混杂网格增强超高性能混凝土双向板的弯曲性能
2024-01-20邓宗才
邓宗才,李 倩
(北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室,北京 100124)
超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)具有超高强度、高韧性和优异耐久性等特性,在桥梁、建筑结构等领域具有非常广阔的应用前景[1-3].但与普通混凝土相比,UHPC 中掺量较大的钢纤维导致其成本明显增加.众多学者指出,基于材料组分层面可采用纤维混杂的方式提升UHPC 的经济效益,而且在优化甄选纤维与高效制备条件下能够实现正混杂效应[4-5].
近年来,部分学者进行了网格增强UHPC 的弯曲和拉伸性能试验,证实了纤维网格与UHPC 具有很好的匹配性,且纤维网格对UHPC 构件力学性能有良好的提升作用,可大幅提升结构使用寿命[6].Mahdi等[7]认为玄武岩纤维网格增强UHPC 用于箱梁桥面板系有利于提高承载能力和扭转刚度.邓宗才等[8]研究了玻璃纤维网格增强UHPC 双向板弯曲性能,与素UHPC 板相比,玻璃纤维网格提高了板的承载能力,但破坏时仍表现出一定的脆性特征.周臻等[9]对钢丝网格增强UHPC 薄板进行了拉伸力学性能研究,发现钢丝网格可提高板的开裂荷载和极限荷载,且板的延性随网格层数的增多而得到显著提升,但由于钢丝网格抗拉强度较低,增强效果并不明显.
综上所述,虽然单一网格可以发挥增强增韧作用,但不可避免地具有一定局限性,即单一材料很难同步提升构件的承载能力和变形能力[6-9].因此,基于混杂原理和性能设计,将不同种类的网格进行优化组合,有望提升构件性能水平.钢丝网格具有弹塑性变形性能,玻璃纤维网格和玄武岩纤维网格是线弹性材料,若将钢丝网格与玻璃纤维网格或玄武岩纤维网格混杂,有望提升UHPC 双向板的综合弯曲性能.
本文研究了钢丝网格与玻璃纤维网格、玄武岩纤维网格混杂增强UHPC 双向板的抗弯性能,讨论了网格种类、总层数和铺层方式对UHPC 板的破坏形态、承载力和弯曲韧性的影响,研究结果将为混杂网格增强UHPC 的工程应用提供参考.
1 试验概况
1.1 试验材料
试验所用UHPC 配合比如表1 所示.水泥采用P·O 52.5R 普通硅酸盐水泥,硅灰中二氧化硅含量不小于95%,矿粉为S95 级粒化高炉矿渣粉,河砂的粒径范围在0.18~2.00 mm.钢纤维采用无端钩镀铜钢纤维,体积掺量为 1.0%,聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维的体积掺量为0.5%.两种短纤维基本性能指标如表2 所示.
表1 UHPC基体配合比Tab.1 Mix proportion of UHPC kg/m3
表2 纤维基本性能指标Tab.2 Basic performance parameters of fibers
浇筑尺寸为100 mm×100 mm×100 mm 的立方体试块、100 mm×100 mm×300 mm 的棱柱体试块和50 mm×100 mm×418 mm 的狗骨试件,每组3 个,分别用于测定UHPC 抗压强度fcu、轴心抗压强度fc和抗拉强度ft.浇筑完成24 h 后拆模,自然养护28 d.UHPC 基本力学性能如表3 所示,其中,εc为峰值压应变.
表3 UHPC基本力学性能(平均值)Tab.3 Basic performance parameters of UHPC(average value)
试验所用钢丝网格的孔径为20 mm×20 mm,单根钢丝直径均为1 mm,如图1(a)所示;玻璃纤维网格和玄武岩纤维网格孔径均为10 mm×10 mm,采用经纬纤维束相互交叉缠绕固定,分别如图1(b)和(c)所示.三种材料的力学性能参数如表4 所示.其中,ff为网格抗拉强度;E 为网格弹性模量;Af和hf分别为网格横截面积和理论厚度;εf为网格极限拉应变.
图1 网格外观Fig.1 Appearances of meshes
表4 网格基本性能参数Tab.4 Basic performance parameters of meshes
1.2 试验设计
共设计12 个网格增强UHPC 双向板和1 个无网格UHPC 双向板,尺寸为500 mm×500 mm×50 mm.设计参数为网格类型、总层数和铺层方式(即不同类型网格铺设层数占比),详细参数如表5 所示.为研究网格混杂效应,试件分为两组,其中单一网格增强UHPC 板作为对照组,混杂网格增强UHPC 板为试验组.
表5 UHPC板试件设计参数Tab.5 Design parameters of UHPC slabs
试件命名原则如下:S、G 和B 分别代表钢丝网格、玻璃纤维网格和玄武岩纤维网格,其后数字代表网格层数;编号包含两种字母的代表混杂网格,例如S1G2 代表铺设1 层钢丝网格和2 层玻璃纤维网格的UHPC 板.
采用分层浇筑法成型[10],浇筑时将所有网格布置于双向板受拉一侧,网格厚度均约为1 mm,保护层厚度和相邻网格间距均设置为3 mm.以S1G2 试件为例说明浇筑过程:首先在模板底面浇筑38 mm的UHPC,然后将玻璃纤维网格铺设在底层UHPC上,用4 mm 厚木板压条将网格拉紧固定于模具边框上,浇筑3 mm UHPC;将第2 层玻璃纤维网格用4 mm 厚板条固定于模具边框上,浇筑3 mm UHPC;将第3 层钢丝网格用4 mm 厚板条固定于模具边框上,浇筑3 mm UHPC,轻微振捣并抹平.浇筑完成24 h 后拆模,自然养护28 d.养护期间试件表面覆盖塑料薄膜,定期洒水,温度范围在(20±5)℃,相对湿度为50%~65%.
1.3 加载方案
试验采用MTS 电液伺服控制试验机进行加载,加载速率为0.5 mm/min.在角钢两侧和试件板的四角处安装位移计,用力传感器测量荷载,数据采集仪同步采集位移和力.
借鉴《纤维混凝土试验方法标准》(CECS 13—2009)[11],采用型钢制作的正方形钢框作为双向板四边简支支座,在板顶中央放置 80 mm×80 mm×100 mm 带角钢的钢块和150 mm×150 mm 的钢板,将竖向荷载均匀传递至板.试验前通过增加垫块提升试件高度,以便观察板底裂缝开展过程.试验加载装置和俯视示意图如图2 所示.
图2 试验加载装置及俯视示意Fig.2 Photo and top view diagram of the test loading device
2 试验现象与结果
2.1 UHPC板破坏特征
UHPC 板典型的破坏形态如图3 所示.以S1G1为例简述裂缝发展规律:初始裂缝自板底中心萌生,且逐步向支座延伸,裂缝数量和裂缝宽度同步发展;受弯过程中,裂缝稳态发展,时常伴有钢纤维从基体拔出所发出的“滋啦”声;破坏前,板底形成了4~8 条主裂缝和数条微细裂缝,板的四边因中心挠度增加而出现上翘;裂缝贯穿截面后,标志板完全破坏.
图3 UHPC板破坏模式Fig.3 Failure modes of UHPC slabs
根据裂缝形态等破坏特征,将试件破坏模式分为两种:第1 种板底裂缝为“X”型,视为4 条主裂缝,如图3(a)所示,其特点是裂缝数量较少,说明裂缝处网格实际受力面积较小,网格增强增韧作用相对较差,对应的试件有S3、G2、G3、B2、B3、S1B1 和S1B2;第2 种板底裂缝为“井”字型,视为8 条主裂缝,如图3(b)所示,其特点是主裂缝数量较多,裂缝处网格作用发挥充分,与UHPC 结合协同效应较好,板破坏时保证一定整体性的前提下变形能力较好.发生这种形式的板有S2、S1G1、S1G2、S2G1 和S2B1.
钢-玻璃纤维混杂板的破坏模式均为“井”字型,有8 条塑性铰线,而单一玻璃纤维网格板的破坏模式均为“X”型,有4、5 条塑性铰线,塑性铰线的数量越多,破坏过程中耗能越大,板变形能力越好.因此,钢丝网格和玻璃纤维网格混杂能够充分发挥二者增强增韧作用,与UHPC 共同使用的协同效应比单一玻璃纤维网格更好.
2.2 荷载-挠度曲线
图4 为网格增强UHPC 板典型的荷载-跨中挠度曲线.其中,开裂点A 为曲线由线性转为非线性所对应的点[11],极限点C 取0.85 倍的峰值荷载所对应的点[12].板的特征荷载及其对应挠度值如表6 所示.其中,Fcr是初裂荷载;δcr是初裂挠度;Fp是峰值荷载;δp是峰值挠度.从开始加载至完全破坏,大致分为3 个阶段.
图4 UHPC板典型荷载-跨中挠度曲线Fig.4 Typical load-deflection curve of UHPC slabs
表6 特征荷载及挠度试验结果Tab.6 Test results of characteristic loads and deflections
第Ⅰ阶段为未裂阶段(OA 段):荷载与挠度呈线性关系,板处于弹性阶段,直至板底薄弱位置出现第1 条裂缝(开裂点A),该阶段结束.
第Ⅱ阶段为裂缝开展阶段(AB 段):曲线表现出一定的硬化现象,裂缝处乱向分布的短纤维和板底第1 层网格率先承受拉力.随着裂缝高度逐渐上升,第2、3 层网格也逐步发挥作用,共同承担拉力.该阶段微细裂缝数量增多,板的刚度逐渐降低.早期的初始裂缝发展为主裂缝,部分短纤维从基体中拔出,主要拉力转由网格承担,如图3(c)所示.当网格达到其抗拉强度时,网格开始被拉断,板达到峰值荷载(峰值点B),第Ⅱ阶段结束.
第Ⅲ阶段为破坏阶段(BC 段):荷载-挠度曲线表现为明显的下降趋势.主裂缝持续扩展,裂缝处短纤维及未拉断的网格继续承载,随着加载的持续进行,部分短纤维从基体中拔出,裂缝处网格被接连拉断或发生较大变形,板丧失承载力.由于不同截面高度处的纤维网格一般不会同时被拉断,该阶段承载力未产生突降,即板受弯破坏前具备较好的变形能力.
2.3 混杂网格增强UHPC板承载力和变形分析
2.3.1 钢-玻璃纤维网格混杂板
钢-玻璃纤维网格混杂板的荷载-挠度曲线如图5所示.由图5 可知,与单一钢丝网格板和单一玻璃纤维网格板相比,钢-玻璃纤维网格混杂板表现出更显著的硬化现象.结合表6 可知,总层数为2 层时,与单一钢丝网格板S2 相比,钢-玻璃纤维网格混杂板S1G1 的峰值荷载提高了23.7%,这表明,总层数为2层时,钢-玻璃纤维网格混杂板的承载能力高于单一钢丝网格板.
图5 钢-玻璃纤维网格混杂板荷载-挠度曲线Fig.5 Load-deflection curves of steel-glass fiber mesh hybrid slabs
网格总层数为3 层时,S1G2 的峰值荷载最大,比S3 提高了14.1%.原因是S1G2 将第2、3 层网格由抗拉强度较低的钢丝网格替换成抗拉强度较高的玻璃纤维网格,使UHPC 板受拉区合力提高.
由图5(b)可知,铺设网格总层数为2 层时,与G2 相比,S1G1 峰值后的下降速率更平缓,且S1G1在挠度为20 mm 处的荷载比G2 提高了28.2%.因此,钢-玻璃纤维网格混杂板的峰后残余承载力和延性优于单一玻璃纤维网格板.原因是钢丝网格弹模较高,与玻璃纤维网格混杂后,板抵抗变形能力增强,内力重分布更充分,板延性得以提升.
结合表6 和图5(b)可以看出,当总层数为3 层时,S1G2 的峰值荷载比S2G1 高23.1%;峰后阶段,与S1G2 相比,S2G1 表现出显著的残余持荷能力.这是因为玻璃纤维网格抗拉强度较高,对板的承载能力提高较大;钢丝网格弹模较高,对改善板变形能力较好.S2G1 中两层钢丝网格发挥了良好的控裂、抑裂和变形能力,具体表现为不同截面高度处的网格分层阻裂和抵抗变形,当第3 层玻璃纤维网格断裂后,第1、2 层的钢丝网格仍可保证板继续抵抗变形,最终改善板的脆性特征.
综上,当混杂网格层数较多时,采用合理的铺层方式可以显著改善板的极限承载力和变形能力,根据不同的网格组合类型能够实现对构件抗弯性能的调控.例如,当总层数为3 层时,钢丝网格占比越高,板的变形能力越好;玻璃纤维网格占比越高,对承载能力的提升效果越显著.
2.3.2 钢-玄武岩纤维网格混杂板
由图6(a)和表6 可见,总层数为2 层时,S1B1的峰值荷载与S2 和B2 比较接近.从网格抗拉强度对板承载力的贡献来看,B2 的承载力最为出色,但由于试验所用钢丝网格截面面积比玄武岩纤维网格大,最终使得板的受拉区合力相近,表现为承载力差异有限.
图6 钢-玄武岩纤维网格混杂板荷载-挠度曲线Fig.6 Load-deflection curves of steel-basalt fiber mesh hybrid slabs
由图6(a)可知,当网格总层数为2 层时,与B2相比,S1B1 在挠度为20 mm 处的残余承载力提高了21.3%;由图6(b)可知,当网格总层数为3 层时,与B3 相比,S2B1 和S1B2 在挠度为20 mm 处的残余承载力分别提高了42.6%和18.6%.这表明,钢丝网格与玄武岩纤维网格混杂对板残余承载力的提高作用优于单一玄武岩纤维网格.
2.3.3 不同网格混杂板承载能力比较
由表6 可知,当铺设网格总层数为2 层时,与S1B1 相比,S1G1 的峰值荷载提高了23.4%.当铺设网格总层数为3 层时,与S1B2 相比,S1G2 的峰值荷载提高了29.7%.由此可知,在铺设网格总层数和铺层方式相同的条件下,钢-玻璃纤维网格混杂板的承载能力高于钢-玄武岩纤维网格混杂板.
3 UHPC板能量吸收值计算与分析
3.1 能量吸收值计算
UHPC 板在外力作用下的变形过程实质上就是能量吸收的过程,且能量吸收能力常以荷载-挠度曲线下的积分面积进行表征[11],即
式中:Q 为能量吸收值;a 为板的中心挠度;F(δ)是挠度为δ 时的荷载值.
根据式(1)计算得到的能量吸收值如表7 所示.其中,Q2、Q5、Q10、Q15和Q20分别代表UHPC 板在2 mm、5 mm、10 mm、15 mm 和20 mm 挠度处的能量吸收值.
表7 UHPC板能量吸收值Tab.7 Energy absorption values of UHPC slabs J
3.2 钢-玻璃纤维网格混杂板能量吸收值分析
据表7 可知,网格总层数为2 层时,与G2 相比,S1G1 在挠度为 2 mm、5 mm、10 mm、15 mm 和20 mm 处的能量吸收值分别提高了28.4%、66.8%、31.4%、13.1%和13.3%.可见,网格总层数为2 层时,钢丝网格与玻璃纤维网格混杂板在各挠度处的能量吸收值均高于单一玻璃纤维网格板.
当铺设总层数均为3 层时,与G3 相比,S1G2 在2 mm、5 mm、10 mm 和20 mm 挠度处的能量吸收值分别提高了178.7%、136.0%、52.3%和6.7%,S2G1在2 mm、5 mm、10 mm 和20 mm 挠度处的能量吸收值分别提高了49.9%、57.8%、15.8%和2.1%.进一步说明,当网格总层数相同时,钢丝网格与玻璃纤维网格混杂板在各挠度处的能量吸收值均高于单一玻璃纤维网格板.
3.3 钢-玄武岩纤维混杂板能量吸收值分析
据表7 可知,当网格总层数为2 层时,与B2 相比,S1B1 在2 mm、5 mm、10 mm、15 mm 和20 mm挠度处的能量吸收值分别降低了24.1%、18.8%、9.0%、4.5%和1.2%.可见,网格总层数为2 层时,钢-玄武岩纤维网格混杂板的能量吸收值低于单一玄武岩纤维网格板.
当铺设总层数为3 层时,与B3 相比,S1B2 在2 mm 和 5 mm 挠度处的能量吸收值分别提高了49.4%和14.0%;与B3 相比,S2B1 在2 mm、5 mm 挠度处的能量吸收值分别提高了21.6%和2.6%.这是由于板S2B1 和S1B2 的外层采用弹模更高的钢丝网格,提高了初始刚度,因此S2B1 和S1B2 峰前阶段的能量吸收值提高.
3.4 不同网格混杂板能量吸收值比较
由表7 可知,当网格总层数为2 层时,与S1B1相比,S1G1 在5 mm、10 mm、15 mm 和20 mm 挠度处的能量吸收值分别提高了27.7%、26.6%、27.4%和27.5%;当网格总层数为3 层时,与S1B2 相比,S1G2在5 mm、10 mm、15 mm 和20 mm 挠度处的能量吸收值分别提高了37.9%、32.4%、22.1%和15.0%.表明在整个加载过程中,钢-玻璃纤维网格混杂板的能量吸收值高于钢-玄武岩纤维网格混杂板.
4 UHPC板弯曲韧性评价
4.1 韧性指标计算
弯曲韧性常用来表征纤维和网格等材料对混凝土开裂后的增韧效果.基于能量吸收值的概念,采用韧性指数Tk评价UHPC 板不同挠度处的弯曲韧性,如式(2)所示.Tk值表征了短纤维和网格对UHPC 板弯曲韧性的贡献,其值越大,说明增韧效果越理想.
式中:Q0为素UHPC 板完全破坏时的能量吸收值,取7.6 J[13];Qk为峰值荷载后挠度为δk时对应的能量吸收值.本文中δk的取值分别为15 mm 和20 mm.UHPC 板的韧性指数Tk计算结果如表8 所示.
4.2 钢-玻璃纤维网格混杂板韧性分析
由表8 可知,当网格总层数均为2 层时,与G2相比,S1G1 的韧性指数T15和T20分别提高了13.2%和13.4%.当网格总层数均为3 层时,与G3 相比,S1G2 和S2G1 的韧性指数T20分别提高了6.8%和2.1%.由此可见,与单一玻璃纤维网格板相比,钢-玻璃纤维网格混杂板的弯曲韧性更好.
4.3 钢-玄武岩纤维网格混杂板韧性分析
由表8 可知,与铺设2 层网格的S1B1 相比,铺设3 层网格的混杂板S1B2 和S2B1 的韧性指标T15分别提高了22.3%和30.1%,T20分别提高了23.1%和35.4%.因此,钢-玄武岩纤维网格混杂UHPC 板的弯曲韧性随网格层数的增多而提升.
S2B1 的T15和T20比S1B2 分别提高了6.3%和10.0%.这表明,2 层钢丝网格与1 层玄武岩纤维网格的铺层方式拥有更为理想的增韧效果.
4.4 不同网格混杂板韧性指数比较
由表8 可知,当网格总层数为2 层时,与S1B1相比,S1G1 的韧性指数T15和T20均提高了27.7%;当网格总层数为3 层时,与S1B2 相比,S1G2 的韧性指数T15和T20分别提高了22.3%和15.1%.这说明钢-玻璃纤维网格混杂对UHPC 板弯曲韧性的改善作用优于钢-玄武岩纤维网格混杂.
4.5 不同网格增强UHPC板成本分析
钢丝网格、玄武岩和玻璃纤维网格市场价分别为25.0 元/m2、6.6 元/m2和6.0 元/m2.与S2 相比,S1G1的价格降低了19.0 元/m2;与S3 相比,S1G2 和S2G1的价格分别降低了38.0 元/m2和19.0 元/m2,即网格总层数相同时,与单一钢丝网格板相比,钢丝网格和玻璃纤维网格混杂可有效降低成本.同理,与S3 相比,S1B2 和S2B1 的价格分别降低了36.8 元/m2和18.4 元/m2,即钢丝网格和玄武岩纤维网格混杂也可降低成本.
5 UHPC板抗弯承载力计算
关于网格增强UHPC 板的抗弯承载力计算方法,参照钢筋混凝土受弯构件抗弯承载力的基本思路,其基本假定如下:①UHPC 板弯曲变形符合平截面假定;②网格与UHPC 基体之间无滑移,满足变形协调方程.
钢丝网格应力-应变本构关系采用双折线模型[14],即
式中:fs、εs分别为钢丝网格的应力、应变;Es、fsy分别是钢丝网格的弹性模量、屈服强度;εy为钢丝网格屈服应变.
玻璃纤维网格和玄武岩纤维网格为典型的纤维网格增强材料,具有线弹性特征[15],其本构关系为
式中:Ef为纤维网格弹性模量;ffe、εfe分别为纤维网格的拉应力和拉应变;εf为网格极限拉应变.
为简化正截面受弯承载力计算,将UHPC 双向板的截面受压区和受拉区均等效为矩形应力图,图7给出了极限状态下的承载力计算简图.
图7 UHPC双向板矩形截面受弯承载力计算示意Fig.7 Bending capacity calculation of the rectangular section of a UHPC two-way slab
根据力的平衡方程,有
式中:α1和β 均为受压区等效矩形应力图系数,根据文献[16],α1取0.88,β 取0.72;α2为拉应力值影响系数,取0.35[16];xc为受压区实际应力图高度;x 和xt分别为受压区和受拉区等效矩形应力图高度;h 为板的截面高度;b 为板的计算宽度,取1 m;fc、ft分别为UHPC 轴心抗压强度和抗拉强度平均值;n 为网格总层数;Asi为每延米板宽范围内第i 层网格的截面面积;fie为板破坏时第i 层网格的实际拉应力.
一般情况下,纤维网格增强水泥基材料中的网格有效利用率难以达到100%,即网格的实际拉应力低于抗拉强度.这里将fie设为板破坏时第i 层网格的实际拉应力,通过引入网格有效利用率λ建立网格实际拉应力与抗拉强度之间的关系,即
式中:λi为第i 层网格有效利用率;εie为第i 层网格的有效拉应变;εif为第i 层网格材料的极限拉应变;fif为第i 层网格的极限抗拉强度.
根据平截面假定和几何关系,可以得到
式中:ai为第i 层网格合力点至受拉区UHPC 边缘的距离;εc是UHPC 的峰值压应变,可根据式(10)计算[17].
对第1 层网格合力点取矩,UHPC 双向板单位宽度可承受的弯矩mu根据式(11)计算,计算结果见表9.
表9 网格增强UHPC抗弯承载力计算结果Tab.9 Bending capacity calculation results of UHPC slabs
文献[18]在试验研究和理论分析的基础上,给出了双向板单位长度承受的弯矩me与板跨中施加的峰值荷载Fp之间的关系式,即
式中k 为弯矩与荷载校准系数.
根据混凝土受弯构件正截面承载力计算方法[19],求得无网格UHPC 双向板单位长度承受的弯矩me为2.761 kN·m/m,通过试验测得的无网格UHPC 双向板的峰值荷载为46.65 kN,将二者代入式(12),求得k 值等于16.9.此系数可用于计算网格增强UHPC 双向板单位长度抗弯承载力的试验值.
由试验测得的各个网格增强板的峰值荷载,采用式(12)可求得各板单位长度抗弯承载力的试验值me,并列于表9.抗弯承载力试验值me与理论值mu比值的平均值为0.904,标准差为0.102,变异系数为0.113.由表9 可看出,抗弯承载力理论值mu和试验值me吻合良好,说明提出的抗弯承载力计算方法具有较好的适用性.
从网格有效利用率的角度讨论不同网格混杂UHPC 双向板的协同增强效应,计算结果也列于表9.可以看出,当网格层数增多时,网格有效利用率降低.此外,最外层网格的有效利用率高于第2、3 层网格,原因是其距离受拉区边缘更近,可以发挥更大的增强作用.
具体来说,铺设2 层网格时,S1G1 中最外层钢丝网格的有效利用率为93.5%,相较于S2 提高了17.3%.铺设3 层网格时,S1G2 和S2G1 最外层钢丝网格的有效利用率分别为89.8%和73.1%,比S3 分别提高了41.9%和15.5%.
同理,与单一钢丝网格板相比,网格总层数相同时,钢-玄武岩纤维混杂板S1B1、S1B2 和S2B1 的最外层钢丝网格的有效利用率分别提高13.4%、38.9%和16.0%.即钢丝网格与玻璃纤维网格或玄武岩纤维网格混杂有助于提升最外层钢丝网格的有效利用率.
6 结 论
通过13 个UHPC 双向板的四边简支抗弯试验,研究了钢丝网格分别与玻璃纤维网格和玄武岩纤维网格混杂增强UHPC 板的弯曲性能,得到如下主要结论.(1) 网格增强UHPC 板开裂后,均表现出一定的硬化现象,且其在峰值荷载后具有一定的残余承载力,连续网格与混杂短纤维具有协同增强增韧效应,板的延性良好.混杂网格UHPC 板裂缝发展相比单一网格板更充分,裂缝条数也更多.(2) 网格层数相同时,钢-玻璃纤维网格混杂UHPC 板的承载能力高于单一钢丝网格板,变形能力优于单一玻璃纤维网格板;钢-玄武岩纤维网格混杂板的峰前能量吸收值和残余承载力高于单一玄武岩纤维网格板.(3) 钢-玻璃纤维网格混杂板的承载能力和韧性大都高于钢-玄武岩纤维网格混杂板,当网格总层数为2 层时,前者相较后者在挠度为20 mm 处的能量吸收值Q20与弯曲韧性指标T20分别提高27.5%和27.7%.
(4) 建立了混杂网格增强UHPC 双向板的抗弯承载力计算方法,并利用网格有效利用率评估了不同网格组合的协同增强效应,结果表明钢丝网格与玻璃纤维网格混杂的有效利用率最为理想.