【摘 要】
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超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,简称UHPC)是一种具有高强度、高耐久性、高韧性及抗腐蚀、抗渗透、抗冻性强的新型复合水泥基材料。型钢同样是一种高强度、高性能的钢材,两种表现突出性能优越的材料结合在一起的结构非常具有研究价值,既能发挥UHPC超高的抗压强度、强大的抗腐蚀性以及高韧性,又能充分发挥型钢的高强度、良好的弹塑性,所以拥有广阔的发展前景。纵观目
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超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,简称UHPC)是一种具有高强度、高耐久性、高韧性及抗腐蚀、抗渗透、抗冻性强的新型复合水泥基材料。型钢同样是一种高强度、高性能的钢材,两种表现突出性能优越的材料结合在一起的结构非常具有研究价值,既能发挥UHPC超高的抗压强度、强大的抗腐蚀性以及高韧性,又能充分发挥型钢的高强度、良好的弹塑性,所以拥有广阔的发展前景。纵观目前的研究的现状,有关UHPC型钢梁的规范与标准寥寥无几,并且针对性也不强;关于UHPC型钢梁的参考文献数量也不多,其中的研究大部分都是理论分析或者都是建立在缩尺寸构件的基础上的,所以整个领域的研究深度和宽度都是有待加强的,因此,本文基于计算跨度为3200mm,强度等级为120MPa~180MPa的超高性能混凝土试验梁,对UHPC型钢梁受弯性能进行研究,为相关规范的编制提供试验依据。通过设置6根试验梁与1根对比梁的单点加载力学试验,观察试验现象与裂缝发展情况,得到了试件跨中截面荷载-挠度曲线、型钢与UHPC跨中截面应力沿截面高度分布曲线、各试件的极限破坏荷载、开裂荷载、屈服破坏荷载。通过分析试验结果得到了UHPC型钢梁的受弯破坏特征和规律,提出了考虑UHPC抗拉强度的极限承载力计算公式。最后采用ANASYS有限元分析软件对6根试验梁进行建模分析,模拟了整个试验过程,得到了模拟应力云图和试件极限承载力模拟值,发现模拟值与试验值的吻合度非常高,应力云图的分布情况符合试验分析的实际受力状态,从而印证了本次试验分析的合理性与准确性。本次研究共得到了UHPC型钢梁的破坏过程,裂缝发展分布情况,挠度和应力发展情况和试件承载力计算参考公式,发现UHPC型钢梁具有超高受弯承载力,并且UHPC抗拉强度能够在一定程度上影响试件受弯极限承载力,不仅是混凝土的强度等级,型钢的腹板厚度增加也能提高试件的极限承载力;UHPC型钢梁的受弯破坏是典型的弯曲破坏,破坏大致分成4个阶段;试件的裂缝发展初期与普通混凝土结果相似,但是到破坏后期裂缝分布呈现少而宽的特点;最后分析了整个破坏受力特点,根据试验结果提出了考虑UHPC抗拉强度的极限承载力极限公式。
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