超高韧性水泥基复合材料在高性能建筑结构中的基本应用

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 超高韧性水泥基复合材料基本性能 3

1.2.1 超高韧性水泥基复合材料基本力学性能和材料特性 5

1.2.2 超高韧性水泥基复合材料的耐久性 17

1.2.3 具有特殊制备工艺和特殊性能的超高韧性水泥基复合材料 32

1.3 超高韧性水泥基复合材料在高性能建筑结构中的应用研究简介 41

1.3.1 作为混凝土保护层提高耐久性 41

1.3.2 用于无伸缩缝桥面板的连接板等承受大变形构件 42

1.3.3 作为耗能材料提高结构抗震性 44

1.3.4 新型结构形式 54

1.3.5 结构物的修复 55

1.4 本书主要内容和目的 60

第2章 纤维编织网增强超高韧性水泥基复合材料试验研究 63

2.1 引言 63

2.2 试验过程 64

2.2.1 试验材料 64

2.2.2 试验方案 65

2.2.3 试件制作和试验方法 65

2.3 等效弯曲应力-跨中挠度曲线 70

2.4 开裂形态分析 76

2.5 拔出试验分析 81

第3章 钢筋增强超高韧性水泥基复合材料（RUHTCC）受弯构件理论计算模型 86

3.1 引言 86

3.2 材料力学模型与基本假定 87

3.2.1 材料力学模型 87

3.2.2 基本假定 89

3.3 RUHTCC构件正截面受弯承载力计算模型 89

3.3.1 RUHTCC构件正截面受弯过程分析 89

3.3.2 RUHTCC适筋构件正截面受弯弯矩-曲率关系 94

3.3.3 RUHTCC受弯构件挠度验算 97

3.3.4 RUHTCC受弯构件延性指标 97

第4章 钢筋增强超高韧性水泥基复合材料（RUHTCC）长梁试验研究及结果分析 99

4.1 引言 99

4.2 试件制备 99

4.2.1 试验材料 99

4.2.2 试件形式 100

4.2.3 试件浇筑 101

4.3 试验过程 101

4.4 理论计算模型的试验验证及讨论 102

4.4.1 平截面假定应用于RUHTCC梁计算分析的试验验证 102

4.4.2 钢筋与UHTCC变形协调的验证 104

4.4.3 起裂荷载的确定 106

4.4.4 理论计算模型的验证 107

4.5 纵筋配筋率对长梁弯曲性能的影响 116

4.6 RUHTCC梁与钢筋混凝土梁的比较 117

4.7 裂缝控制 118

第5章 钢筋增强超高韧性水泥基复合材料（RUHTCC）受弯构件简化计算及影响因素分析 125

5.1 引言 125

5.2 简化计算方法 125

5.2.1 弯矩 125

5.2.2 曲率延性系数 128

5.2.3 变形 130

5.2.4 界限配筋率 132

5.2.5 最小配筋率 133

5.3 RUHTCC适筋梁影响因素分析 134

5.3.1 几何尺寸 134

5.3.2 材料参数 141

5.3.3 纵筋配筋率 144

5.4 RUHTCC受弯构件设计建议 146

第6章 超高韧性复合材料控裂功能梯度复合梁（UHTCC-FGC）弯曲性能理论分析 147

6.1 引言 147

6.2 基本假定 148

6.3 UHTCC-FGC梁正截面受弯阶段分析 150

6.3.1 第一阶段：弹性阶段 150

6.3.2 第二阶段：起裂后至钢筋屈服的带裂缝工作阶段 152

6.3.3 第三阶段：钢筋开始屈服至截面破坏阶段 157

6.4 起裂、屈服及极限状态承载力计算 158

6.4.1 起裂时承载力计算 158

6.4.2 钢筋屈服时承载力计算 159

6.4.3 极限承载力计算 159

6.5 UHTCC-FGC梁正截面受弯弯矩-曲率关系的确定 160

6.6 截面延性指标 161

6.7 UHTCC-FGC梁挠度验算 161

第7章 超高韧性复合材料控裂功能梯度复合梁（UHTCC-FGC）四点弯曲试验研究 162

7.1 引言 162

7.2 试验过程 162

7.2.1 试验材料 162

7.2.2 试件设计 163

7.2.3 试件制备 164

7.2.4 加载方案 164

7.3 钢筋与UHTCC（或混凝土）的变形协调性 165

7.4 弯矩-曲率与荷载-跨中挠度关系试验曲线 166

7.5 UHTCC控裂功能梯度复合梁与普通钢筋混凝土梁的对比 173

7.6 裂缝发展与裂缝宽度控制 174

7.6.1 起裂荷载的确定 174

7.6.2 裂缝宽度发展与开裂形态 176

7.7 控裂功能梯度复合梁中UHTCC最佳厚度分析 186

第8章 超高韧性水泥基复合材料在高性能建筑结构中的发展前景 189

参考文献 191

附录 主要符号含义 205