活性粉末混凝土是上个世纪末法国Bouygues试验室研究发明的一种超高性能水泥基复合材料,具有超高的强度、韧性和耐久性。在设计配筋RPC构件时,为充分发挥RPC材料的性能,则需提高钢筋的力学性能加以匹配。HRB500级钢筋具有较高的强度,若将RPC与HRB500级钢筋结合在一起,充分发挥各自材料的特点,研究其共同工作的性能则具有很强的实际意义。本文通过模型试验、理论分析和计算模拟等方式,对分别考虑了剪跨比、钢纤维体积率、配箍率、配筋率以及纵筋强度等条件影响的14根HRB500级钢筋活性粉末混凝土(RPC)构件,进行抗剪性能研究,通过观察试验现象,分析试验数据,得出这些因素对开裂荷载、抗剪承载力与剪切延性的影响规律,并探讨RPC梁的抗剪工作机理和两种材料在抗剪方面共同工作的匹配性,同时研究其极限承载力的理论模型和推导适用于工程应用的计算公式,以及建立截面工作全过程的分析模型。主要研究成果如下:(1)设计制作包括不同剪跨比、钢纤维体积率、配箍率、配筋率以及纵筋强度等条件下的HRB500级钢筋RPC构件,进行抗剪试验,观察裂缝开展以及最终破坏形态等试验现象。结果发现:钢纤维的“桥接”作用可有效地阻碍裂缝的发展,提高构件的开裂荷载与剪切延性,而不掺钢纤维的RPC和HRB500级纵筋则出现了“不匹配”现象,其抗剪承载力降低程度远大于其材料强度的降低程度。当配箍率不高时,试验梁的破坏端基本都有一条由支座处指向加载点处的主斜裂缝,即构件破坏前,腹剪裂缝已经扩展到加载点附近,试验梁端部隔离体已基本不存在受压区。当配箍率较高时,则无明显的主斜裂缝,裂缝数量多,分布分散。由于RPC材料的高强性能,使得剪跨比数值对破坏状态的影响较普通混凝土梁有所改变,剪跨比为1.51已经表现出斜压破坏特征,剪跨比为3.02仍然表现为明显的剪压破坏特征。(2)对纵筋应变、箍筋应变、RPC应变以及构件挠度等试验数据进行分析,从而得出各影响因素对开裂荷载、极限荷载以及剪切延性的影响规律,并对配筋RPC梁的抗剪工作进行机理分析。结果发现:在各影响因素中,剪跨比对构件的极限承载力、主斜裂缝的倾角和破坏形态影响较大,配箍率对弯剪段斜裂缝的分布形态影响较大,钢纤维含量对试验梁的整体延性影响最明显,纵筋率与纵筋强度对这些试验现象的影响不明显,抗剪承载力随剪跨比增大而减小,随配箍率、钢纤维体积率、配筋率以及纵筋强度的提高而增大。当钢纤维体积率由0增大到2%时,当配箍率由0.25%提高到0.75%时,试验梁剪切延性有明显提高,RPC中的钢纤维仅可起到部分替代箍筋作用。RPC梁弯剪承载力的主要成分包括钢纤维“牵引力”的竖向分量、箍筋的抗剪承载力、斜裂缝顶端未开裂RPC的抗剪承载力以及纵筋的销栓作用,在极限状态时,前两项对弯剪承载力的贡献最大,后两项的参与程度则分别受剪跨比与配箍率的影响。(3)以塑性理论为基础建立适用于配筋RPC梁的抗剪承载力计算模型,并给出适合于工程计算的简化公式,同时与现行国内外规范进行对比,以研究公式的适用性。结果发现:塑性理论的破坏模型能很好的考虑钢纤维对RPC的贡献,对于剪跨比适中、配箍率较低的构件可假定塑性铰线即为支座到加载点的连线,计算结果精准。塑性系数实质上综合了材料塑性性能和钢筋销栓作用的综合因素的影响,会对计算结果的趋势产生影响,需大量试验数据做进一步的回归分析。现行国内外规范均考虑了普通混凝土梁计算公式的适用性,RPC梁需借鉴。(4)利用修正压力场理论,建立配筋RPC梁在弯剪复合作用下截面的分析模型,从中求解出整个加载过程中截面平均应力应变随梁端剪力变化的规律并得出最终的极限承载力,并与试验结果进行对比,依此对整个试验进行更深入的分析。结果发现:基于修正压力场理论的分析模型能很好地模拟RPC梁在弯剪复合作用下截面变化过程,由于RPC无粗骨料但含有钢纤维,在计算跨越裂缝的力的平衡时,开裂后裂缝间的骨料咬合作用被钢纤维的牵引力所代替。故RPC的受拉本构关系对模型计算的精准性起重要影响,不仅能影响对开裂荷载值的预估,还能从机理上解释开裂的原因,同时还能估算出破坏时截面上残留的平均拉应力值,为更精准的预估其延性性能创造条件。