超高韧性水泥基复合材料在深受弯构件中的应用研究

发布时间：2017-10-16 07:00

  本文关键词：超高韧性水泥基复合材料在深受弯构件中的应用研究

  更多相关文章： 超高韧性水泥基材料 深梁 抗剪性能 局部受压 拉杆-压杆理论

【摘要】：超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)作为一种新型高性能纤维增强水泥基复合材料,硬化后具有显著的应变硬化特性,并可以有效地将裂缝宽度控制在1001μm以内。UHTCC具有超强变形能力、裂缝无害化分散能力和卓越的能量耗散能力,有助于解决混凝土结构韧性差、易开裂等工程难题。基于其优异的拉伸性能及非线性变形能力,UHTCC被广泛应用于对限裂及抗震性能要求较高的结构中。目前对UHTCC各种基本力学性能及结构应用已取得了一定的研究成果,但对钢筋增强超高韧性水泥基复合材料(RUHTCC)深受弯构件的研究却屈指可数。本文结合国家自然科学基金项目“对角斜筋小跨高比超高韧性水泥基复合材料剪力墙连梁的抗震性能”(51478078)和中央高校基本科研业务专项基金“利用超高韧性水泥基复合材料提升RC深梁抗剪性能的研究”(DUT15LK39),开展了UHTCC在RC深受弯梁构件中的应用研究,具体研究工作及获得主要结论如下：(1)开展了钢筋增强超高韧性水泥基复合材料(RUHTCC)深梁和钢筋混凝土(RC)深梁的对比剪切试验。结果表明,所有试验RUHTCC深受弯梁的裂缝形态均表现为稳态的多缝开裂模式,使用UHTCC能够显著改善构件的受剪性能,RUHTCC深梁的极限剪切强度和峰值荷载时跨中挠度约是RC对比梁的1.2倍和1.22倍。相较于RC深梁,RUHTCC深梁的延性系数μ1、μ2和μ3可分别提高213%、70%和94%左右。此外,在正常使用极限状态下最大斜裂缝宽度仅为0.168mm-0.181mm,小于对比RC梁大于0.3mmm的裂缝宽度。(2)研究了剪跨比(0.7、1.05)和分布钢筋(配筋率为0、0.14%、0.2%、0.3%和0.4%)对深梁剪切性能的影响。试验发现：当剪跨比从0.7增加到1.05时,RUHTCC和RC深梁的极限承载力均下降20%左右,峰值荷载时跨中挠度均提高40%左右。随分布钢筋配筋率从0增加到0.3%,当剪跨比为0.7时,RUHTCC和RC深梁极限剪切荷载分别提高9%和14%,跨中挠度分别提高51%和39%；当剪跨比为1.05时,RUHTCC和RC深梁极限剪切荷载分别提高33%和20%,跨中挠度均提高30%左右。此外,随剪跨比和分布钢筋的增大,深受弯梁剪切延性均有所提高,且分布钢筋对RUHTCC深受弯梁剪切延性的影响效果要显著大于其对RC对比梁的影响。(3)对剪跨比为0.5的RUHTCC深梁和RC深梁进行了局部受压性能研究。结果发现：UHTCC的使用不仅可以明显减轻构件破损程度,而且可将极限局压强度最大提高43%。根据拉杆-压杆理论预测了试验破坏形态,与试验结果相吻合。最后对RUHTCC深梁提出了可不进行局压验算的最小支承长度为0.45h。(4)分别采用中国规范、美国规范和相关文献中基于拉杆-压杆理论提出的深梁抗剪承载力计算方法,对RC深梁和RUHTCC深梁抗剪承载力进行理论预测。结果表明：拉杆-压杆理论对RC深梁抗剪承载力的预测更为有效,但却低估了RUHTCC深梁的抗剪承载力。基于此,本文在拉杆-压杆理论的基础上考虑了PVA纤维对材料抗拉强度的增强作用,建立了RUHTCC深梁极限剪切强度的经验公式,与试验结果基本吻合。
【关键词】：超高韧性水泥基材料 深梁 抗剪性能 局部受压 拉杆-压杆理论
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU599
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-29
• 1.1 本课题研究背景10-14
• 1.2 钢筋混凝土深受弯梁研究进展14-20
• 1.3 纤维混凝土深梁研究进展20-22
• 1.4 超高韧性水泥基复合材料研究进展22-27
• 1.5 本文主要研究内容27-29
• 2 利用UHTCC提升RC深受弯梁抗剪性能的试验研究29-69
• 2.1 引言29-30
• 2.2 试验概况30-37
• 2.2.1 试验参数30-31
• 2.2.2 试件形式及制作31-33
• 2.2.3 材料性能33-35
• 2.2.4 加载装置及测量方案35-37
• 2.3 试验结果及讨论37-66
• 2.3.1 裂缝开展过程37-45
• 2.3.2 破坏模式45-48
• 2.3.3 剪切开裂荷载48-57
• 2.3.4 极限剪切荷载57-59
• 2.3.5 荷载-挠度曲线59-61
• 2.3.6 剪切延性61-66
• 2.4 本章小结66-69
• 3 利用UHTCC改善RC深梁局部承压性能的研究69-85
• 3.1 引言69
• 3.2 试验概况69-73
• 3.2.1 试件设计69-71
• 3.2.2 试验材料与试件制作71-72
• 3.2.3 加载装置及测量方法72-73
• 3.3 试验结果及分析73-83
• 3.3.1 受力过程及破坏模式73-78
• 3.3.2 荷载-挠度曲线78-79
• 3.3.3 极限承载力79
• 3.3.4 破坏模式理论预测79-82
• 3.3.5 局部承压强度系数分析82-83
• 3.4 本章小结83-85
• 4 深梁抗剪承载力的理论预测85-96
• 4.1 引言85
• 4.2 基于规范推荐公式的深梁受剪承载力计算85-89
• 4.2.1 规范推荐的深梁受剪承载力计算公式85-87
• 4.2.2 规范预测值与RC深梁试验值的比较87-88
• 4.2.3 规范预测值与RUHTCC试验值的比较88-89
• 4.3 基于拉杆-压杆理论的RC深梁受剪承载力计算模型89-93
• 4.3.1 计算公式汇总89-92
• 4.3.2 理论预测值与RC深梁试验值的比较92-93
• 4.4 RUHTCC深梁受剪承载力计算公式93-95
• 4.5 本章小结95-96
• 结论96-99
• 展望99-100
• 参考文献100-105
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况105-106
• 致谢106-107

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李庆华;周宝民;黄博滔;徐世p，

本文编号：1041256