hrb500钢筋预应力超高性能混凝土梁受力性能研究

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1、中文图书分类号：TU377密级：公开UDC：624学校代码：10005博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：HRB500钢筋预应力超高性能混凝土梁受力性能研究论文作者：徐海宾学科：土木工程指导教师：邓宗才论文提交日期:2015年6月UDC：624学校代码：10005中文图书分类号：TU377学号：B201004015密级：公开北京工业大学工学博士学位论文题目：HRB500钢筋预应力超高性能混凝土梁受力性能研究英文题目：RESEARCHONTHEPERFORMANCEOFHRB500BARSREINFORCEDPRESTRES

2、SEDULTRA-HIGHPERFORMANCECONCRETEBEAMS论文作者：徐海宾学科专业：土木工程研究方向：结构工程申请学位：工学博士指导教师：邓宗才所在单位：建筑工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

3、签名：徐海宾日期：2015年6月3日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：徐海宾日期：2015年6月3日导师签名：邓宗才日期：2015年6月3日摘要摘要超高性能混凝土（UltraHighPerformanceConcrete，简称UHPC）是一种新型水泥基复合材料，具有较高的力学性能和良好的耐久性，在土木工程领域具有广阔的应用前景，然而目前对

4、其结构受力性能缺乏足够的研究。HRB500级钢筋是一种新型热轧带肋钢筋，具有较高的强度和良好的延性，工程中采用HRB500钢筋具有节省钢筋用量、方便钢筋布置等优点。将UHPC和HRB500钢筋结合起来，可以充分发挥二者的优良性能，达到减轻混凝土结构的自重、简化钢筋布置、增大结构跨越能力、增加结构耐久性的目的。本文对HRB500钢筋UHPC梁进行了系列试验研究和理论分析，探讨了HRB500钢筋和UHPC材料的适配性，对UHPC梁的受力性能和设计计算理论进行了研究。主要研究内容如下：（1）完成了UHPC抗压强度、抗拉强度、抗折强度等基本力学性能试验，分

5、析了养护方法、振捣方法对UHPC基本力学性能的影响，获得了UHPC轴心受压应力—应变关系曲线的上升段，并拟合了轴心受压应力—应变曲线上升段的方程。试验表明：UHPC的峰值压应力对应的压应变远高于普通混凝土，接近-63000×10。UHPC开裂后裂缝间的钢纤维承担拉应力，轴拉应力随裂缝宽度的增大和裂缝间钢纤维的拔出而逐渐减小。（2）完成了6根后张法预应力UHPC简支梁的抗弯性能试验。对试验梁的受力过程、裂缝分布形态及发展情况、荷载—挠度曲线特征以及破坏模式进行了详细的阐述和分析。试验表明：HRB500钢筋与UHPC梁适配良好，UHPC梁弯曲裂缝细而密

6、，正常使用极限状态下试验梁最大裂缝宽度不大于0.15mm，试验梁位移延性系数均大于3。根据试验建议了UHPC轴拉及轴压应力-应变关系曲线并给出了相应的方程；计算UHPC梁开裂弯矩时，考虑钢纤维对受拉区塑性发展程度的增强作用，引入抗裂修正系数对《预应力及钢筋混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中开裂弯矩计算公式进行了修正，修正后计算结果与试验值吻合较好。计算裂缝宽度时，考虑钢纤维的增韧阻裂作用，引入裂缝修正系数对《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中计算最大裂缝宽度的公式进行了修正，修正后计算值与试验值吻合良好；建立了UHPC

7、梁极限承载力计算公式，理论计算值与试验值吻合良好，可作为UHPC梁理论分析和设计的参考。（3）完成了9根UHPC梁的抗剪性能试验研究。试验表明：随剪跨比的增大，试验梁破坏形式从斜压破坏逐渐转向剪压破坏、斜拉破坏；受剪斜裂缝细而密，正常使用极限状态下最大斜裂缝宽度不大于0.2mm；HRB500钢筋作箍筋时，其高强性能可以得到充分发挥；影响抗剪承载力的主要因素包括剪跨比、预加力、I北京工业大学博士学位论文配箍率等。根据UHPC梁抗剪试验推导了UHPC梁开裂剪力和正常使用极限状态下最大斜裂缝宽度的计算公式；利用现有规范对UHPC的抗剪承载力进行了计算，计

8、算结果表明现有规范计算结果过于保守；在修正压力场理论的基础上，考虑梁上部受压区混凝土和下部受拉区骨料咬合力、钢纤维有效拉力