【摘 要】
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工程水泥基复合材料（Engineered cementitious composite,ECC）在拉伸状态下表现出应变硬化以及多重开裂的特性,在受压状态下,能够保留残余强度,具备高水平的损伤容限,是改善普通混凝土固有缺陷的理想材料。配筋ECC梁能够有效提升结构耐久性和抗震性能,已逐步应用于美国、日本以及欧洲的高层建筑和桥梁工程中。然而,实际工程中缺乏规范的设计方法和试验数据支撑,配筋ECC梁抗弯性
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工程水泥基复合材料（Engineered cementitious composite,ECC）在拉伸状态下表现出应变硬化以及多重开裂的特性,在受压状态下,能够保留残余强度,具备高水平的损伤容限,是改善普通混凝土固有缺陷的理想材料。配筋ECC梁能够有效提升结构耐久性和抗震性能,已逐步应用于美国、日本以及欧洲的高层建筑和桥梁工程中。然而,实际工程中缺乏规范的设计方法和试验数据支撑,配筋ECC梁抗弯性能可能无法充分利用,甚至产生预想之外的破坏形式。国内外研究者对ECC梁压区性能对试验梁的抗弯性能贡献的研究相对较少,同时钢筋受拉刚化效应对配筋ECC梁抗弯性能的影响尚未形成系统的理论与模型。因此,对于配筋ECC梁抗弯性能的进一步研究极具理论与现实意义。文中对7根试验梁进行四点弯曲试验,包括6根PVA-ECC梁以及1根普通混凝土对比梁,基于试验结果,对不同配筋率下PVA-ECC梁以及对比梁的抗弯性能进行讨论。通过考虑钢筋的受拉刚化效应,采用有效刚度法,探究PVC-ECC梁主裂缝开展前的变形能力。最后,基于Diana有限元软件,对试验梁进行数值模拟并参数分析,主要结论如下:（1）随着配筋率增加,PVA-ECC梁刚度、极限承载力以及屈服变形增加,但延性在试验配筋范围（0.419%～1.675%）内呈现先增大后减小的趋势;（2）PVA-ECC梁压区具备较强的损伤容限,即使达到较大的应变值也不产生大面积压溃,同时,配合拉区钢筋的强化作用使得适筋PVA-ECC梁具备高延性以及较强峰值荷载维持能力。（3）考虑钢筋受拉刚化效应影响的有效刚度法,对试验梁主裂缝开展前短期刚度、曲率以及挠度进行理论计算,理论计算结果与试验结果吻合良好,但总体来说理论计算结果偏于保守。（4）基于Diana软件,对试验梁进行有限元分析,并充分考虑钢筋受拉刚化影响,模拟结果与试验结果吻合良好。参数分析结果表明,提高钢筋强度等级对刚度影响较小,但试验梁的极限承载力得到有效提升,且合适的钢筋强度能够获得更大的变形能力;配筋率范围在0.269%～0.419%之间时,提高纵筋配筋率能够有效提升承载力以及延性。
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