R-UHPC矩形截面梁受扭性能研究

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受扭性能是钢筋超高性能混凝土(Reinforced Ultra-High Performance Concrete,简称R-UHPC)结构和构件设计的重要内容,但目前相关的研究较少,亟需完善。本文开展了R-UHPC实心、空心矩形截面梁纯扭作用下和实心矩形截面梁在弯扭复合作用下的扭转性能研究,主要研究内容和结论如下:(1)以钢纤维掺量和配箍率为参数,开展了5根R-UHPC实心矩形截面梁纯扭试验。试验梁均为适筋破坏;开裂扭矩随钢纤维掺量增大而增大,配箍率对开裂扭矩影响不明显;极限扭矩、抗扭刚度随钢纤维掺量、配箍率的增大而增大。(2)以壁厚为参数,开展了4根R-UHPC空心矩形截面梁纯扭试验。试验结果表明:开裂扭矩随着壁厚减小基本呈线性降低;极限扭矩与壁厚呈非线性关系,当壁厚值不低于构件截面面积与周长之比时,壁厚变化对极限扭矩影响可忽略不计;反之,极限扭矩随壁厚减小呈线性降低。《欧洲规范2:混凝土结构设计》(EN-92)中关于空心梁有效壁厚的取值较合理。(3)应用现有计算方法计算R-UHPC实心、空心矩形截面梁的开裂扭矩、极限扭矩,与试验结果相差较大。基于中国《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010),以混凝土塑性理论、变角度空间桁架模型为基础,考虑了UHPC材料自身对抗扭的贡献,分别提出了R-UHPC实心、空心矩形截面梁统一的开裂扭矩、极限扭矩计算公式,计算值与试验值吻合良好,离散性较小。(4)开展了2根R-UHPC实心矩形截面梁弯扭复合受力试验,分析了在初始弯矩作用下R-UHPC梁的扭转性能。试验结果表明:弯扭复合试验梁较纯扭试验梁更易开裂,其抗变形能力、抗扭承载力随初始弯矩的增大而增大。基于试验结果,提出考虑弯矩作用下R-UHPC梁开裂扭矩与极限扭矩计算方法。
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