活性粉末混凝土受压构件抗震性能及设计方法研究

RPC (Reactive powder concrete) ,with remarkable physical, mechanical and durable properties, is regarded as a next generation cementitious material and a very promising concrete material for wide application in civil engineering. But there are not any systematic and complete stipulations for the seismic design of reinforced RPC structures in the existing relative technical specifications home and abroad, resulting from the lack of systematic and in-depth research on the seismic performance of RPC structures to this day, and seriously restricting the popularization of the ultra-high performance material in engineering. as such, the present project will focus its research on the seismic behavior of reinforced RPC compressive members, a most crucial component for earthquake-resistant structures. including the mix proportion and constitutive models for RPC with ultra-high strength and ductility exclusively for earthquake-resistant structures, experimental study and numerical simulation on the behavior of the members under cyclic loading, the principles and detailing requirements for the seismic design of reinforced RPC compressive members. The final propose is to develop the expected RPC material and rational design methods for the earthquake-resistant RPC members, and establish a reliable basis on the preparation of design specifications for earthquake-resistant RPC structures.

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)以其优异的物理力学性能和耐久性能而被认为是新一代水泥基材料，在土木工程中具有良好的应用前景。但目前因配筋RPC结构的抗震性能缺乏系统深入研究，导致相关结构技术规程中缺少较完善的抗震设计规定，已严重制约这种高性能材料的推广应用。基于此，本项目将系统深入研究RPC受压构件的抗震性能，包括适于抗震结构应用的RPC配制技术及其物理力学性能；往复荷载下配筋RPC受压构件受力性能的试验研究及数值模拟；配筋RPC受压构件抗震设计方法及构造措施等。基于系统的试验研究和理论分析，研发适于抗震结构应用的高强、高延性RPC的配制技术；揭示地震作用下配筋RPC受压构件的受力破坏机理；建立RPC材料和构件的本构模型；提出构件抗震设计的方法、实用公式及合理构造，为相关技术规程的编制和完善及这类高性能构件的工程应用提供可靠依据。

本项目对活性粉末混凝土受压构件的抗震性能进行了系统的研究，提出了相应的设计方法，可供相关设计规范的编制时参考。项目研究共完成论文22篇，其中博士学位论文2篇、硕士学位论文6篇，期刊论文12篇，会议论文2篇；申请发明专利1项。主要成果如下：.（1）明确了微膨胀RPC的配制原理，并提出了配制微膨胀RPC的基本路线。.（2）确定了适合预测普通RPC收缩徐变的规范公式，提出了适用于预测微膨胀RPC收缩徐变的模型。.（3）提出了微膨胀RPC的水化热计算模型，评估了材料水化热计算模型在构筑物温度场中的适用性。.（4）建立不同纤维体积掺量和纤维形状的RPC在单调荷载和重复荷载作用下的轴拉本构方程，并提出了RPC轴拉、弯拉和劈拉强度之间的数学关系。.（5）提出了考虑钢纤维影响的RPC拉压滞回本构模型，将模型嵌入OpenSees平台。.（6）提出了单调及循环往复荷载作用下RPC压弯构件正截面承载力计算方法。.（7）提出了重复和低周往复荷载下RPC压弯构件的抗剪承载力计算公式。.（8）提出了混合配筋RPC柱中CFRP筋的面积替换率建议值。.（9）提出了混合配筋RPC剪力墙中CFRP配筋位置计算公式。.（10）提出了混合配筋RPC剪力墙边缘构件中CFRP筋的面积替换率建议值。.（11）提出了正截面破坏的RPC柱中钢纤维与箍筋的等效计算公式。.（12）提出了RPC剪力墙和RPC柱的轴压比限值建议值。.（13）基于双参数地震损伤模型，提出了RPC受压构件损伤因子的计算公式，并结合试验现象提出了RPC受压构件地震损伤等级的划分标准。