線，基于試驗(yàn)梁受彎承載力和受壓區(qū)邊緣極限壓應(yīng)變實(shí)測(cè)值，反推得到了用于這類受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的未摻鋼纖維 RPC受壓應(yīng)

4、力-應(yīng)變關(guān)系下降段公式。從而得到用于這類受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的未摻鋼纖維 RPC受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系全曲線方程。在摻鋼纖維RPC基本力學(xué)性能試驗(yàn)中，分別進(jìn)行了 RPC棱柱體受壓試驗(yàn)和受拉試驗(yàn)，得到了 RPC軸心抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)應(yīng)變、彈性模量等力學(xué)性能指標(biāo)，通過(guò)選取受壓和受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型，然后與RPC受壓和受拉應(yīng)力-應(yīng)變實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行擬合，得到了RPC受壓和受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系方程。
　　為了研究鋼筋 RPC(未

5、摻鋼纖維)梁的受力性能，以及反推用于這類受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的未摻鋼纖維 RPC受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系下降段，進(jìn)行了5根鋼筋 RPC(未摻鋼纖維)簡(jiǎn)支梁受力性能試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)梁進(jìn)行三分點(diǎn)加載試驗(yàn)，研究了梁正截面承載力、剛度、裂縫等受力性能。給出了鋼筋 RPC(未摻鋼纖維)梁正截面抗彎承載力、梁剛度及裂縫寬度的計(jì)算方法。
　　為了研究 GFRP筋 RPC(摻鋼纖維)梁的受力性能，進(jìn)行了8根 GFRP筋RPC(摻鋼纖維)簡(jiǎn)支梁受力性能試

6、驗(yàn)。通過(guò)對(duì)梁進(jìn)行三分點(diǎn)加載試驗(yàn)，研究了梁的開(kāi)裂荷載、正截面承載力、剛度、裂縫等受力性能?；赗PC受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，同時(shí)結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出截面抵抗矩塑性影響系數(shù)計(jì)算公式和正截面開(kāi)裂彎矩計(jì)算公式。分析了 GFRP筋 RPC梁受拉破壞、界限破壞及受壓破壞三種破壞模式，給出了界限配筋率計(jì)算公式，該公式考慮了拉區(qū) RPC拉應(yīng)力的影響。分別給出了受壓破壞及受拉破壞正截面抗彎承載力計(jì)算方法。在考慮 GFRP筋 RPC梁受力特性的基礎(chǔ)上，基于試驗(yàn)

7、結(jié)果，推導(dǎo)得到了與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）相銜接的GFRP筋 RPC梁的剛度及裂縫寬度計(jì)算方法。
　　由于摻鋼纖維 RPC梁受壓邊緣極限壓應(yīng)變約為5500με，受拉邊緣開(kāi)裂應(yīng)變約為750με，GFRP筋極限拉應(yīng)變達(dá)到20000με左右，梁從受拉區(qū)進(jìn)入塑性到破壞需經(jīng)歷相對(duì)漫長(zhǎng)的過(guò)程。為了研究 GFRP筋 RPC連續(xù)梁的塑性性能，利用非線性分析方法，編制了計(jì)算彎矩調(diào)幅系數(shù)的計(jì)算程序。通過(guò)將已有GFRP筋普通混