超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)作为一种新型的高性能纤维水泥基复合材料,在拉伸荷载下表现出显著的拉应变硬化性能和优良的裂缝分散能力,在极限拉伸状态下应变能力高达3%以上并且裂缝宽度能够控制在0.1mm以内。基于UHTCC出色的拉伸性能、控裂能力以及非线性变形能力,UHTCC能够广泛用于对限裂、防裂和抗震要求较高的结构中,而且能够用于普通混凝土结构的耐久性修复,具有广阔的应用前景。基于课题组对UHTCC基本性能及应用的研究,本文进一步开展了UHTCC的弯曲和剪切性能研究,主要内容总结如下：(1)通过四点弯曲试验研究了厚度尺寸对UHTCC弯曲性能的影响,结果表明,厚度在100mm范围内,弯曲强度、中和轴高度比和裂缝宽度演变等弯曲性能基本与试件厚度无关,可以认为是UHTCC固有的材料属性。(2)基于ASTMC1609和JCI-SF4方法,提出了改善的韧性评价方法以评价厚度对UHTCC弯曲韧性的影响。本方法引入了一个新的韧性评价因子以及不同厚度试件间的等效挠度转化关系。理论分析与试验研究结果均表明等效挠度转化关系实现了不同厚度试件间韧性对比,对于UHTCC材料,新提议的韧性评价因子与试件厚度无关。(3)基于弯矩-面积方法,建立了四点弯曲荷载作用下跨中挠度的理论解。与实测弯曲变形相比,依据弯曲变形理论解得到的计算值与实测值基本吻合,而依据简化挠度计算公式得到的跨中变形却与实测值相差很远,进一步验证了理论解的合理性。(4)通过跨中集中荷载下的受弯试验研究了钢筋增强UHTCC (RUHTCC)梁的弯剪性能,相比于钢筋混凝土(RC)梁,RUHTCC梁在发生弯曲破坏时仍然表现出出色的裂缝控制能力以及优良的变形及延性性能。然而,发生弯剪破坏的梁在临界主斜裂缝形成之前经历了显著的弯曲屈服变形平台,配筋率达2.28%的RUHTCC梁的跨中变形甚至与配筋率为0.67%的RC梁的变形基本相当。基于截面内力平衡,提出了RUHTCC梁的全开裂截面惯性矩公式,而且基于此公式得到的正常使用极限状态下的最大挠度计算值与实测值符合较好。(5)以剪跨比和配筋率为参数研究了RUHTCC梁的剪切性能,与RC梁相比,RUHTCC浅梁的极限剪切强度约为RC梁的2倍,而RUHTCC短梁的极限剪切强度提高较小(6)通过有腹筋RUHTCC浅梁抗剪试验研究了UHTCC与腹筋的联合抗剪机理,结果表明,横向箍筋约束了UHTCC的变形,从而限制了UHTCC抗剪能力的充分发挥。(7) UHTCC中纤维在斜裂缝间的桥连作用能够有效传递应力,避免了纵筋在开裂位置的应力集中现象,保证了UHTCC与纵筋之间变形协调,从而避免了沿纵筋的劈裂裂缝,呈现稳态的斜裂缝扩展模式。不论剪跨比与配箍率多大,RUHTCC梁均呈现典型的斜多缝开裂形态,在正常使用极限状态下,最大斜裂缝宽度仅为0.1mm,足以满足严酷环境下的裂缝宽度耐久性要求。(8)基于本文与文献报道的试验数据,进行了无腹筋RUHTCC梁的极限剪切强度统计回归,建立了经验计算公式,并与试验结果基本吻合,而且本经验公式还可用于应变软化纤维混凝土梁的极限剪切强度预测。在无腹筋RUHTCC梁极限剪切强度基础上,考虑了箍筋的抗剪贡献以及箍筋与UHTCC联合抗剪折减效应,回归得到了有腹筋RUHTCC梁的极限剪切强度经验公式,并与实测值吻合较好。