季文玉，李旺旺，王 玨

(交通基礎(chǔ)設(shè)施安全風(fēng)險(xiǎn)管理交通運(yùn)輸部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京交通大學(xué))，北京 100044)

預(yù)應(yīng)力RPC-NC疊合梁抗彎延性試驗(yàn)分析

季文玉，李旺旺，王 玨

(交通基礎(chǔ)設(shè)施安全風(fēng)險(xiǎn)管理交通運(yùn)輸部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京交通大學(xué))，北京 100044)

為有效推動(dòng)高性能材料在現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用以滿足快速發(fā)展的高速鐵路技術(shù)，本文設(shè)計(jì)并制作了10根預(yù)應(yīng)力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)疊合梁和1根預(yù)應(yīng)力純NC梁，通過試驗(yàn)方法研究了高性能材料RPC在梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用后疊合梁的抗彎延性性能，并以疊合梁跨中位移延性系數(shù)進(jìn)行描述.試驗(yàn)主要考慮了RPC高度、預(yù)應(yīng)力比率、NC等級(jí)等因素對(duì)疊合梁抗彎延性的影響.研究結(jié)果表明：隨著RPC高度的增加，疊合梁截面配筋指數(shù)降低，抗彎位移延性系數(shù)增大；隨著鋼絞線根數(shù)的增多，預(yù)應(yīng)力比率增大，位移延性系數(shù)相應(yīng)增大；疊合梁上部NC等級(jí)提高后，脆性破壞特征并不明顯，抗彎位移延性系數(shù)增大.由于RPC材料優(yōu)異的力學(xué)性能以及鋼纖維的作用提高了疊合梁在出現(xiàn)峰值荷載后的變形能力，使得其抗彎位移延性要明顯優(yōu)于純NC梁，可見RPC材料在擁有高強(qiáng)度的同時(shí)具有良好的延性特征.同時(shí)以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，擬合出適用于預(yù)應(yīng)力RPC-NC疊合梁抗彎位移延性系數(shù)的計(jì)算公式.

活性粉末混凝土；普通混凝土；疊合梁；配筋指數(shù)；預(yù)應(yīng)力比率；位移延性

隨著中國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，高速與重載鐵路逐漸成為交通運(yùn)輸發(fā)展的兩大方向，這就對(duì)橋梁工程建設(shè)的要求愈加嚴(yán)格.近年來，橋梁跨度不斷增大，鐵路列車軸重也不斷增加，新型高性能材料的合理應(yīng)用成為解決工程難題的關(guān)鍵.

活性粉末混凝土(RPC)是一種新型高性能材料[1-2]，自其出現(xiàn)便引起了工程界研究人員的關(guān)注[3-5].RPC有著超高的力學(xué)性能和耐久性，是現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)理想的工程材料，被陸續(xù)應(yīng)用于眾多鐵路、公路項(xiàng)目中[6-7].但由于其制作工藝相對(duì)復(fù)雜，大部分構(gòu)件仍處于工廠預(yù)制階段，另一方面，由于其造價(jià)相對(duì)較高，導(dǎo)致RPC尚未被大規(guī)模應(yīng)用.

高韌性工程水泥復(fù)合材料(ECC)被徐世烺等[8]進(jìn)一步發(fā)展為超高韌性復(fù)合材料(UHTCC)，并深入研究了其基本力學(xué)性能和在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用.Maalej等[9]首次提出將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋兩側(cè)各一倍保護(hù)層厚度范圍內(nèi)替換為UHTCC這一理念，并對(duì)一根功能梯度復(fù)合梁進(jìn)行了研究.然而該種復(fù)合梁的最優(yōu)組合形式、設(shè)計(jì)理論及受力性能尚未進(jìn)行深入研究.文獻(xiàn)[10-11]在對(duì)UHTCC材料性能充分研究基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了多重微細(xì)裂縫的穩(wěn)態(tài)開裂，對(duì)于結(jié)構(gòu)非線性變形、提高韌性和抵抗裂縫有著顯著貢獻(xiàn).為控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度，提高其在惡劣環(huán)境下的耐久性，并獲得較高的性能成本比，使用UHTCC替代鋼筋混凝土受拉區(qū)的部分混凝土，并針對(duì)其受力性能進(jìn)行了深入的理論和試驗(yàn)研究.試驗(yàn)結(jié)果表明，該疊合梁不僅能夠提高承載力，而且能夠有效控制裂縫寬度，極大提高結(jié)構(gòu)的耐久性.

由于RPC材料的高強(qiáng)度，高彈模以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密的特性，在梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用能夠在提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、減小結(jié)構(gòu)截面的同時(shí)提高梁的抗裂性和耐久性.本文在梁結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)應(yīng)用RPC，充分發(fā)揮RPC良好的力學(xué)性能和抗裂性，將普通混凝土(NC)應(yīng)用于梁的上部，發(fā)揮其良好的抗壓性能.該新型結(jié)構(gòu)形式在充分發(fā)揮二者優(yōu)勢的同時(shí)降低了造價(jià)，并且充分利用了二者同為混凝土基材的粘結(jié)性能[12]，將原光圓箍筋替換為具有抗剪和抗拉拔能力的螺紋鋼筋，以滿足疊合面抗剪和撕裂的要求.該新型結(jié)構(gòu)整體受力性能好，克服了預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)整體性不強(qiáng)，抗震性能受到影響的問題.由于RPC材料的加入可大大提高疊合梁抵抗開裂的能力，更加有效保護(hù)梁底鋼筋，從而延長構(gòu)件的使用壽命.疊合梁預(yù)制部分在工廠預(yù)制，機(jī)械化程度高，工藝完善，有利于提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量和節(jié)約材料成本，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的環(huán)保節(jié)能有重要意義.疊合結(jié)構(gòu)下部預(yù)制完成后，在施工過程中可兼做模板使用，減少支模工作量，提高施工效率，降低施工成本，對(duì)于高空作業(yè)施工尤為重要.

但是隨著新型材料強(qiáng)度的提高，其脆性破壞特征愈加顯著，不符合當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延性破壞的理念.橋梁結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用過程中不僅要有足夠的強(qiáng)度和剛度，在遇到碰撞、超載和地震等偶然荷載時(shí)還要具備足夠的變形能力以滿足必要的延性要求[13].本文擬對(duì)預(yù)應(yīng)力RPC-NC疊合梁的抗彎延性性能進(jìn)行試驗(yàn)研究.針對(duì)提出的新型RPC-NC疊合梁的抗彎延性性能，共制作了11根試驗(yàn)梁，其中9根試驗(yàn)梁主要研究RPC高度和預(yù)應(yīng)力比率的影響，其余2根為對(duì)照梁，用于對(duì)照不同NC強(qiáng)度和純NC梁與疊合梁的區(qū)別.本文擬通過靜載試驗(yàn)研究RPC高度、預(yù)應(yīng)力比率、NC強(qiáng)度等因素對(duì)疊合梁延性性能的影響，在試驗(yàn)基礎(chǔ)上探究預(yù)應(yīng)力RPC-NC疊合梁抗彎延性計(jì)算方法.

1 試驗(yàn)概況

1.1 模型梁設(shè)計(jì)

本文以鐵路標(biāo)準(zhǔn)2101號(hào)跨度32 m T形梁為原型進(jìn)行縮尺設(shè)計(jì)，依據(jù)相似理論模擬原型梁應(yīng)力狀態(tài)，模型梁全長4.4 m，試驗(yàn)跨度4.0 m，剪跨段長度1.5 m，中間純彎段1.0 m.模型梁均采用后張法預(yù)應(yīng)力施工，在梁的一端預(yù)埋振弦穿心式壓力傳感器，全程監(jiān)測鋼絞線張拉力的變化.模型梁設(shè)計(jì)主要考慮RPC高度、配筋指數(shù)、預(yù)應(yīng)力比率、NC強(qiáng)度等級(jí)等因素的影響，試驗(yàn)梁參數(shù)見表1，其中，配筋指數(shù)w=(Apfpy+Asfy)/fcbh0，預(yù)應(yīng)力比率i=Apfpy/(Apfpy+Asfy)，其中fpy取鋼絞線實(shí)測屈服強(qiáng)度，fy取鋼筋實(shí)測屈服強(qiáng)度，見表3. 圖1展示了模型梁截面，試驗(yàn)梁截面具體尺寸見圖1(a)，鋼絞線在模型梁梁底通長布置，鋼筋及鋼絞線布置見圖1(b)，其中預(yù)應(yīng)力鋼絞線孔道直徑為50 mm.

圖1 模型梁截面(mm)

1.2 模型梁制作及材性試驗(yàn)

模型梁在中鐵六局豐臺(tái)橋梁廠內(nèi)施工完成.施工過程中先進(jìn)行鋼模板制作和模型梁鋼筋籠綁扎，然后澆筑RPC并進(jìn)行高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)，RPC養(yǎng)護(hù)完成后澆筑NC，之后進(jìn)行整體澆水養(yǎng)護(hù)7 d，最后進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，見圖2.

圖2 自然養(yǎng)護(hù)中的模型梁

試件編號(hào)NC等級(jí)縱向鋼筋RPC高度/mm預(yù)應(yīng)力比率i配筋指數(shù)w有效張拉應(yīng)力σpe/MPaS50-2-290C50225+1222900．4570．2421353S50-2-360C50225+1223600．4570．2141411S50-2-430C50225+1224300．4570．1951350S50-3-290C50220+1162900．6690．2761162S50-3-360C50220+1163600．6690．2621136S50-3-430C50220+1164300．6690．2451175S50-4-290C501162900．9140．3231230S50-4-360C501163600．9140．2791208S50-4-430C501164300．9140．2421226S70-3-360C70220+1163600．6690．2301171SNC50-3-0C50220+11600．6690．5051118

注：試件編號(hào)中間數(shù)字代表鋼絞線根數(shù)，末尾數(shù)字代表RPC高度.

模型梁制作過程中，預(yù)留每根梁的RPC與NC立方體抗壓試塊、軸心抗壓試塊和抗折試塊，與模型梁同條件養(yǎng)護(hù).不同直徑的梁底縱向鋼筋和鋼絞線預(yù)留相應(yīng)的軸拉試件.材性試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)于表2、3.

表2 RPC和NC實(shí)測力學(xué)性能

表3 鋼筋及鋼絞線實(shí)測力學(xué)性能

1.3 試驗(yàn)加載方案

試驗(yàn)采用四點(diǎn)對(duì)稱彎曲分級(jí)加載，荷載通過2 000 kN千斤頂施加，由位于分配梁下的壓力傳感器測量施加荷載的大小，采用逐級(jí)加載方式，加載速度為4 kN/s，每級(jí)持荷時(shí)間為10 min，直至模型梁破壞.跨中梁底設(shè)置位移傳感器測量模型梁在試驗(yàn)過程中的撓度值，加載裝置見圖3.

1.4 試驗(yàn)結(jié)果

圖4為典型疊合梁與NC對(duì)照梁荷載-位移曲線對(duì)比，由圖4可知疊合梁與NC梁發(fā)展趨勢相似，在受彎過程中開裂、屈服特征明顯，普通鋼筋屈服后進(jìn)入屈服階段，隨后由于鋼絞線應(yīng)力繼續(xù)增大，模型梁承載力繼續(xù)增大，最終由于梁頂?shù)幕炷翂核槠茐暮奢d出現(xiàn)驟減.模型梁破壞后，鋼絞線并未斷裂，在減荷過程中，梁體均有明顯回彈現(xiàn)象，疊合梁在破壞后仍具有一定殘余承載能力.11根模型梁的屈服荷載Py、屈服位移Δy、極限荷載Pu、極限位移Δu、位移延性系數(shù)μΔ總結(jié)于表4.

表4 疊合梁抗彎延性試驗(yàn)參數(shù)

Tab.4 Experimental parameters of flexural ductility of composite beams

試件編號(hào)Py/kNPu/kNΔy/mmΔu/mmμΔS50-2-290607．48845．6117．3542．522．451S50-2-360605．21867．3018．4449．652．693S50-2-430610．57866．7019．5058．913．021S50-3-290608．37849．3019．8755．512．795S50-3-360606．42873．6017．8451．972．913S50-3-430600．28851．0018．8857．223．031S50-4-290573．31790．0017．3548．482．794S50-4-360567．20774．1018．9557．833．052S50-4-430575．21787．4019．3366．743．453S70-3-360614．00816．4017．6455．093．123SNC50-3-0594．74731．2023．2844．231．900

圖3 模型梁加載裝置(mm)

圖4 典型疊合梁荷載-位移曲線

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 抗彎位移延性系數(shù)

構(gòu)件的延性是指在承受荷載或其他作用下進(jìn)入非線性狀態(tài)后，在承載力沒有明顯降低情況下的變形能力[14]，抗彎構(gòu)件通常采用跨中位移延性系數(shù)來描述.由于梁底受拉區(qū)同時(shí)配有預(yù)應(yīng)力鋼絞線和普通鋼筋，因此選用普通鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)梁的跨中撓度作為屈服位移；由于試驗(yàn)梁破壞后鋼絞線并未斷裂，在減荷過程中存在明顯回彈力，因此取用抗彎承載力下降至極限承載力80%時(shí)對(duì)應(yīng)的跨中撓度作為極限位移[15]，見圖5.

圖5 疊合梁荷載-位移曲線

2.2 配筋指數(shù)對(duì)位移延性系數(shù)的影響

相同鋼絞線根數(shù)，不同RPC高度情況下疊合梁荷載-撓度曲線及相應(yīng)位移延性系數(shù)見圖6.

圖6 配筋指數(shù)與位移延性系數(shù)關(guān)系

Fig.6 The relationship of reinforced index and displacement ductility ratio

鋼絞線和普通鋼筋配筋率相同的情況下，隨著RPC高度的增加，由配筋指數(shù)計(jì)算公式w=(Apfpy+Asfy)/fcbh0可知，其梁截面配筋指數(shù)降低.試驗(yàn)得出各疊合梁抗彎延性系數(shù)，見圖6(b)，可知隨著RPC高度的增加，配筋指數(shù)降低，延性系數(shù)增大.由圖6(a)可明顯看出，隨著RPC高度的增加，疊合梁在屈服之前各階段位移相差不大；RPC具有極高抗壓強(qiáng)度和一定的抗拉強(qiáng)度，在屈服之后的階段隨著RPC高度的增加，疊合梁中和軸以上材料的抗拉和變形能力也有所增加，疊合梁延性位移增大.由以上試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著RPC高度的增加，疊合梁的延性得到了提高.

2.3 預(yù)應(yīng)力比率對(duì)位移延性系數(shù)的影響

相同RPC高度，不同鋼絞線根數(shù)情況下疊合梁荷載-撓度曲線及相應(yīng)位移延性系數(shù)見圖7.

Fig.7 The relationship of prestress ratio and displacement ductility ratio

由圖7(a)可知，預(yù)應(yīng)力比率對(duì)疊合梁極限撓度影響不大；在達(dá)到極限破壞荷載之后，隨著預(yù)應(yīng)力比率的增大，下降段位移增大.模型梁總體配筋率基本一致，隨著鋼絞線根數(shù)增多，鋼絞線面積增大，普通鋼筋面積減小，普通鋼筋達(dá)到屈服后，鋼絞線應(yīng)力繼續(xù)增大，梁頂NC被壓碎，梁底普通鋼筋和鋼絞線并未斷裂，梁體中鋼絞線作用增大，梁體在破壞后減荷階段變形能力增加.如圖7(b)所示，隨著預(yù)應(yīng)力比率的增大，普通鋼筋面積減小，在破壞后減荷階段梁體變形能力增大，位移延性系數(shù)增大.

2.4 對(duì)照組對(duì)位移延性系數(shù)的影響

對(duì)照組疊合梁荷載-撓度曲線及相應(yīng)位移延性系數(shù)見圖8.由圖8(a)給出的對(duì)照組模型梁荷載-撓度曲線可知，隨著NC強(qiáng)度的提高，極限破壞荷載對(duì)應(yīng)的撓度降低，但極限位移有所提高.可見疊合梁中NC等級(jí)提高后，脆性破壞特征并不明顯，疊合梁的抗彎延性反而增加了；與純NC梁相比，疊合梁不僅提高了極限荷載和極限撓度，普通鋼筋屈服后的延性階段也明顯優(yōu)于純NC梁.對(duì)照組模型梁位移延性系數(shù)結(jié)果見圖8(b)，可見NC等級(jí)提高后，延性系數(shù)有所增加；由于RPC良好的力學(xué)性能和抗裂能力，RPC的加入使得疊合梁的抗彎延性要明顯優(yōu)于純NC梁.

圖8 對(duì)照組與位移延性系數(shù)關(guān)系

Fig.8 The relationship of control specimens and displacement ductility ratio

2.5 本文試驗(yàn)與現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)比

將本文試驗(yàn)得出的結(jié)果與國內(nèi)外最新相關(guān)文獻(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析.文獻(xiàn)[16]研究了不同種類鋼纖維對(duì)超高強(qiáng)混凝土(UHPC)梁延性的影響，其延性系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果為4.04～10.34，比本文試驗(yàn)結(jié)果要大，是由于其配置的普通鋼筋延性要優(yōu)于鋼絞線；文獻(xiàn)[17]將玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP)作為普通混凝土梁的鋼筋并研究其延性性能，由于GFPR筋基本處于線彈性階段，該文獻(xiàn)計(jì)算得出極限位移與使用荷載下位移的比值并定義其為延性變形系數(shù)，由試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得出延性變形系數(shù)為5.30～5.37，比本文試驗(yàn)結(jié)果要大；文獻(xiàn)[18]研究了不同預(yù)應(yīng)力等級(jí)情況下以碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)為預(yù)應(yīng)力筋的鋼筋混凝土梁的延性，延性系數(shù)為1.90～4.10，其中系數(shù)1.9對(duì)應(yīng)張拉應(yīng)力為40%屈服應(yīng)力情況，系數(shù)4.1對(duì)應(yīng)無張拉應(yīng)力情況，其低應(yīng)力情況下延性系數(shù)與本文結(jié)果接近；文獻(xiàn)[19]對(duì)HRB500鋼筋預(yù)應(yīng)力UHPC梁延性進(jìn)行了研究，其中HRB500鋼筋預(yù)應(yīng)力梁延性系數(shù)為3.02～3.70，對(duì)照組HRB335鋼筋預(yù)應(yīng)力梁延性系數(shù)為4.87.其試驗(yàn)組結(jié)果與本文結(jié)果基本一致，是由于全截面UHPC比疊合梁延性好，同時(shí)HRB500鋼筋較本文HRB335鋼筋延性差，二者效應(yīng)相互抵消的結(jié)果.其對(duì)照組的結(jié)果比本文延性系數(shù)大，與本文得出的隨著RPC高度增加延性系數(shù)增大的結(jié)論一致；文獻(xiàn)[20]對(duì)CFRP配筋的RPC梁的延性進(jìn)行了研究，由于CFRP筋為線彈性材料延性較差，其延性系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果為1.36～1.93，遠(yuǎn)小于本試驗(yàn)結(jié)果.

3 位移延性系數(shù)計(jì)算

3.1 位移延性系數(shù)影響因素

由本文第2部分分析可知，疊合梁抗彎位移延性系數(shù)與配筋指數(shù)(RPC高度)和預(yù)應(yīng)力比率密切相關(guān).各試驗(yàn)梁配筋指數(shù)與位移延性系數(shù)的關(guān)系見圖9，由圖9可知在相同預(yù)應(yīng)力比率下的位移延性系數(shù)與配筋指數(shù)呈線性關(guān)系.由以上分析可以確定疊合梁抗彎延性系數(shù)的計(jì)算應(yīng)基于配筋指數(shù)和預(yù)應(yīng)力比率兩個(gè)因素.

圖9 配筋指數(shù)與位移延性系數(shù)關(guān)系

Fig.9 The relationship of reinforced index and displacement ductility ratio

3.2 位移延性系數(shù)計(jì)算

由上文分析可知，疊合梁抗彎延性系數(shù)與配筋指數(shù)和預(yù)應(yīng)力比率相關(guān).因此，根據(jù)疊合梁抗彎延性系數(shù)與二者之間的關(guān)系，首先確定公式為式(1)形式.其中ki、bi是關(guān)于預(yù)應(yīng)力比率的系數(shù)，bw是關(guān)于配筋指數(shù)的系數(shù)，i為預(yù)應(yīng)力比率，w為配筋指數(shù).

μΔ=(ki×i+bi)w+bw.

(1)

基于數(shù)理方法和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)式(1)進(jìn)行擬合，經(jīng)計(jì)算得出ki=14.320，bi=-19.229，bw=5.191.將試驗(yàn)梁及對(duì)照梁的相關(guān)計(jì)算參數(shù)帶入式(1)，得出的計(jì)算值與試驗(yàn)值及其比值見表5.

由表5可知，試驗(yàn)組和對(duì)照組疊合梁計(jì)算誤差均在15%以內(nèi)，S70-3-360計(jì)算誤差為4.8%，對(duì)于高NC等級(jí)的疊合梁該公式依然適用.疊合梁抗彎延性系數(shù)計(jì)算值與試驗(yàn)值之比的平均值為0.975，標(biāo)準(zhǔn)差為0.104，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好.但是對(duì)于純NC梁，計(jì)算值與試驗(yàn)值比值僅為0.169，可見該公式不適用于純NC梁延性的計(jì)算.

表5 抗彎位移延性系數(shù)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值對(duì)比

Tab.5 Comparison of calculation and testing results of flexural displacement ductility ratio

試件編號(hào)iwμΔtμΔcμΔc/μΔtS50-2-2900．4570．2422．4512．1250．867S50-2-3600．4570．2142．6932．4810．922S50-2-4300．4570．1953．0212．7160．899S50-3-2900．6690．2762．7942．5300．906S50-3-3600．6690．2622．9132．6660．915S50-3-4300．6690．2453．0312．8250．932S50-4-2900．9140．3232．7943．2061．147S50-4-3600．9140．2793．0523．4781．140S50-4-4300．9140．2423．4533．7061．073S70-3-3600．6690．2303．1232．9720．952SNC50-3-00．6690．5051．9000．3220．169平均值————0．975標(biāo)準(zhǔn)差————0．104

4 結(jié) 論

1)本文對(duì)10根預(yù)應(yīng)力RPC-NC疊合梁和1根預(yù)應(yīng)力純NC梁荷載-撓度曲線及相應(yīng)的抗彎位移延性系數(shù)進(jìn)行了分析.試驗(yàn)結(jié)果表明，由于RPC材料優(yōu)異的力學(xué)性能提高了疊合梁在出現(xiàn)峰值荷載后的變形能力，使得抗彎位移延性明顯優(yōu)于純NC梁.說明RPC的加入不僅能夠提高梁的承載能力和耐久性，對(duì)于梁體延性的提高也有著十分重要的作用.

2)預(yù)應(yīng)力RPC-NC疊合梁抗彎位移延性系數(shù)與配筋指數(shù)和預(yù)應(yīng)力比率有明顯的相關(guān)性.隨著RPC高度增加，梁截面配筋指數(shù)降低，抗彎位移延性系數(shù)增大；鋼絞線根數(shù)增多，預(yù)應(yīng)力比率增大，位移延性系數(shù)增大；與S70-3-360結(jié)果比較得出，上部NC等級(jí)提高，疊合梁抗彎位移延性系數(shù)增大.

3)疊合梁抗彎位移延性系數(shù)的計(jì)算與配筋指數(shù)和預(yù)應(yīng)力比率密切相關(guān).以二者為變量，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過數(shù)理方法擬合出預(yù)應(yīng)力RPC-NC疊合梁抗彎位移延性系數(shù)的計(jì)算公式.將公式計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行了比較，計(jì)算值與試驗(yàn)值之比的平均值為0.975，標(biāo)準(zhǔn)差為0.104，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好.

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Experiment alanalysis on flexural ductility of prestressed RPC-NC composite beam

JI Wenyu，LI Wangwang，WANG Jue

(Security Risk Management of Transportation Infrastructure (Beijng Jiaotong University)， Beijing 100044，China)

Promoting the application of high performance material in modern bridge structures in order to meet the rapid development of high-speed railway technology, 10 pre-stressed reactive powder concrete (RPC)-normal concrete (NC) composite beams and 1 pre-stressed pure NC beam were designed and fabricated to investigate the flexural ductility of composite beams with the high performance material RPC, which was evaluated by the displacement ductility ratio at mid-span of composite beam. In this paper the effect of the height of RPC, the pre-stress ratio and degree of NC were mainly considered on the flexural ductility of composite beam. The results show that the sectional reinforced index decreases and the flexural displacement ductility ratio increases with the increasing height of RPC. Both the pre-stress ratio and flexural ductility increase with the increasing of steel strand number. The flexural ductility increases with the grade of upper NC as the brittle failure feature is not obvious. The deformation capacity of composite beam after the appearance of peak load increase, and the flexural ductility is significantly better than NC beam because of the excellent mechanical properties of RPC and the effect of steel fibers. It can be observed that the RPC has both high strength and good ductility. The fitting formula to calculate the flexural ductility of composite beams was proposed simultaneously based on the test results.

reactive powder concrete; normal concrete; composite beam; reinforced index; pre-stress ratio; displacement ductility

(編輯 趙麗瑩)

10.11918/j.issn.0367-6234.201606036

2016-06-12

國家自然科學(xué)基金(51278040)； 教育部中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(2014YJS106)

季文玉(1960—)，男，教授，博士生導(dǎo)師

李旺旺，wangwangli@bjtu.edu.cn

TU378.2

A

0367-6234(2017)06-0021-07