配筋活性粉末混凝土梁抗剪承載力

鄧宗才，周冬至，程舒鍇

（北京工業(yè)大學(xué)城市與工程安全減災(zāi)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100124）

配筋活性粉末混凝土梁抗剪承載力

鄧宗才，周冬至，程舒鍇

（北京工業(yè)大學(xué)城市與工程安全減災(zāi)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100124）

為掌握高強(qiáng)箍筋活性粉末混凝土（reactive powder concrete，RPC）梁的抗剪性能，通過6根T形梁的抗剪試驗(yàn)，獲得了抗剪承載力試驗(yàn)值，并將試驗(yàn)值與壓力場理論值進(jìn)行了比較，探討了壓力場理論應(yīng)用于RPC梁抗剪分析和承載力計(jì)算存在的問題，充分考慮斜裂縫截面上鋼纖維拉拔阻力的抗剪貢獻(xiàn)，對該理論進(jìn)行了改進(jìn)。并將剪切試驗(yàn)結(jié)果與塑性剪切理論、粘結(jié)滑移理論和法國規(guī)范等進(jìn)行了比較，分析現(xiàn)有抗剪理論的適用條件、存在的問題，這些對揭示RPC梁抗剪破壞機(jī)理、建立承載力計(jì)算理論與設(shè)計(jì)方法有參考價(jià)值。

修正壓力場理論；塑性剪切理論；界面粘結(jié)理論；抗剪強(qiáng)度；活性粉末混凝土

活性粉末混凝土（reactive powder concrete，RPC）是由法國Bouygues試驗(yàn)室于1993年研制出的一種具有超高強(qiáng)度、高耐久性、高韌性的新型水泥基復(fù)合材料，它由石英砂、水泥、硅灰、高效減水劑及鋼纖維等組成。RPC在核工程結(jié)構(gòu)、超高超大結(jié)構(gòu)、防爆及防沖擊結(jié)構(gòu)、抗腐蝕結(jié)構(gòu)以及橋梁等重要工程中顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性和廣闊的應(yīng)用前景。

自RPC問世以來，國內(nèi)外學(xué)者對其強(qiáng)度、韌性、抗?jié)B性、疲勞斷裂、抗沖擊性［1-5］等材料性能進(jìn)行了較多的研究，但關(guān)于抗剪性能的研究較少。美國學(xué)者Jun Xia和Kevin R.M［6］，澳大利亞新威爾士大學(xué)Voo、Foster、Poon［7-8］等進(jìn)行了一系列無腹筋RPC梁的抗剪試驗(yàn)。我國學(xué)者季文玉［9］等進(jìn)行了RPC配腹筋T形梁的抗剪試驗(yàn)，研究了梁剪切破壞形態(tài)和承載力的主要影響因素。國內(nèi)外的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：由于RPC中摻有鋼纖維，不僅提高了承載力，而且也使得梁的剪切破壞機(jī)理與普通混凝土梁不同。如何科學(xué)地解釋RPC梁的剪切破壞全過程和揭示其破壞機(jī)理，建立合理的承載力預(yù)測模型，是目前面臨的主要問題之一。20世紀(jì)80年代加拿大多倫多大學(xué)試驗(yàn)室提出的修正壓力場理論［10］（以下簡稱壓力場理論）開辟了一條研究受剪破壞機(jī)理的新途徑，該理論已被加拿大、美國橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范等采用。壓力場理論與經(jīng)典桁架模型的主要區(qū)別是：壓力場理論針對危險(xiǎn)截面附近的微單元進(jìn)行分析，而古典桁架理論則將梁比擬為桁架。壓力場理論可以分析由開裂到梁破壞的全過程，考慮了開裂后混凝土的抗剪貢獻(xiàn)和裂縫截面骨料咬合作用等。但壓力場理論是針對普通混凝土提出的，未考慮RPC中鋼纖維的抗剪貢獻(xiàn)，因此有必要考慮鋼纖維拉拔阻力對壓力場理論進(jìn)行修正和完善。另外，最近幾年Voo［11］等結(jié)合鋼纖維RPC梁的抗剪性能試驗(yàn)結(jié)果，提出了塑性剪切理論和粘結(jié)滑移理論等，法國規(guī)范也給出了鋼纖維RPC抗剪承載力的計(jì)算公式。需要結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對這些理論模型進(jìn)行綜合比較，發(fā)展適合于鋼纖維RPC梁的抗剪強(qiáng)度理論和承載力計(jì)算方法，為工程應(yīng)用提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)與壓力場理論

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)設(shè)計(jì)了6根活性粉末混凝土T型梁，其中3根無腹筋，分別記為L1、L2、L3；3根有腹筋梁，分別記為L4、L5、L6。梁的截面尺寸相同，如圖1所示。試驗(yàn)梁先養(yǎng)護(hù)靜置自然養(yǎng)護(hù)3 d，然后蒸汽養(yǎng)護(hù)2 d（溫度≥90℃，相對濕度90%以上），最后自然養(yǎng)護(hù)23 d至開始試驗(yàn)。制備RPC所用原材料：P.O 52.5超細(xì)水泥，比表面積600 m2／kg；P.O 42.5普通水泥，比表面積360 m2／kg；S95級?；郀t礦渣，比表面積408 m2／kg；粒徑小于1 mm的石英砂；西卡高效聚羧酸減水劑。直徑0.12 mm、長8mm的I型平直鍍銅鋼纖維；直徑0.21 mm、長13mm的II型平直鍍銅鋼纖維。RPC配合比：超細(xì)水泥236 kg／m3，普通水泥471 kg／m3，礦渣471 kg／m3，石英砂1 070 kg／m3，外加劑1.2%，水膠比0.17，鋼纖維118 kg／m3，其立方體抗壓強(qiáng)度平均值為132 MPa。梁縱筋采用HRB500高強(qiáng)鋼筋，配筋率均為4.69%；有腹筋梁的箍筋采用HRB500鋼筋，配箍率均為0.24%。

圖1 梁的截面尺寸（單位：mm）Fig.1 The section size of beam（unit：mm）

1.2 試驗(yàn)結(jié)果與壓力場理論值的對比

為驗(yàn)證用壓力場理論計(jì)算RPC梁抗剪承載力的適用性，將壓力場理論值與本文3根有腹筋梁的抗剪試驗(yàn)結(jié)果及季文玉等的抗剪試驗(yàn)值［9］進(jìn)行了對比。季文玉的剪切梁為RPC T形梁，剪跨比由2～4；縱筋HRB335，配筋率9.47%～13.573%；箍筋HPB235，配箍率0～0.837%.同時(shí)將試驗(yàn)結(jié)果與我國《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》［12］進(jìn)行了比較.理論值與試驗(yàn)值的比較列于表1。

表1 試驗(yàn)結(jié)果與壓力場理論和《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》比較Table 1 Comparison of the test results with values by compression field theory and“Technical Specification for High-Strength Concrete Structures”

表1中Vc表示壓力場理論中RPC承擔(dān)的剪力；Vs表示箍筋承擔(dān)的剪力；V1為按壓力場理論計(jì)算出的抗剪承載力，V1＝Vs＋Vc；V2表示《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》理論值；Vex為抗剪承載力試驗(yàn)值。

由表1看出，試驗(yàn)值明顯大于壓力場理論和《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的計(jì)算值，試驗(yàn)值與理論值比值的平均值分別為1.894和1.996。如果將壓力場理論直接用于計(jì)算配箍RPC梁抗剪承載力時(shí)誤差較大。

1.3 壓力場理論的完善

由表1試驗(yàn)值與壓力場理論值的對比可知，壓力場理論不能直接用于計(jì)算RPC梁的抗剪承載力，該理論低估了RPC梁的抗剪承載力。分析其原因有：1）壓力場理論是基于普通鋼筋混凝土構(gòu)件抗剪試驗(yàn)得來的，而RPC中含有鋼纖維，當(dāng)梁出現(xiàn)斜裂縫后，裂縫截面上鋼纖維的拉拔阻力，對抗剪有一定貢獻(xiàn)，這部分抗剪作用不能忽略；2）壓力場理論認(rèn)為：當(dāng)發(fā)生剪切破壞時(shí)，梁腹部會出現(xiàn)大量斜裂縫，腹部混凝土承擔(dān)了主要剪力，而忽略了受壓區(qū)混凝土提供的抗剪作用。因此需要根據(jù)RPC材料自身的應(yīng)力-應(yīng)變模型，考慮斜裂縫截面鋼纖維的拉拔阻力，利用裂縫間力的平衡條件、變形協(xié)調(diào)方程、跨越裂縫區(qū)力的平衡等，提出適合配筋RPC梁的壓力場理論。

1.3.1 裂縫間力的平衡

截面剪力由斜拉應(yīng)力f1和斜壓應(yīng)力f2承擔(dān)，f1、f2為平均應(yīng)力值。與普通混凝土不同的是由于鋼纖維的存在，在裂縫處RPC的拉應(yīng)力不為零，RPC開裂后仍可繼續(xù)承擔(dān)拉應(yīng)力。由摩爾圓得到

式中：b為截面寬度，h0為內(nèi)力臂，V為抗剪承載力，θ為斜裂縫與縱筋的夾角。

豎向不平衡力由箍筋承擔(dān)，即

由式（1）、（2）得：

式中：第1項(xiàng)為鋼纖維增強(qiáng)RPC對受剪承載力的貢獻(xiàn)，第2項(xiàng)為箍筋承擔(dān)的剪力。

1.3.2 跨越裂縫的力的平衡

在剪力作用下，實(shí)際出現(xiàn)的斜裂縫比較復(fù)雜，分析時(shí)假定斜裂縫為互相平行的平面，與縱向鋼筋的夾角為θ。當(dāng)剪力較小時(shí)，拉力通過箍筋應(yīng)力的局部增加而穿越裂縫傳遞。當(dāng)剪力達(dá)到一定值時(shí)，裂縫處的箍筋達(dá)到屈服強(qiáng)度。當(dāng)剪應(yīng)力較高時(shí)，跨越裂縫傳遞的拉應(yīng)力要求在裂縫表面產(chǎn)生局部剪應(yīng)力vci。裂縫處和裂縫間的2組應(yīng)力必須相等，如圖2所示，豎向力相等得

由式（4）得平均拉應(yīng)力f1為

式中：fyv為裂縫處箍筋屈服強(qiáng)度，fv為裂縫間箍筋的拉應(yīng)力值，ft為鋼纖維提供的拉拔應(yīng)力。

由式（5）可見，依賴于f1的纖維增強(qiáng)RPC的抗剪貢獻(xiàn)是通過裂縫處骨料咬合作用、纖維的拉拔阻力和跨越裂縫的箍筋應(yīng)力增量而實(shí)現(xiàn)的。

圖2 跨越裂縫傳遞力Fig.2 Cross crack propagation force

1.3.3 應(yīng)變協(xié)調(diào)

據(jù)單元平均應(yīng)變和應(yīng)變摩爾圓，采用應(yīng)變摩爾圓表示的幾何變換建立開裂截面的應(yīng)變協(xié)調(diào)關(guān)系，得到壓桿的傾角為

由材料第一應(yīng)變不變量得到下面關(guān)系：

1.3.4 開裂RPC及鋼筋應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系

開裂后RPC拉應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系［13-14］：

式中：ftc為單軸拉伸初裂應(yīng)力；ftu為軸拉強(qiáng)度；εtc為RPC初裂應(yīng)變；ε0.3為裂縫寬度0.3 mm時(shí)對應(yīng)的拉應(yīng)變，取為梁高；εtu＝為鋼纖維長度。

鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系采用理想彈塑性模型。

將上述的力平衡條件、變形協(xié)調(diào)方程和材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系聯(lián)立起來，構(gòu)成了按壓力場理論求解纖維增強(qiáng)RPC梁抗剪承載力的方程組。解這些方程組可求解出未知的應(yīng)力、應(yīng)變和角度θ，進(jìn)而當(dāng)裂縫處箍筋達(dá)到屈服時(shí)，求得梁的抗剪承載力。

然而上述求解過程較為繁瑣，擬采用已有的優(yōu)化方法解決［15］，為此構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)：

以變量θ和ε1作為優(yōu)化變量使得構(gòu)造的目標(biāo)函數(shù)Z＝0（實(shí)際計(jì)算中足夠小即可）時(shí)，可求出梁抗剪承載力V。表2同時(shí)列出了采用完善后的壓力場理論計(jì)算的抗剪承載力和試驗(yàn)值。表中Vc′表示完善后的修正壓力場理論中RPC承擔(dān)的剪力；Vs′為箍筋承擔(dān)剪力；V1′表示完善后的壓力場理論計(jì)算出的抗剪承載力，V1′＝Vs＋Vc；Vex為試驗(yàn)值。

表2 試驗(yàn)結(jié)果與完善后的修正壓力場理論值的比較Table 2 Comparison of test results with the modified compression field theory

可以由表2看出：1）按完善后的修正壓力場計(jì)算出的抗剪承載力與試驗(yàn)值比較接近，試驗(yàn)與理論值的比值的平均值為1.196，相對于修正之前的1.894有了很大的改善；2）按照完善后的壓力場理論計(jì)算的RPC抗剪貢獻(xiàn)比按原壓力場理論值提高58.4%，修正的壓力場理論考慮了裂縫截面鋼纖維的抗剪貢獻(xiàn)，該理論模型更能反映材料的特性。因此完善后的壓力場理論對于RPC梁比較適用，可用于分析配箍RPC梁的剪切破壞機(jī)制和進(jìn)行承載力計(jì)算。

2 其他抗剪理論

2.1 塑性剪切理論

由于RPC中摻入鋼纖維，顯著提高了RPC梁的變形能力和抗剪能力。當(dāng)RPC梁開裂后，由于眾多鋼纖維的阻裂，使得斜面裂縫擴(kuò)展緩慢，梁的變形具有明顯的塑性變形特征。據(jù)此，澳大利亞新威爾士大學(xué)的Voo等人［7-8］基于上限塑性理論，在裂縫滑移模型的基礎(chǔ)上，考慮了鋼纖維對RPC的增韌，提出了無腹筋RPC梁抗剪承載力計(jì)算公式：

式中：f*c是RPC抗壓強(qiáng)度，b為梁寬度，h為梁高度。x為裂縫的水平投影長度，計(jì)算時(shí)采用試驗(yàn)實(shí)測值。將Voo等人的試驗(yàn)值、塑性剪切理論計(jì)算值列于表3。表中Vpu表示按塑性理論計(jì)算出的抗剪承載力；Vex為試驗(yàn)值。

表3 試驗(yàn)結(jié)果與塑性剪切理論值的比較Table 3 Comparison of test results with the plasticity shear strength theory

由表3看出，試驗(yàn)值與塑性理論計(jì)算值較為接近。雖然塑性剪切理論值與試驗(yàn)值比較接近，平均值為1.102，均方差為0.119，但是在求承載力時(shí)必須先知道斜裂縫水平投影長度x。求解x的方法如下：Voo等人完善了塑性剪切理論［7-8］，先求出RPC開裂時(shí)剪力，即

式中：f*t為鋼纖維RPC抗拉強(qiáng)度。為求解裂縫夾角θ，Voo等人假定RPC梁的開裂剪力Vcr和極限承載力Vu相等，聯(lián)立式（10）和式（11）得：

解等式（12），求出x值，進(jìn)而求出裂縫夾角θ，將θ理論值和試驗(yàn)值列于表4。

表4 θ理論值與試驗(yàn)值的比值Table 4 Comparison of the calculated included angle θ with test results

由表4可以看出，θ試驗(yàn)值與理論值比值的平均值為1.515，即裂縫長度實(shí)測值明顯大于裂縫長度理論值。分析原因是：在塑性剪切理論中，假定裂縫與水平軸的角度θ固定不變，而由試驗(yàn)可知角度θ是隨外力的變化而是不斷變化的。

2.2 界面粘結(jié)滑移理論

斯圖加特大學(xué)Reineck［11］等人基于“齒模型”（如圖3示），認(rèn)為梁的抗剪承載力依賴于混凝土與鋼筋界面粘結(jié)強(qiáng)度，假定梁開裂后被分成只在頂部受壓區(qū)連接的齒狀模型。

圖3 齒模型受力分析圖Fig.3 Tooth model and load transfer analysis

據(jù)圖3所示單個(gè)齒狀塊的受力狀況，利用力矩平衡得到

式中：Vu表示梁受剪承載力，包括來自于素RPC、鋼纖維和縱筋銷栓作用提供的剪力；Scr表示2條裂縫間的距離；z表示梁受拉區(qū)形心到受壓區(qū)形心的力臂長度；ΔT表示單個(gè)齒狀塊內(nèi)部總粘結(jié)拉力，ΔT表達(dá)式為

式中：τu表示縱筋與PRC界面粘結(jié)強(qiáng)度；ds表示參與受拉滑移的縱筋直徑；πdsScr為總粘結(jié)面積。由式（13）、（14）得到RPC梁受剪承載力為

表5 試驗(yàn)結(jié)果與界面粘結(jié)滑移理論值比較Table 5 Comparison of test results with value by the interfacial bond shear strength theory

由表5可見，界面粘結(jié)滑移理論值與試驗(yàn)值較為接近，試驗(yàn)值與理論值比值的平均值為1.079，均方差為0.393。分析試驗(yàn)與理論值不同的原因有：1）梁L1試驗(yàn)值遠(yuǎn)大于理論值，其主要原因是界面滑移模型未能反映剪跨比對承載力的影響。梁L1剪跨比為1，發(fā)生了剪壓破壞。即界面滑移理論不適合剪壓破壞試件。2）界面粘結(jié)理論計(jì)算時(shí)需合理選取參與受拉滑移縱筋的數(shù)目，若縱筋根數(shù)較少，則全部縱筋參與計(jì)算；如果縱筋分布密集，縱筋將會出現(xiàn)并根滑移現(xiàn)象。對于并根滑移需通過并根鋼筋的拉拔試驗(yàn)確定其粘結(jié)強(qiáng)度。3）鋼筋與基體界面粘結(jié)強(qiáng)度由鋼筋拉拔試驗(yàn)的極限荷載求得，而梁受力過程中縱筋一般只是產(chǎn)生相對滑移，未達(dá)到完全粘結(jié)破壞，若按照極限拉拔荷載計(jì)算，高估了抗剪承載力。4）由式（15）可知抗剪承載力理論值與裂縫間距Scr無關(guān)，但裂縫間距會影響到界面粘結(jié)應(yīng)力，而界面粘結(jié)力影響承載力。

2.3 法國規(guī)范

法國規(guī)范［14］中，把配腹筋RPC梁的抗剪承載力分為素RPC、箍筋和鋼纖維3部分。

式中：VRb、Va、Vf分別表示素RPC、腹筋和鋼纖維承擔(dān)的剪力。

法國規(guī)范中素RPC承擔(dān)的剪力的計(jì)算式為

式中；fc表示素RPC的圓柱體軸心抗壓強(qiáng)度；k表示預(yù)應(yīng)力影響系數(shù)；γE·γb為考慮到試件RPC強(qiáng)度的不確定性而引入的安全系數(shù)，取1.5；h、b分別表示梁的高度和寬度。

箍筋承擔(dān)的剪力Va按照45°桁架模型公式計(jì)算，即

式中：Av表示同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積，s為箍筋間距，h0為梁截面有效高度，fv為箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

鋼纖維承擔(dān)的剪力Vf表示為

式中：S＝bz表示纖維作用區(qū)域的面積，其中z為拉壓區(qū)抵抗力矩的力臂長度，矩形截面梁可取值為梁高h(yuǎn)的0.9倍；θ表示斜裂縫與水平軸夾角；γbf為考慮到人為影響因素的安全系數(shù)，在法國規(guī)范中荷載為基本組合時(shí)取1.3，偶然組合時(shí)取1.05。

梁開裂后裂縫處鋼纖維增強(qiáng)RPC拉應(yīng)力為

式中：K為考慮到鋼纖維方向的影響因子，一般情況取1；ωlim表示裂縫寬度的限值；σ（ω）表示RPC裂縫寬度與拉應(yīng)力之間的關(guān)系，由RPC單軸拉伸試驗(yàn)測得。

將式（17）～（20）代入式（16）中可計(jì)算出梁的抗剪承載力Vfu。將本文6根梁的試驗(yàn)結(jié)果和Jun Xia等人的試驗(yàn)值［6］、法國規(guī)范抗剪承載力理論值［14］列于表6。表中Vf為鋼纖維承擔(dān)的剪力值，Vfu為法國規(guī)范求得的梁抗剪承載力，Vex為梁抗剪承載力試驗(yàn)值。

表6 試驗(yàn)結(jié)果與法國規(guī)范公式計(jì)算值的比較Table 6 Comparison of test results with the value calculated by French Code

由表6可知，試驗(yàn)結(jié)果明顯大于法國規(guī)范值，最大的達(dá)到了2.252倍，平均值為1.338倍。試驗(yàn)值明顯大于理論值的原因?yàn)椋?）規(guī)范中素RPC抗剪承載力是按照素高強(qiáng)混凝土給出的，低估了高強(qiáng)RPC的抗剪貢獻(xiàn)，該值需要進(jìn)一步研究。2）法國規(guī)范是針對矩形梁提出的，對T形梁計(jì)算中該公式未考慮翼緣部分的抗剪，計(jì)算值偏于安全。3）剪跨比影響梁斜裂縫角度，從而影響鋼纖維作用面積，有必要研究纖維摻量、剪跨比對斜裂縫角度的影響。

按法國規(guī)范求得鋼纖維抗剪貢獻(xiàn)Vf約占總抗剪承載力計(jì)算值的30.6%～77.5%，可見鋼纖維對梁抗剪貢獻(xiàn)較大。

3 結(jié)論

1）在抗剪試驗(yàn)基礎(chǔ)上，據(jù)鋼纖維RPC材料特性，考慮了斜截面上鋼纖維拉拔阻力對抗剪的貢獻(xiàn)，對壓力場理論進(jìn)行了完善，完善后的壓力場理論可用于解釋RPC梁抗剪破壞機(jī)制，具有明確的物理含義，理論值與試驗(yàn)值比較接近，可用于計(jì)算抗剪承載力。

2）通過與梁抗剪試驗(yàn)值比較，分析了塑性剪切理論、界面粘結(jié)理論及法國規(guī)范用于RPC抗剪承載力計(jì)算存在的問題。試驗(yàn)值與塑性剪切理論值較為接近，比值為1.102，但該理論假定斜裂縫角度沿梁高不變，實(shí)際上斜裂縫按曲線路徑擴(kuò)展，角度不斷變化。試驗(yàn)與界面粘結(jié)滑移理論值的比值為1.104，該理論未能反映剪跨比、裂縫間距對承載力影響；當(dāng)縱筋根數(shù)較少時(shí)，該理論計(jì)算較為準(zhǔn)確。

3）法國規(guī)范、基于塑性上限理論的塑性剪切模型均考慮了纖維的抗剪貢獻(xiàn)，鋼纖維提高了RPC梁的抗剪承載力，裂縫處鋼纖維拉拔阻力提供的抗剪貢獻(xiàn)不能忽略，約占RPC梁承載力的30.6%～77.5%。

［1］SHAHEEN E，SHRRIVE N G.Optimization of mechanical properties and durability of reactive powder concrete［J］.ACI Mater J，2006，103（6）：444-451.

［2］BAYARD O，PLE O.Fracture mechanics of reactive powder concrete：material modeling and experimental investigations［J］.Eng Fract Mech，2003，70（7／8）：839-851.

［3］DUGAT J，ROUX N，BERNIER G.Mechanical properties of reactive powder concretes［J］.Mater and Struct，1996，29（188）：233-240.

［4］RICHARD P，CHEYREZY M.Composition of reactive powder concretes［J］.Cem Concrete Res，1995，25（7）：1501-1511.

［5］RICHARD P，CHEYREZY M.Reactive powder concrete with high ductility and 200-800MPa compressive strength［S］.San Francisco：ACI SP，1994：507-518.

［6］XIA Jun，KEVIN R M.Shear failure analysis on ultra-high performance concrete beams reinforced with high strength steel［J］.Engineering Structures，2011，33：3597-3609.

［7］VOO Y L，POON W K，F(xiàn)OSTER S J.Shear strength of steel fiber-reinforced ultrahigh-performance concrete beams without stirrups［J］.Structural Engineering，2010，136（11）：1393-1400.

［8］VOO Y L，F(xiàn)OSTER S J，GILLBERT R I.Shear strength of fiber reinforced reactive powder concrete prestressed girders without stirrups［J］.Advanced Concrete Technology，2006，4（1）：123-132.

［9］季文玉，丁波，安明喆.活性粉末混凝土T形梁抗剪試驗(yàn)研［J］.中國鐵道科學(xué)，2011，32（5）：38-41.JI Wenyu，DING Bo，AN Mingzhe.Experimental study on the shear capacity of reactive powder concrete T-beams［J］.China Railway Science，2011，32（5）：38-41.

［10］MITCHELL D，COLLINS M P.Diagonal compression field theory—a rational model for structural concrete in pure torsion［J］.ACI Journal，1974，71（8）：396-408.

［11］REINECK K H.Ultimate shear force of structural concrete member without transverse reinforcement derived from a mechanical model［J］.ACI Struct J，1991，88（5）：592-602.

［12］CECS 104：99.高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

［13］TAYLOR W C，MONTOYA K F，JAUREGUI D V，et al.Feasibility analysis of using UHPC in prestressed bridge girders［C］／／Proceedings of the 2011 Structures Congress.Las Vegas，USA，2011：203-214.

［14］AFGC.Ultra high performance fibre-reinforced concretes［M］.Paris：AFGC Publication，2002：257-268.

［15］貢金鑫，魏巍巍.現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)基本理論及應(yīng)用［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009：186-199.

The shear bear capacity of reactive powder concrete beam with high strength stirrup

DENG Zongcai，ZHOU Dongzhi，CHENG Shukai
（The Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering，Ministry of Education，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）

To grasp the shear strength properties of reactive powder concrete（RPC）beams with high strength stirrup，through 6 T-shaped beams test，the shear strength test values were obtained.The test values and the theoretical values of the compression field theory were compared and the questions of applying the compression field theory in the analysis and calculation of shear capacity for RPC beams were also discussed.The modified compression field theory was proposed by considering the shear crack resistance improvement from the contribution of the steel fibers at the diagonal crack during pull out.Results of the shear test were also compared with the plastic shear theory，the interfacial bond shear strength theory and French code specifications.An analysis of problems facing the existing theories and their applications was also conducted.The analysis results and comparison conducted on the different shear capacity theories provided a solid base for future researches on the shear failure mechanism and further development of shear capacity design models for RPC beams.

modified compression field theory；plasticity shear strength theory；interfacial bond theory；shear strength；reactive powder concrete

10.3969／j.issn.1006-7043.201308015

http：／／www.cnki.net／kcms／doi／10.3969／j.issn.1006－7043.201308015.html

TU375.3

A

1006-7043（2014）12-1512-07

2013-08-15.網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2014-12-02.

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51378032）；北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（8142005）；教育部博士點(diǎn)基金資助項(xiàng)目（20131103110017）.

鄧宗才（1961-），男，教授，博士生導(dǎo)師.

鄧宗才，E-mail：dengzc＠bjut.edu.cn.