纤维增强混凝土作为一种新兴的建筑材料,在国内外工程中已经得到了广泛的应用。聚丙烯纤维具有密度小、价格低、易分散且化学性质稳定等优良特点,具有广阔的工程应用前景。本文选用2种尺寸的聚丙烯细纤维和1种尺寸的聚丙烯粗纤维以一定的比例混掺到混凝土中,通过正截面抗弯试验和斜截面抗剪试验,深入对比分析单掺聚丙烯粗纤维混凝土梁和混掺3种不同尺寸的多尺度聚丙烯纤维混凝土梁的荷载-跨中挠度曲线、开裂荷载大小、裂缝形态和破坏模式等,并结合理论分析,研究多尺度聚丙烯纤维对混凝土梁抗弯、抗剪承载力的影响规律。通过ABAQUS软件对多尺度聚丙烯纤维混凝土梁进行数值模拟试验,研究纤维掺量变化对混凝土梁受力性能的影响。基于数值模拟结果和试验数据,利用复合材料理论对多尺度聚丙烯纤维混凝土梁抗弯、抗剪极限承载力计算公式作出了修正。本文主要内容和研究成果如下:(1)通过聚丙烯纤维混凝土标准试块抗压强度和劈裂抗拉强度试验,研究聚丙烯纤维对混凝土抗压、抗劈拉强度的影响规律。结果表明:不同尺寸的纤维能在混凝土受压的不同阶段起到不同的作用,聚丙烯粗纤维主要起到抑制宏观裂缝扩张的作用,细纤维主要在混凝土受压初期起到抑制裂缝生成和发展的作用,而多尺度聚丙烯纤维能够发挥协同作用,起到显著的阻裂增韧效果,有效提高混凝土的抗压和劈裂抗拉强度。(2)通过多尺度聚丙烯纤维钢筋混凝土梁正截面抗弯试验,研究多尺度聚丙烯纤维对混凝土梁受弯破坏的开裂荷载、跨中挠度、裂缝形态和破坏模式等的影响。结果表明:多尺度聚丙烯纤维能提高混凝土梁的开裂荷载,抑制裂缝的发展,增加梁的整体性和延性。与普通混凝土梁相比,本文试验多尺度聚丙烯纤维混凝土梁的抗弯极限承载力提高了11.95%。(3)通过多尺度聚丙烯纤维钢筋混凝土梁斜截面抗剪试验,研究多尺度聚丙烯纤维对混凝土梁受剪破坏的开裂荷载、跨中挠度、裂缝形态和破坏模式等的影响。结果表明:多尺度聚丙烯纤维能发挥显著的阻裂增韧作用,能明显提升混凝土延性,改善混凝土梁脆性受剪破坏模式。与普通混凝土梁相比,多尺度聚丙烯纤维混凝土梁的斜截面抗剪承载力提高了17.07%。(4)利用ABAQUS有限元软件对多尺度聚丙烯纤维混凝土梁正截面抗弯试验和斜截面抗剪试验进行数值模拟,对有限元分析结果和试验结果进行了对比分析;并改变纤维掺量设计对照组试验梁,明确聚丙烯纤维掺量变化对混凝土梁受力性能的影响。结果表明:数值模拟结果和试验情况基本相符,多尺度聚丙烯纤维的掺入能显著增强混凝土梁在受弯和受剪时的韧性,改善梁的变形能力,提升梁的极限承载能力。结合《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010),对混凝土梁正截面抗弯承载力计算公式进行了修正;利用复合材料理论,对纤维混凝土梁抗剪承载力计算公式的纤维增强系数作了修正;并将计算理论值与试验值进行了对比,评价公式适用性,为相关工程设计提供了理论依据。