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配筋UHPC矩形梁抗扭承载性能试验与计算方法
摘要：
本文以UHPC材料为研究对象，通过试验研究和理论计算探究了配筋UHPC矩形梁的抗扭承载性能。首先介绍了UHPC的特点和优点，重点分析了梁的抗扭力学原理和影响因素，然后分别进行了构件试验和数值模拟分析，得出了UHPC矩形梁的抗扭力学特性和承载能力，验证了理论计算的可靠性，这对于UHPC抗扭承载性能研究和工程应用具有一定的指导意义。
1.引言
随着现代建筑技术不断发展，超高性能混凝土（Ultra-HighPerformanceConcrete，UHPC）因其优异的性能和多样化的应用而备受关注。UHPC材料具有高强度、高韧性、耐久性强等特点，适用于各种建筑结构中的承载构件。其中，UHPC矩形梁在桥梁、建筑、地下工程等领域中得到了广泛应用，但其抗扭性能的研究相对较少，因此需要进行深入的探究。
2.UHPC矩形梁抗扭力学原理
矩形梁的抗扭受力过程主要包括四个阶段：弹性阶段、屈曲阶段、局部破坏阶段和全面破坏阶段。其中，弹性阶段和屈曲阶段是研究UHPC矩形梁抗扭的关键阶段。在弹性阶段中，梁的截面发生弹性扭曲，弹性能力随着扭转角度增加而逐渐降低。当扭转角度超过某一临界值时，进入屈曲阶段，梁开始发生屈曲现象，破坏模式由弯曲破坏转变为扭曲破坏。在这个过程中，梁的抗扭能力急剧下降，很容易引起梁体局部破坏和整体失稳，因此需要对矩形梁的抗扭性能进行深入研究。
3.UHPC矩形梁抗扭性能试验
为了研究配筋UHPC矩形梁的抗扭性能，本研究进行了构件试验。试验使用了自主研制的UHPC材料进行制备，并以混凝土的抗压强度设计了不同剪力跨径比和不同配筋率的矩形梁。试验采用一台五轴扭转试验机，受力端固定在梁的一端，通过旋转试验机使梁沿着垂直于受力端的中心轴线进行扭转。试验过程中测量了梁的变形和扭转角度，同时记录试验过程中的负荷数据。试验结果表明，配筋率的大小和剪力跨径比的大小都会对抗扭承载力产生影响，但是在一定的配筋率范围内，随着剪力跨径比的增大，矩形梁的抗扭承载力呈现出先增大后减小的趋势。
4.UHPC矩形梁抗扭性能数值模拟
为了验证试验结果的可靠性，本研究采用ANSYS软件进行了数值模拟分析。模拟过程中采用了非线性有限元方法对配筋UHPC矩形梁的抗扭承载能力进行了分析。在模拟过程中，采用了混凝土损伤塑性模型和钢筋塑性模型，并通过改变不同参数的值对矩形梁的抗扭能力进行了计算和分析。模拟结果显示，计算值与实验值基本一致，证明了理论计算方法的合理性和可靠性。
5.结论
通过试验研究和理论计算，本文深入探究了配筋UHPC矩形梁的抗扭承载性能，证明在一定的配筋率范围内，矩形梁的抗扭承载力随着剪力跨径比的增大呈现出先增大后减小的趋势。此外，通过数值模拟得到的计算结果证明了理论计算方法的可靠性，为工程实践提供了参考和指导。
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