配置高强钢筋的RPC梁正截面抗裂性能试验研究

摘要

1993年,法国Bouygues公司率先研制出一种新的超高强、低脆性,且具有高韧性的水泥基复合材料,由于增加了组分的细度和反应活性,因此它被称为活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)。国内外在实际工程中已经使用了这种新型材料,并展示出良好的应用前景。目前对RPC的研究主要还处于其材性试验方面,有关RPC结构计算理论的研究还比较少见。本文对RPC简支梁的抗弯性能展开了系统研究和试验分析,特别对RPC梁正截面抗裂计算方法进行了深入研究,可为推导RPC结构的实际工程应用提供参考数据。具体完成了8根RPC简支梁抗弯性能试验研究,并对试验结果进行科学分析,主要完成了以下工作:
　　(1)通过对15块RPC试块的静载试验,确定其立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量。随后完成RPC梁三分点加载试验,观察RPC梁的钢筋和混凝土的应变值,裂缝分布形态、展开规律及破坏模式;
　　(2)通过对RPC材料的微观电镜分析,可知活性组分和钢纤维的掺入,有效填充了RPC材料内部孔隙,减少了微裂缝数量,从而提高了RPC的抗裂性能;
　　(3)通过RPC试块的破坏形态可以看出,钢纤维的掺入可以有效地抑制微裂缝的产生,防止微裂缝的进一步发展。RPC破坏后,仅出现少许裂纹和蜕皮现象,并没有碎块崩裂,有效改善了普通混凝土延性较差的性能;
　　(4)RPC梁的裂缝发展过程可分为三个阶段:初始裂缝形成阶段、裂缝稳定扩展阶段及破坏阶段。受力初期,RPC可以发挥较好的抗拉作用,其抗弯强度明显提高;随着荷载的增加,试验梁开始出现裂缝,RPC逐渐退出工作,钢纤维的阻裂作用得到充分发挥,延缓了裂缝的开展;在破坏阶段受拉区受力钢筋产生了较大的应力增量,荷载—挠度曲线没有明显的下降段,构件基本属于延性破坏;
　　(5)通过改变养护条件、配筋率、受压钢筋强度等级、受拉钢筋强度等级、钢筋直径等参数,观测并分析试验梁的裂缝分布和开展,探讨高强钢筋活性粉末混凝土受弯简支梁的抗裂机理;
　　(6)通过试验研究和理论分析,确定了正截面受弯RPC梁的截面抵抗矩塑性影响系数gm的近似计算模型和截面等效图形,推导并建立了新的RPC梁截面抵抗矩塑性影响系数gm的计算方法;
　　(7)研究表明我国现行普通混凝土设计规范有关梁的裂缝平均间距计算公式仍然适用于高强钢筋RPC梁;根据试验实测值与公式推导值的比较,构建了高强钢筋RPC受弯简支梁裂缝宽度的实用计算公式。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 HRB500级钢筋

1.3 活性粉末混凝土

1.4 试验研究原因

1.5 本文研究的主要内容

第二章 钢筋混凝土构件裂缝宽度计算方法

2.1 裂缝计算理论

2.2 国内外规范关于裂缝宽度计算方法

2.3 本章小结

第三章 RPC及钢筋材性试验和RPC微观结构研究

3.1 RPC基本力学性能试验研究

3.2 RPC裂缝的微观研究

3.3 钢筋拉伸试验

3.4 本章小结

第四章 钢筋活性粉末混凝土简支梁试验研究

4.1 试验梁设计

4.2 试验梁制作及养护

4.3 试验方法

4.4 加载制度

4.5 试验现象

4.6 试验结果分析

4.7本章小结

第五章 钢筋活性粉末混凝土简支梁抗裂性能研究分析

5.1 RPC梁正截面开裂弯矩计算

5.2 RPC梁正截面极限弯矩计算

5.3 梁裂缝宽度计算

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历

致谢