【摘 要】
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预应力与纤维水泥基材料均可有效限制混凝土结构开裂，进而提高结构耐久性。为研究两者联合使用的力学性能与双重阻裂效应，研发了预应力混凝土与超高韧性水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite,ECC）组合形成的新型功能梯度构件。根据ECC替换受拉区混凝土高度的不同，设计4组不同类型的功能梯度试件以及1组普通钢筋混凝土试件并开展四点弯曲试验，研究预应力与ECC材料对
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（51879127）； 国家重点研发计划项目（2018YFC1505005）；
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预应力与纤维水泥基材料均可有效限制混凝土结构开裂，进而提高结构耐久性。为研究两者联合使用的力学性能与双重阻裂效应，研发了预应力混凝土与超高韧性水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite,ECC）组合形成的新型功能梯度构件。根据ECC替换受拉区混凝土高度的不同，设计4组不同类型的功能梯度试件以及1组普通钢筋混凝土试件并开展四点弯曲试验，研究预应力与ECC材料对试件起裂荷载、正常使用极限状态、变形能力、钢筋与钢绞线应变、裂缝间距与宽度以及裂缝的扩展特性的影响。试验结果表明：预应力以及ECC材料均对试件的起裂荷载有提升作用，两者结合使用下，试件起裂荷载较普通混凝土试件提升了100%左右，其中预应力对起裂荷载的影响更大。ECC的加入对试件的正常使用极限状态有着明显改善，使正常使用极限状态对应荷载值提升至0.81～0.95倍的极限承载力。试件的延性也随着ECC替换的比例增大，得到显著提升，延性提升了58.1%～94.9%。预应力筋在钢筋屈服前为非主要受力筋，在钢筋屈服后成为主要受力筋继续承担荷载，此外，预应力与ECC二者均对钢筋的屈服有延缓作用并随着ECC替换比例的提高而增强，极大地改善了结构的耐久性。对于裂缝，两者结合使用极大地限制了裂缝的出现与发展，使得试件在中低荷载下保持不裂，高荷载下保持裂而不扩。最后基于试验数据修正了规范给出的裂缝计算公式，公式中考虑了对钢筋等效应力的折减、材料和替换比例等因素，提出了适用于预应力功能梯度构件的裂缝计算公式，为进一步研究预应力功能梯度构件的裂缝计算提供了基础。
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