UHPC-NC叠层梁界面黏结性能的试验研究与数值模拟

许建明，陈 勇，刘骁繁，许 奇

(国网江苏省电力有限公司建设分公司，江苏 南京 210036)

0 引 言

超高性能混凝土材料(Ultra-high Performance Concrete，UHPC)由于其优异的材料强度、延性与耐久性表现，在土木工程领域得到了广泛的研究[1-4]。目前，UHPC材料的工程应用主要局限在既有结构的维修加固[5-7]与结构局部构造的快速施工[8-9]。这主要是因为当前UHPC材料的成本高昂，且制备与养护条件要求较高。为了更加经济、高效地利用UHPC优异的材料性质，将其与普通混凝土(Normal Concrete，NC)形成组合构件的想法应运而生。

UHPC与NC两种材料在弹性模量、收缩徐变、热膨胀等物理性质上均存在明显的差别。因此，在外部荷载作用下，两者之间的界面会发现黏结失效，从而影响构件的服役能力[10]。与NC-NC界面相比，UHPC与NC之间展现出更好的黏结性能[11]。目前有多种试验方法用以评估2种材料间的黏结强度：推出试验与直拉试验可以用于Ⅰ型破坏强度；直剪试验与斜剪试验则可以体现Ⅱ型破坏强度[12]。

对于UHPC-NC组合构件，目前已有学者进行了试验研究。Habel等[13]对12个利用UHPC加固的梁构件进行了弯曲试验，发现UHPC优异的材料特性能显著改善加固后构件的结构响应。Al-Osta等[14]研究了利用UHPC材料的不同加固方式，其研究发现采用UHPC三面U型加固试验梁加固效果最为显著。王春生等[7]、孔小芳[15]、刘超等[16]也对利用UHPC加固的梁构件进行了试验研究。

相较于试验研究，UHPC-NC叠层梁的数值模拟研究尚未得到完美的解决。Sadouki等[17]利用弥散裂缝的方法在DIANA软件中模拟了Noshiravani等[18]进行的UHPC-NC悬臂梁试验，但是其研究并没有体现出界面黏结的作用，该有限元模型是基于2种材料间完美黏结的假设。……