摘要
含粗骨料超高性能混凝土（UHPC-CA）相比普通UHPC而言具有更低造价、更小的自收缩、浆体具有更好的流动性的优势，并且不会显著降低UHPC的力学性能。HRB600级高强度钢筋的使用可以解决钢筋密集排布问题和构件过大问题，它和具有良好抗裂能力的超高性能混凝土共同使用有利于充分发挥两者的优越性。正截面抗弯性能是研究混凝土构件的基础之一，因此开展HRB600级钢筋UHPC-CA梁的正截面抗弯性能试验十分必要。本文以钢纤维形状和掺量为变量制备了4根HRB600级钢筋UHPC-CA适筋梁、1根超筋梁和1根少筋梁，对其正截面抗弯性能进行了研究。并对UHPC-CA的材性、钢筋的基本力学性能进行测试，对纵向钢筋应变、梁表面混凝土应变、荷载挠度曲线和裂缝的开展与发展进行了分析，探讨了钢纤维掺量和形状对梁正截面抗弯性能的影响。最后对HRB600级钢筋UHPC-CA梁正截面抗弯破坏过程中的开裂荷载、极限荷载、挠度、裂缝宽度的实验结果与现有计算方法计算结果进行了比对分析，最后给出了相应的计算公式，并计算得到界限配筋率。得到主要结论如下： （1）钢纤维的形状对UHPC-CA的立方体抗压强度、弹性模量影响不大，对单轴抗拉强度、单轴抗压强度及其峰值应变均有一定影响。在相同体积掺量下，波纹型纤维UHPC-CA的力学性能最优异，端勾型和直线型纤维UHPC-CA力学性能接近。2%波纹纤维UHPC-CA的单轴抗拉强度比2%波纹型和2%直线型UHPC-CA的单轴抗拉强度分别提高5.13%、2.71%；单轴抗压强度分别提高13.71%、12.57%，峰值压应变分别提高14.90%、9.93%。 （2）相较于普通钢筋混凝土梁而言，HRB600级钢筋UHPC-CA梁仍然可以分为适筋梁、超筋梁和少筋梁三类。但是三类试验梁破坏时的裂缝条数远多于同类普通钢筋混凝土梁，在梁达到承载力极限状态时，梁的变形性能显著增大，延性也得到明显提升。钢筋UHPC-CA少筋梁和普通钢筋混凝土少筋梁破坏过程不相同，钢筋UHPC-CA少筋梁开裂以后没有立即破坏，而是由于纤维桥接作用可以继续承担拉力。 （3）本试验范围内，钢纤维形状对HRB600级钢筋UHPC-CA梁开裂荷载和承载力影响不大，各适筋梁的开裂荷载大约是极限荷载的13.6%左右。波纹型纤维和端勾型纤维具有比直线型纤维更好的阻裂作用，随着荷载的增加这种阻裂作用更加明显。 （4）基于实验数据，本文对国内外规范和学者关于开裂荷载、裂缝宽度、刚度、极限承载力的计算方法进行比较分析，最终得到了在HRB600级钢筋UHPC-CA梁正截面抗力过程中的计算方法。本试验所采用的HRB600级钢筋UHPC-CA梁的最大配筋率为5.989%，最小配筋率为0.554%。
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