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钢-普通混凝土组合梁结合钢抗拉与混凝土抗压的力学优点，其更大的刚度、更高的跨越能力与较大的跨高比，使其具有很好的应用前景。然而，组合梁在负弯矩作用下，钢梁受压、混凝土受拉，结构体系在负弯矩区形成薄弱段，负弯矩区混凝土开裂一直是组合梁急需解决的一大问题。
超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Performance Concrete)也称作活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)，是一种具有超高抗拉/压强度的水泥凝聚性材料，研究表明，UHPC在0.05mm宽度裂缝下仍具备抗拉强度，且抗渗性并未因此下降，不超过0.05mm宽度的裂缝对结构耐久性影响可忽略不计。UHPC被公认为是未来极具发展与应用前景的一种新型结构材料，超高的抗拉强度、韧性与应变硬化特性，使其在钢-混组合梁负弯矩区存在着广泛的应用前景。而超高性能混凝土(UHPC)与普通混凝土材料性能的差异(包括：开裂强度、应变硬化效应以及极限抗裂强度)，使得钢-NSC(普通混凝土)组合梁负弯矩区的设计计算方法，在钢-UHPC组合梁中不尽适用，对钢-UHPC组合梁力学性能差异的研究(包括：破坏模式、抗裂承载性能、变形能力以及抗弯承载力)，是该类新型组合梁推广使用的关键所在。
因此，为对比分析钢-UHPC组合梁负弯矩区力学特性的变化，设计了钢-UHPC组合梁负弯矩加载试验，并在试验基础上推导了钢-UHPC组合梁抗弯特征值的理论计算方法。最后，通过Abaqus有限元软件，对钢-UHPC组合梁进行了相应的有限元分析。成果如下：
(1)试验设计了栓钉连接件、高强螺栓连接件、矩形接缝以及T形接缝钢-UHPC组合梁共4类，每1类组合梁设计完全相同的2根。同时，设计1根钢-普通混凝土组合梁用于对比。通过负弯矩单点加载，试验测得钢-UHPC组合梁的破坏形态、开裂特性、界面滑移特性、变形能力、应力-应变曲线以及极限承载能力等，并进行相应的对比分析。
(2)试验结果表明：①钢-UHPC组合梁以及钢-普通混凝土组合梁的最终破坏形态接近，表现为UHPC(NSC)翼板顶部出现若干条裂缝、钢梁腹板以及下翼缘板屈曲。②UHPC的初始开裂荷载相对普通混凝土平均提高3.4倍；对比传统栓钉连接件，高强螺栓连接件进一步提高了钢-UHPC组合梁的抗裂性；接缝的存在削弱了钢-UHPC组合梁的抗裂性，但相对钢-普通混凝土组合梁，其抗裂能力仍得到较大提高。③高强螺栓连接件产生的摩擦滑移，使得组合梁界面相对滑移值最大，较大的滑移导致组合梁的UHPC与钢梁各自在其截面内产生1条中性轴；其次是钢-普通混凝土组合梁，较大的裂缝宽度对其界面滑移产生较大的影响；T形、矩形接缝钢-UHPC组合梁的界面相对滑移接近；栓钉连接件钢-UHPC组合梁因其栓钉焊接、抗裂能力强以及UHPC整体性好，其界面滑移值最小。④相对普通混凝土，UHPC的高抗拉强度降低了钢-UHPC组合梁的延性与转动能力，但组合梁转动刚度得到提高；同时，相对栓钉连接件，采用高强螺栓连接件可有效提高组合梁的延性与转动能力，高强螺栓连接件可替换栓钉连接件，以减小采用UHPC产生的组合梁变形能力降低的幅度。⑤对比栓钉连接件，高强螺栓连接件的摩擦滑移降低了UHPC约束拉应力以及内部钢筋应变，增大了钢梁的应变，使得组合梁的承载力略有降低；相对普通混凝土，UHPC的高抗拉强度极大的提高了组合梁的承载力；同时，因接缝界面为薄弱段，钢-UHPC组合梁承载力略有降低，但相对普通混凝土组合梁，其承载力仍有较大提升。
(3)针对钢-UHPC组合梁负弯矩区的受力特点，提出栓钉连接件与高强螺栓连接件钢-UHPC组合梁(SU-S、SU-B)0.05mm开裂荷载、高强螺栓连接件钢-UHPC组合梁的界面初始滑移荷载以及抗弯承载力的理论计算过程，理论计算值与试验值吻合较好，且抗弯承载力计算方法具有较好的安全系数。
(4)结合已有的建模方法，采用试验中获得的材料基本参数，包括：钢筋、钢梁以及UHPC，通过大型通用有限元分析软件Abaqus，对试验模型进行有限元建模，并在此建模基础上，对试验梁进行了栓钉剪力连接度、钢梁上翼缘开口孔径、高强螺栓预紧力、UHPC翼板厚度以及钢筋直径等有限元参数分析。
超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Performance Concrete)也称作活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)，是一种具有超高抗拉/压强度的水泥凝聚性材料，研究表明，UHPC在0.05mm宽度裂缝下仍具备抗拉强度，且抗渗性并未因此下降，不超过0.05mm宽度的裂缝对结构耐久性影响可忽略不计。UHPC被公认为是未来极具发展与应用前景的一种新型结构材料，超高的抗拉强度、韧性与应变硬化特性，使其在钢-混组合梁负弯矩区存在着广泛的应用前景。而超高性能混凝土(UHPC)与普通混凝土材料性能的差异(包括：开裂强度、应变硬化效应以及极限抗裂强度)，使得钢-NSC(普通混凝土)组合梁负弯矩区的设计计算方法，在钢-UHPC组合梁中不尽适用，对钢-UHPC组合梁力学性能差异的研究(包括：破坏模式、抗裂承载性能、变形能力以及抗弯承载力)，是该类新型组合梁推广使用的关键所在。
因此，为对比分析钢-UHPC组合梁负弯矩区力学特性的变化，设计了钢-UHPC组合梁负弯矩加载试验，并在试验基础上推导了钢-UHPC组合梁抗弯特征值的理论计算方法。最后，通过Abaqus有限元软件，对钢-UHPC组合梁进行了相应的有限元分析。成果如下：
(1)试验设计了栓钉连接件、高强螺栓连接件、矩形接缝以及T形接缝钢-UHPC组合梁共4类，每1类组合梁设计完全相同的2根。同时，设计1根钢-普通混凝土组合梁用于对比。通过负弯矩单点加载，试验测得钢-UHPC组合梁的破坏形态、开裂特性、界面滑移特性、变形能力、应力-应变曲线以及极限承载能力等，并进行相应的对比分析。
(2)试验结果表明：①钢-UHPC组合梁以及钢-普通混凝土组合梁的最终破坏形态接近，表现为UHPC(NSC)翼板顶部出现若干条裂缝、钢梁腹板以及下翼缘板屈曲。②UHPC的初始开裂荷载相对普通混凝土平均提高3.4倍；对比传统栓钉连接件，高强螺栓连接件进一步提高了钢-UHPC组合梁的抗裂性；接缝的存在削弱了钢-UHPC组合梁的抗裂性，但相对钢-普通混凝土组合梁，其抗裂能力仍得到较大提高。③高强螺栓连接件产生的摩擦滑移，使得组合梁界面相对滑移值最大，较大的滑移导致组合梁的UHPC与钢梁各自在其截面内产生1条中性轴；其次是钢-普通混凝土组合梁，较大的裂缝宽度对其界面滑移产生较大的影响；T形、矩形接缝钢-UHPC组合梁的界面相对滑移接近；栓钉连接件钢-UHPC组合梁因其栓钉焊接、抗裂能力强以及UHPC整体性好，其界面滑移值最小。④相对普通混凝土，UHPC的高抗拉强度降低了钢-UHPC组合梁的延性与转动能力，但组合梁转动刚度得到提高；同时，相对栓钉连接件，采用高强螺栓连接件可有效提高组合梁的延性与转动能力，高强螺栓连接件可替换栓钉连接件，以减小采用UHPC产生的组合梁变形能力降低的幅度。⑤对比栓钉连接件，高强螺栓连接件的摩擦滑移降低了UHPC约束拉应力以及内部钢筋应变，增大了钢梁的应变，使得组合梁的承载力略有降低；相对普通混凝土，UHPC的高抗拉强度极大的提高了组合梁的承载力；同时，因接缝界面为薄弱段，钢-UHPC组合梁承载力略有降低，但相对普通混凝土组合梁，其承载力仍有较大提升。
(3)针对钢-UHPC组合梁负弯矩区的受力特点，提出栓钉连接件与高强螺栓连接件钢-UHPC组合梁(SU-S、SU-B)0.05mm开裂荷载、高强螺栓连接件钢-UHPC组合梁的界面初始滑移荷载以及抗弯承载力的理论计算过程，理论计算值与试验值吻合较好，且抗弯承载力计算方法具有较好的安全系数。
(4)结合已有的建模方法，采用试验中获得的材料基本参数，包括：钢筋、钢梁以及UHPC，通过大型通用有限元分析软件Abaqus，对试验模型进行有限元建模，并在此建模基础上，对试验梁进行了栓钉剪力连接度、钢梁上翼缘开口孔径、高强螺栓预紧力、UHPC翼板厚度以及钢筋直径等有限元参数分析。