【摘 要】
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活性粉末混凝土(RPC),自问世以来凭藉其强度、韧性和耐久性都远高于普通混凝土,在桥梁、轨道、水利、核电和市政等基建领域得到大量运用。不少研究者尝试从RPC与钢材组合形式多样性的角度出发,挖掘RPC在组合结构中的工程利用价值,众多研究显示RPC与型钢组合形成不同截面类型的组合梁可充分发挥两种材料的优势。根据目前研究现状,针对RPC与型钢组合形式的研究多集中于材料性能方向的理论分析以及异形截面梁构件
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活性粉末混凝土(RPC),自问世以来凭藉其强度、韧性和耐久性都远高于普通混凝土,在桥梁、轨道、水利、核电和市政等基建领域得到大量运用。不少研究者尝试从RPC与钢材组合形式多样性的角度出发,挖掘RPC在组合结构中的工程利用价值,众多研究显示RPC与型钢组合形成不同截面类型的组合梁可充分发挥两种材料的优势。根据目前研究现状,针对RPC与型钢组合形式的研究多集中于材料性能方向的理论分析以及异形截面梁构件的试验研究,应用范围相对局限。在工程应用方向鲜有针对足尺矩形截面SRRPC构件的抗剪性能分析。为了满足当前建筑结构对型钢混凝土组合梁抗剪承载力提出的更高要求,本文提出一种新型的高强度高性能组合梁:型钢活性粉末混凝土梁(Steel Reinforced Reactive Powder Concrete Beam,简称SRRPC梁),对SRRPC梁抗剪性能展开试验研究,主要完成了以下工作:(1)通过设计6根长3.5m,截面尺寸200mm×300mm的足尺SRRPC梁进行静载抗剪试验,选择RPC强度、剪跨比及含钢率作为本文试验梁参数,分析其对SRRPC梁抗剪性能的影响。收集各测点应变、观察SRRPC梁剪跨段斜裂缝的分布和发展、记录试验梁挠度和关键阶段的荷载值,并用图表描述应变和挠度随荷载增加的发展态势。试验结果表明这种新型的组合梁能充分发挥RPC和型钢的材料强度,钢纤维和型钢的共同作用改善了SRRPC梁的破坏形态,箍筋的设置增强了RPC与型钢之间的连接作用并使两者良好协同工作。(2)基于有限元软件对SRRPC梁的抗剪试验进行模拟计算,模拟试件的抗剪性能与试验结果较为吻合,采用相同的建模方式对32根SRRPC梁模拟试件(分为5组)进行参数扩展分析,讨论型钢腹板厚度、RPC强度、剪跨比、箍筋间距、型钢翼缘厚度5个参数对极限承载力和挠度的影响规律。(3)对比分析我国两部组合结构规范JGJ 138和YB 9082的历代版本和现行版本,以及其他学者的在SRC结构领域的研究成果,阐述了各算法的适用范围及局限性,并基于JGJ 138的规范算法,结合本文试验数据,拟合得到SRRPC梁在集中荷载作用下RPC、型钢及箍筋的抗力系数,提出抗剪承载力建议计算公式。(4)基于桁架-拱模型理论分析SRRPC梁受剪传力机理,通过推导给出SRRPC梁抗剪承载力理论计算模型。考虑RPC在复合应力状态下的软化效应,对理论计算模型进行修正,修正后能较好地预估SRRPC梁抗剪承载力,具备工程参考价值。
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