超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)是通过掺加超细辅助性胶凝材料和高效减水剂,在满足工作性能的前提下降低水胶比、减小孔隙率和增加密实性而得到的一种具有超高强度、高韧性和优异耐久性的新型水泥基材料。这些优异性能可使UHPC构件的尺寸和自重显著变小,抗震性和抗海水腐蚀性能明显提高。然而其胶凝材料用量大,高温蒸汽养护导致高耗能和低生产效率,掺入钢纤维后其成本也大大提高,这都使得其在实际工程中的广泛应用受到限制。本文通过流动性、抗压强度、抗折强度和弯曲韧性、单轴压缩和冲击压缩试验,研究了钢纤维单掺和混杂对UHPC静态和动态力学性能的影响。结果表明:随着钢纤维体积掺量的增加,UHPC的流动度呈线性下降,抗压强度逐渐增大,但增幅在减小,抗折强度也逐渐增大,但增幅差异较大,初裂强度和初裂挠度变化不大,但峰值强度和峰值挠度不断增加,韧性显著增强。当依次掺入2%的直线形、波纹形和端钩形钢纤维时,UHPC的抗压强度、初裂强度和初裂挠度提高不大,但抗折强度、峰值强度和峰值挠度提高较大,韧性逐渐增强。根据荷载-挠度曲线的特点提出了UHPC的荷载-挠度曲线模型,并结合最小二乘拟合方法对实测的荷载-挠度曲线进行了拟合,发现拟合结果较好。当钢纤维总体积掺量保持2%不变时,随着短纤维体积掺量的增加,UHPC的流动度、抗压和抗折强度都先提高后降低,当0.5%的长纤维和1.5%的短纤维混杂时,流动度最大,而当1.5%的长纤维和0.5%的短纤维混杂时,抗压和抗折强度最大。混杂纤维对UHPC的初裂强度和初裂挠度影响不大,但对峰值强度和峰值挠度影响较大,当1.5%的长纤维和0.5%的短纤维混杂时,韧性指数η5最大,而当2%的长纤维单掺时,韧性指数η10和η20最大,此后随着短纤维体积掺量的增加,韧性指数逐渐减小,韧性不断下降。混杂纤维对峰值应力前UHPC的轴压全应力-应变曲线影响不大,但对峰值应力后轴压全应力-应变曲线影响显著。当2%的长纤维单掺时,UHPC的压缩韧性指数最大,此时其压缩韧性最好,而当1.5%的长纤维和0.5%的短纤维混杂时,其峰值应力、峰值应变和弹性模量最大,此后随着短纤维体积掺量的增加,其峰值应力、峰值应变、弹性模量和压缩韧性指数都不断减小,压缩韧性逐渐降低。UHPC的单轴压缩破坏形态可能为剪切破坏,也可能为劈裂破坏,未掺入钢纤维时,其单轴压缩破坏形态为劈裂破坏,当钢纤维总体积掺量为2%且长纤维体积掺量高于1%时,其单轴压缩破坏形态为剪切破坏,而当钢纤维总体积掺量为2%且长纤维体积掺量小于或等于1%时,其单轴压缩破坏形态为劈裂破坏。当钢纤维总体积掺量保持2%不变时,随着短纤维体积掺量的增加,UHPC的冲击压缩破坏程度逐渐提高,破坏后的碎片逐渐变多变小。随着应变率的增加,UHPC的峰值应力和动力增长系数都逐渐增大,但增强效应逐渐减弱。混杂纤维UHPC的动态抗压强度明显高于单掺纤维UHPC的动态抗压强度,当冲击速度分别为8.9、11.7和13.9m/s时,混杂1.5%的长纤维和0.5%的短纤维UHPC的动态抗压强度最大,当冲击速度分别为8.9m/s和13.9m/s时,混杂1.5%的长纤维和0.5%的短纤维UHPC的冲击压缩韧度最大,此后随着短纤维体积掺量的增加,UHPC的动态抗压强度和冲击压缩韧度都逐渐降低。