活性粉末混凝土-混凝土叠合板组合梁结构性能

本项目拟开展活性粉末混凝土与普通混凝土的叠合板组合梁的结构性能，主要包括极限抗弯承载力、斜截面抗剪强度、界面疲劳失效，以及上翼缘劈裂失效机理等四个失效模式。通过研究RPC-混凝土的界面剪切联接度、界面交互度的定义及其理论表达，利用RPC-混凝土叠合板夹层结构的疲劳挤出实验，确定RPC-混凝土叠合板组合界面疲劳滑移变形规律，确定RPC-混凝土界面的疲劳剪切性能。利用弯矩平衡法，确定RPC-混凝土叠合板组合梁的初裂、极限抗弯承载力。利用上下界准则和桁架拉杆简化模型，分别给出RPC-混凝土叠合梁的斜截面抗剪强度的半解析解答和估算公式。利用叠合原理，确定剪切连接件销栓力引起的叠合板上翼缘的局部和总体的劈裂失效机理，并通过结构实验进行理论模型验证。通过本项目的研究，为建立RPC-混凝土叠合板组合梁结构的工程设计提供科学依据，为其它类型的RPC-混凝土新型组合结构性能的研究奠定理论基础。

超高性能混凝土以其较高的力学性能、工作性能和耐久性能，在轻质、高强、耐久的新型结构及其体系设计中具有重要的应用前景，装配整体式工程结构是超高性能混凝土的主要应用形式，其中超高性能混凝土叠合板组合梁相对于传统的普通混凝土叠合板组合梁、钢-混凝土叠合板组合梁结构件，由于材料的力学性能特点，使得该新型结构件的结构性能分析方法存在较大差异。活性粉末混凝土作为超高性能混凝土的典型国际商业产品，为了避免知识产权争议，近年来在国内外学术界应用越来越少，本项目在后期研究阶段，统一将活性粉末混凝土替代为超高性能水泥基复合材料（UHPCC）。.本项目首先开展了UHPCC的材料变量、养护工艺对材料性能的影响试验，揭示了材料变量、养护工艺对材料性能的影响规律，提出了改进型UHPCC配比设计，在石英砂替代技术方面取得了突破。相对系统地总结了材料的本构关系及其纤维朝向的相关性、材料其他参数、UHPCC叠合构件设计的一般原则、截面设计方法。其次，开展了UHPCC叠合板抗裂、抗弯承载力、变形等结构性能研究，提出了UHPCC高性能叠合板设计技术建议。第三，开展了UHPCC-NC组合梁的抗弯、斜截面抗剪、界面极限抗剪与滑移性能，以及NC翼缘板劈裂失效机理研究。通过UHPCC-NC的界面剪切联接度、界面交互度的研究，给出了其定义及其理论表达，利用UHPCC-NC夹芯挤出试验，揭示了UHPCC-NC组合界面滑移变形规律，建立了UHPCC-NC组合界面两个参量，提出了UHPCC-混凝土组合界面的线弹性变形机理和非线性单元滑移传递累积模型。建立了UHPCC-NC组合梁的初裂、极限抗弯承载力，提出了具有原创性的综合考虑纤维朝向和分布的随机模型，并用于构造UHPCC-NC斜截面抗剪强度的解析解答。此外，利用应变分析方法研究了UHPCC预制梁叠合梁的斜截面抗剪承载力。基于叠加方法，研究了UHPCC-混凝土叠合板在抗剪联接件和外荷载组合作用下的纵向劈裂失效机理，提出的修正对等模型具有一定的创新性。.本项目形成的研究成果将为UHPCC叠合板、UHPCC组合梁的工程设计提供科学依据，为UHPCC叠合柱、悬臂塔架等其它新型叠合结构的设计理论建立提供科学依据，为UHPCC新型结构的应用研究与设计奠定科学基础。