“活性粉末混凝土结构计算理论、设计方法及工程应用”得到了教育部长江学者奖励计划、国家自然科学基金、教育部博士点基金等项目的资助。为完善活性混凝土混凝土(RPC)结构计算理论与设计方法，以便在工程中推广应用RPC材料，项目组经过近20年的研究与实践，取得了如下创新成果： 一、完成了以水胶比、水泥强度、粉煤灰掺量、矿渣掺量、硅灰掺量、骨料类别为变量的165个RPC配合比试验，编制了RPC配合比设计程序，实现了RPC抗压强度由100MPa~150MPa向250MPa的跨越。分别建立了RPC轴心抗压强度、轴心抗拉强度与立方体抗压强度间的关系式，分别建立了弹性模量、峰值压应变、极限压应变与立方体抗压强度和棱柱体抗压强度间的关系式。提出了常温下RPC单轴受压/受拉应力-应变曲线方程。完成了RPC试件的收缩试验和掺加骨料试件的收缩试验，提出了考虑粗骨料掺量影响的边长100mm立方体抗压强度介于100MPa~120MPa的RPC自收缩和干燥收缩一体化计算模型，与已有计算模型相比，计算精度提高了30%。 二、完成了RPC简支梁和两跨连续梁受弯性能试验。钢纤维体积含量为2%的RPC梁（轴心抗压强度为102.8MPa）受拉边缘的开裂应变约为750με，远高于普通混凝土梁（80~120）με。由于纵筋对RPC梁开裂弯矩的贡献比普通混凝土梁高，提出了考虑纵向受拉钢筋配筋率影响的RPC梁截面抵抗矩塑性影响系数的计算公式。建立了考虑截面受拉区RPC拉应力影响的正截面受弯承载力计算公式。提出了以中支座受拉纵筋屈服为塑性铰出现标志的RPC连续梁等效塑性铰区长度的计算公式和以中支座及跨中控制截面配筋率为自变量的弯矩调幅系数计算公式。完成了4块RPC单向叠合板和4块RPC双向叠合板抗弯性能试验，建立了考虑纵筋贡献的截面抵抗矩塑性影响系数的计算公式。 三、完成了297根箍筋约束混凝土柱的轴压试验，提出了箍筋约束混凝土柱在峰值受压荷载下箍筋能否屈服的体积配箍率随箍筋屈服强度和混凝土抗压强度提高而增大的判断方法，建立了峰值受压荷载下未屈服箍筋拉应力随体积配箍率提高而增大，随混凝土抗压强度提高而降低的计算公式。建立了约束指标介于0.33%~24.22%的考虑混凝土抗压强度、箍筋屈服强度、体积配箍率、箍筋破断等因素的箍筋约束混凝土受压应力-应变关系曲线方程。 四、完成了3068个RPC试件高温下/后力学性能试验，提出了考虑纤维种类及掺量的高温下/后RPC立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗拉强度、膨胀系数、弹性模量和峰值压应变的计算公式以及高温下/后RPC受压/受拉应力-应变曲线方程。完成了92个RPC受压瞬态热应变试验，分别提出了SRPC（掺2%钢纤维）、PRPC(掺0.2%PP纤维)、HRPC(掺2%钢纤维+0.2%的PP纤维)的瞬态热应变随压应力水平提高、温度升高和钢纤维掺量增加而增大的计算公式；建立了RPC热-力耦合受压本构方程。针对RPC复杂应力状态，提出了基于RPC双轴强度准则的RPC构件高温爆裂的判别方法。完成了8根RPC简支梁和8根预应力RPC简支梁抗火试验，提出了RPC构件耐火极限计算方法与防止火灾下发生类少筋破坏的配筋方法。 五、完成了208个RPC动态受压、24个动态劈裂试验，建立了考虑纤维增强效应和应变率增强效应的RPC动态受压应力-应变关系模型。发现了温度介于20℃~800℃的RPC温度-动态受压耦合效应会导致RPC的高温下动态强度增长因子低于高温下RPC抗压强度折减系数与RPC动态抗压强度增大系数之积。建立了钢纤维RPC高温-动态受压本构模型。根据爆炸超压和持时，提出了RPC板发生弯曲、剪切和弯剪三种破坏模式的判别方法。编制了基于爆炸超压-冲量曲线的RPC单向板动态响应分析程序，建立了以RPC单向板转角θ=2°，剪切变形γ=1%为弯曲破坏和剪切破坏分界线的判别方法。发明了交错拼装式钢板RPC抗爆门施工方法，成本可降低10%~20%。 项目组共发表学术论文180篇，其中SCI检索42篇，ESI高被引论文2篇， SCI他引1263次，EI检索89篇，中国精品科技期刊顶尖学术论文（F5000）2篇，中国科学文献计量评价研究中心高被引论文7篇。获国家发明专利12项、软件著作权3项，形成了具有自主知识产权的设计方法。项目负责人郑文忠教授2020-2022连续3年入选全球前2%科学家榜单。项目组主编国家标准《活性粉末混凝土》（GB31387）和协会标准《超高性能混凝土结构设计规程》（T/CBMF 185/T/CCPA35），出版《活性粉末混凝土结构》《活性粉末混凝土的高温与动态性能》、《活性粉末混凝土及其柱类构件的抗震性能》专著3本。完成了蓟港铁路RPC桥梁、渤海区高侵蚀环境110kV输变电工程等RPC工程设计及巴基斯坦滨佳胜港联合循环电站扩建改造等数十项工程评估与修复。

哈尔滨工业大学

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