论文部分内容阅读
超高性能水泥基复合材料（英文简写：UHPCC）具有优异的力学性能和极高的耐久性能，是一种高强度(抗压强度一般大于100Mpa)、高韧性、高工作性能的最新一代高性能水泥基复合材料。将UHPCC制成薄壁管槽结构，在施工阶段作为施工模板，在结构服役阶段成为永久模板并成为提高结构整体耐久性的多功能防护板，形成的新型结构成为UHPCC多功能永久模板叠合结构。另外，该新型结构不仅发挥了UHPCC高耐久性的特点，同时可以承担部分结构抗力，形成的结构体系具有装配整体式快速施工特点，符合建筑产业化的发展要求。本文主要研究了UHPCC管叠合墩柱结构、UHPCC非封闭管叠合梁等两类典型高性能叠合结构的性能研究。论文首先分析了UHPCC圆截面叠合墩柱的破坏机理，通过求解圆截面叠合墩柱结构对应的UHPCC永久模板开裂轴向应变，建立结构正常使用极限状态下的承载力计算公式。在规范建议公式的基础上，考虑了UHPCC永久模板的环箍效应，给出适合工程设计的UHPCC管叠合墩柱的承载力极限状态设计简化公式。通过数值模拟的验证表明，所建立的计算方法相对合理。结合规范中圆截面偏压柱计算规定，提出了UHPCC管叠合柱的计算方法。在UHPCC非封闭管叠合梁的受弯性能分析中，理论解析解是通过梁截面平衡原理，求出叠合梁的抗弯承载力，并基于现有规范计算方法给出便于工程应用的简化近似公式。在UHPCC非封闭管叠合梁抗剪破坏分析中，结合国家现行规范，基于数值结果和回归分析，提出了考虑剪跨比影响的UHPCC非封闭管叠合梁的简化抗剪强度计算方法。此外，论文通过数值模拟，分析了UHPCC非封闭管叠合梁在抗扭以及弯剪扭复合作用下的结构性能和破坏机理。通过与同等截面普通钢筋混凝土受力构件承载力对比分析，UHPCC多功能永久模板可较大幅度提高结构的承载力，尤其是对受扭和弯剪扭复合受力构件，可使承载力提高近1倍。通过与同等承载力的普通钢筋混凝土受力构件对比，表现UHPCC管叠合结构截面积得到一定减少，工程材料的节省、结构耐久性的提高、结构后期维护成本的降低，以及装配整体式快速施工等多方面优势，使得UHPCC管多功能永久模板结构具有较好的发展应用前景。