【摘 要】
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超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）凭借其优越的力学性能和耐久性,推动着土木工程结构向轻、薄、大跨方向发展。与普通混凝土相比,UHPC的突出优势之一是其优异的抗拉性能,从结构层面看,UHPC的抗拉性能受试件尺寸的影响,从材料层面看,UHPC的抗拉性能受基体材料和钢纤维特性的影响,为探究UHPC的轴拉性能、弯拉性能以及其换算关系,本文主要完成了以
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超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）凭借其优越的力学性能和耐久性,推动着土木工程结构向轻、薄、大跨方向发展。与普通混凝土相比,UHPC的突出优势之一是其优异的抗拉性能,从结构层面看,UHPC的抗拉性能受试件尺寸的影响,从材料层面看,UHPC的抗拉性能受基体材料和钢纤维特性的影响,为探究UHPC的轴拉性能、弯拉性能以及其换算关系,本文主要完成了以下工作:（1）本文从结构层面出发,对3种不同厚度的狗骨头形状试件开展直接拉伸试验,研究UHPC轴拉应力、应变、裂缝之间的关系,结果表明:随着试件厚度从100mm减小到30mm,UHPC的抗拉强度略有提高,应变能力显著降低,应变软化速率增加,较薄UHPC试件限制裂缝发展的能力更强,平均裂缝数量更多。（2）以钢纤维长度为变量,研究钢纤维特性对UHPC轴拉性能的影响,结果表明:在试件厚度、钢纤维掺量和直径均相同的情况下,UHPC的抗拉强度随着钢纤维长度的增加而略有降低,应变能力则显著提高,长纤维比短纤维更能有效限制宏观裂缝的发展。（3）进而深入材料层面,对定向浇筑UHPC平板试件开展无损检测、破损试验、图像分析,研究平板试件不同位置钢纤维的分布和取向,以及其对UHPC弯拉性能的影响。结果表明:UHPC的流动诱导形成纤维取向效应,钢纤维趋向于平行UHPC流动方向分布,分布趋向均匀,但流动距离的增加会导致局部钢纤维含量略有降低;钢纤维的分布和取向影响着试件的开裂和裂后行为,0°切割试件的弯拉性能优于其他角度切割试件,多元开裂现象明显,裂缝数量较多,45°和90°切割试件弯曲强度的降幅分别超过了25%和50%,引入纤维取向系数对模制试件的弯曲强度进行折减,以准确反映平板试件不同区域的弯曲强度,全局和局部纤维取向系数分别为1.18和2.51;通过图像分析验证了纤维取向效应的存在,0°切割试件截面纤维数量最多,纤维密集分布,平均倾斜度最小。（4）在试验的基础上,通过逐点反分析方法将四点弯曲试验、三点弯曲试验结果换算成UHPC应力-应变关系、应力-裂缝宽度关系,与直接拉伸试验结果吻合较好,验证了换算关系的可行性,并将平板试件破损试验结果换算成UHPC应力-应变关系,其相对关系基本符合不同角度全局纤维取向系数关系。
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