无粘结预应力RPC梁疲劳性能试验及理论研究

摘要

活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete,以下简称RPC）以其具有的优异性能逐渐受到研究人员的青睐。国内外学者对其材料的配合比﹑构件的静力性能﹑耐腐蚀性能等进行了研究，但对其构件疲劳性能的研究还是很少涉及。而实际生活中构件在大多数情况下都可能承受疲劳荷载。同时由于活性粉末混凝土构件的截面应力分布及破坏形式不同于普通混凝土。出于以上因素的考虑，为了能充分利用RPC的高强性能，并使其能在工程中得到广泛运用。本文对施加了无粘结预应力的RPC梁开展了静力及疲劳性能方面的试验研究及理论分析。并对比以往研究的普通钢筋RPC梁试验结果，突出无粘结预应力RPC梁的受拉性能。具体完成的内容如下：
　　（1）综合的阐述了目前对于RPC的研究现状，总结归纳了已经得出的一些结论。并针对研究中相对较少涉及使用过程中又不可避免的问题提出本文研究内容。
　　（2）通过材料力学性能试验，得到了RPC抗拉强度﹑抗压强度及弹性模量，为理论分析提供基础数据。并详细描述了无粘结预应力RPC梁及普通钢筋RPC梁的静载及疲劳试验过程。对比了两种试验梁的静力性能，分析了普通钢筋RPC梁及无粘结预应力RPC梁在疲劳荷载作用下裂缝宽度﹑挠度﹑受压区边缘应变随加载次数的变化规律。
　　（3）由于无粘结预应力RPC梁受力性能较为复杂，所以重点对无粘结预应力RPC受力特点进行分析。根据RPC材料抗拉强度高的特点，推导出了无粘结预应力RPC梁考虑受拉区抗拉作用的开裂弯矩﹑正截面承载能力及跨中截面挠度的计算公式，并利用无粘结预应力筋应力增量与挠度的关系来建立预应力增量的计算公式。利用推导的公式计算出的值与试验实测值进行对比，结果较为接近。
　　（4）结合无粘结预应力RPC梁的疲劳试验结果，通过非线性拟合得到了损伤变量的表达式。同时得到了随疲劳荷载循环次数的增加总应变及残余应变发展模型，利用残余应变模型推导出了RPC弹性模量退化模型。从损伤变量的定义出发推导了通过弹性模量的退化所表示的钢筋疲劳损伤模型。
　　（5）以普通混凝土疲劳分析过程中所采用的基本假定为基础，结合无粘结预应力RPC梁具体的受力特点提出了疲劳分析所使用的基本假定。将疲劳非线性分析过程利用分段线性进行代替，推导出了无粘结预应力RPC梁疲劳全过程分析的简化方法，并与试验结果对比较为接近。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1引言

1.2 国内外对RPC的研究及应用现状

1.3 无粘结预应力RPC梁抗疲劳性能研究现状

1.4 存在的问题及本文研究意义

第二章 RPC梁试验研究

2.1引言

2.2试验材料﹑试验梁概况

2.3 试验梁测点布置及测试内容

2.4 RPC梁静载试验

2.5 RPC梁疲劳试验

2.6 本章小结

第三章 无粘结预应力RPC梁静载试验分析

3.1引言

3.2 试验梁材料本构关系

3.3 RPC梁抗裂分析

3.4 RPC梁正截面承载能力计算

3.5预应力RPC梁挠度计算

3.6预应力RPC梁预应力钢筋应力增量计算

3.7 本章小结

第四章 钢筋与RPC疲劳特性

4.1引言

4.2 疲劳损伤理论

4.3 RPC疲劳性能

4.4 钢筋疲劳性能

4.5 本章小结

第五章 无粘结预应力RPC梁疲劳全过程分析

5.1引言

5.2无粘结预应力RPC梁疲劳破坏准则

5.3无粘结预应力RPC梁疲劳损伤全过程分析方法

5.4试验验证

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

附录A 攻读学位期间发表的论文与科研成果清单

致谢