摘要：基于最大堆积密度理论,研究超高性能混凝土(UHPC)的配合比设计方法.采用修正的Andreasen&Andersen法计算石英砂级配,通过密度试验确定水泥和硅灰的相对质量分数;根据单一变量试配试验确定砂胶质量比、水胶质量比和纤维体积分数,综合考虑抗压强度和工作性能2个因素确定最佳配合比.按最佳配合比制作立方体试件和轴心受拉试件,进行受压和单轴拉伸力学性能试验,研究UHPC受压和单轴受拉力学性能以及纤维体积分数对UHPC单轴受拉力学性能的影响.结果表明:按照最佳配合比制备的UHPC,其抗压强度为116.64~134.85MPa,抗拉强度为4.761~8.504MPa;随着纤维体积分数的增加,抗拉强度和韧性都大幅提高,试件也由脆性破坏转变为韧性破坏.研究成果可以为UHPC在国内的推广应用提供一定参考.

摘要：为研究超高性能混凝土的单轴受压本构关系,分析比较了不同文献提出的超高性能混凝土单轴受压本构方程的异同,建议了统一的超高性能混凝土单轴受压本构方程形式.基于超高性能混凝土单轴受压试验数据,拟合得到计算峰值压应变和弹性模量的经验公式,并提出了超高性能混凝土单轴受压应力-应变曲线上升段参数的计算公式.结果表明:采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中提供的本构方程形式计算超高性能混凝土的单轴受压应力-应变关系是可行的;轴心抗压强度在80~150 MPa范围内,当轴心抗压强度相同时,圆柱体试件对应的峰值压应变较棱柱体高5.0×10^(-4)~7.5×10^(-4),且轴心抗压强度越高两者差异越大;所提的峰值压应变、弹性模量计算公式和应力-应变曲线上升段参数计算公式具有较高的准确性和可靠性,可用于超高性能混凝土结构的工程设计.

摘要：为促进超高性能混凝土(UHPC)深梁的应用,进行了4根以混凝土强度为主要参数的UHPC深梁受剪性能试验,并开展了C40和C80混凝土深梁的对比试验;分析了UHPC深梁的荷载-挠度曲线、破坏模式、钢筋应变、裂缝形态与极限荷载;为探讨现有普通混凝土深梁受剪承载力计算方法是否可用于UHPC深梁,应用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)对6根深梁试件进行了抗剪强度计算。研究结果表明:混凝土强度越大,在相同荷载下深梁的刚度越大,在深梁开裂前的弹性阶段,UHPC试件刚度随钢纤维掺量的增大略有增大;与C40和C80混凝土深梁一样,UHPC深梁裂缝包括弯剪裂缝和腹剪裂缝,当荷载分别为13%~22%和18%~34%极限荷载时,两类裂缝先后出现;UHPC深梁在加载全过程中梁、拱受力机制共存,加载前期梁受力机制起主导作用,后期则拱受力机制起主导作用;UHPC深梁裂缝多而密,发生剪压破坏,在支座上端反拱区不产生裂缝,而C40和C80混凝土深梁出现斜压破坏,且在支座上端反拱区产生裂缝;试验梁受剪承载力随混凝土强度的增大约呈指数式增大,混凝土强度从C40增大到C80、C190时,其受剪承载力分别增大了30.76%和201.92%;采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中方法计算的UHPC深梁受剪承载力与试验值比值的均值为0.89,均方差为0.15,在没有更精确的计算方法之前,该计算方法暂时可用。

摘要：为研究超高性能混凝土功能梯度复合梁(UFGCB)的抗弯承载力,设计6组UFGCB和1组普通钢筋混凝土(RC)梁。通过四点弯曲试验,以超高性能混凝土(UHPC)功能层厚度与UHPC抗拉强度为设计参数,对UFGCB破坏形态、抗弯承载力以及延性进行分析。结果表明:UHPC中纤维桥联作用及纤维拉拔过程中的能量耗散促使UFGCB表现出延性破坏特征。UFGCB的抗弯承载力和延性相较于RC梁试件显著提高,且随UHPC厚度的增加,UFGCB的抗弯承载力逐渐增大,延性先增大后减小。UHPC抗拉强度过高不利于UHPC和混凝土的协同工作能力,会造成UFGCB抗弯承载力的减小和延性降低。依据正截面承载力分析理论,建立UFGCB抗弯承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。

摘要：为了确定低收缩免蒸养超高性能混凝土(UHPC)铺装层的力学性能及其应用于钢桥面的优势,设计制作单U肋梁和多U肋节段模型进行试验,研究低收缩免蒸养UHPC铺装层的静力性能和疲劳性能;结合某大跨钢箱拱桥和钢桁梁斜拉桥,分析UHPC铺装体系应用于公路桥面和铁路桥面的优越性,并研究UHPC铺装层的合适施工时机。结果表明:对于采用低收缩免蒸养UHPC铺装层的正交异性钢桥面板,UHPC的开裂应力达10.79MPa,极限荷载约为14倍设计荷载;在设计使用寿命内,疲劳荷载对桥面结构的劣化效应较小;UHPC铺装层降低了活载作用下钢桥面板的疲劳应力幅,提高了结构疲劳寿命;大跨桥梁采用UHPC铺装层时,UHPC应选择合适的施工时机。

摘要：基于极限平衡理论,并考虑尺寸效应,采用简化的混凝土破坏准则和超高性能混凝土(UHPC)层破坏理论得到了超高性能混凝土-混凝土(UHPC-NC)矩形截面组合梁斜截面抗剪承载能力计算方法.设计了相应的组合梁抗剪试验.试验数据与理论计算结果的对比分析表明,该计算方法既能准确计算组合梁的抗剪承载力,又能有效反映UHPC层、UHPC层内配筋、尺寸效应等各个参数对于UHPC-NC组合梁抗剪承载力的影响.试验结果反映出UHPC层可以大幅提高整体结构的抗剪承载力和延性.

摘要：基于64组超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UHPC)抗压性能试验数据,分别建立了峰值压应变ε0、立方体抗压强度fcu与轴心抗压强度fc之间的关系以及弹性模量Ec与立方体抗压强度fcu的关系;基于复合材料力学,建立了受拉区UHPC等效拉应力;基于平截面假定,建立了UHPC梁正截面受弯承载力计算公式,推导了受压区等效矩形应力图形参数、计算公式,并结合UHPC受压本构确定等效矩形应力图形参数。通过28根试验梁的相关数据,验证UHPC梁正截面受弯承载力计算公式及等效矩形应力图形参数取值的可行性。研究结果表明,等效矩形应力图形参数取值较为合理,梁正截面受弯承载力计算值与试验值吻合良好。

摘要：为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则,考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素,设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验,考察UHPC三轴破坏形态,分析三轴应力-应变关系全曲线,揭示强度和变形性能指标变化规律,提出考虑纤维特征参数的UHPC多轴破坏准则。结果表明:三轴应力状态下UHPC的破坏形态均呈剪切型,围压对裂缝形成与分布影响显著;UHPC三轴受压全过程曲线分为线弹性段、非线性硬化段和应变软化段三部分;施加围压和掺入钢纤维均能显著改善UHPC三轴受压力学性能,当围压从0 MPa增至40 MPa时,峰值应力和峰值应变分别最大增加161.7%和224.7%,当钢纤维体积掺量由0%增至3%以及长径比由30增至80时,峰值应力和峰值应变分别最大增加24.6%和68.6%;聚丙烯纤维可有效提升UHPC的变形能力;围压对UHPC三轴受压力学性能的影响最大,钢纤维的影响次之,聚丙烯纤维的影响最小。基于Willam-Warnke五参数模型建立了UHPC破坏准则,模型预测结果与试验结果吻合较好。

摘要：为了研究钢纤维掺量对超高性能混凝土(UHPC)轴心受拉力学性能的影响,设计、制作了纤维掺量为0%~5%的6组8字型单轴受拉试件,标准养护28d后进行单轴拉伸试验,得到了不同纤维掺量UHPC单轴受拉应力-应变全曲线;分析了钢纤维掺量对UHPC抗拉强度、峰值应变以及受拉韧性的影响.试验结果表明:在不影响UHPC工作性能的前提下,纤维掺量可达到5%,其抗拉强度为8.50MPa,对应的应变为1 619με;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的抗拉强度、峰值应变、抗压强度以及受拉韧性均逐渐提高.最后依据试验数据建立了UHPC单轴受拉本构方程.试验结果可为UHPC材料的工程应用提供参考.

摘要：研究了钢纤维体积分数、膨胀剂种类及掺量对不同尺寸的超高性能混凝土(UHPC)试件28d抗压强度及自成型27h后至180d收缩特性的影响.结果表明:以40mm立方体试件抗压强度为基准,不掺膨胀剂时100mm立方体试件的抗压强度换算系数为0.75~0.80,而掺有膨胀剂的100mm立方体试件抗压强度换算系数为0.74~0.80;UHPC的收缩形式以自收缩为主,约占其总收缩量的87.0%~92.7%,掺加钢纤维能够有效降低其收缩量;试验选用的EA1膨胀剂因水化速率过快,在UHPC收缩测试前已基本完全水化,造成试件内部自干燥作用加强,因此增大了UHPC的收缩量;选用的EA2膨胀剂能与空气中的水蒸气及试件内部的水分发生反应并产生持续的膨胀效果,因此在实际应用时应注意控制其掺量,以保证UHPC的体积稳定性.