为满足不断增长的电力能源需求,加快电网建设速度,国家电网公司引入预制装配建造模式,提出建设智能变电站,二次设备预制舱是其核心产品。由于二次设备舱生产后运输距离长、服役环境复杂、难以频繁维护,因此对原材料提出了较高的要求。相较于钢材或普通钢筋混凝土,玻璃纤维混凝土(Glass fiber Reinforced Concrete,GRC)具有密度低、抗弯强度高、耐腐蚀能力强、韧性好等优势,是生产预制舱的理想原材料。但是目前缺乏GRC应用于承重结构的设计理论、制备方法和施工技术。针对此状况,本文研究了预制舱用GRC材料的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、单轴受压应力-应变关系、受弯荷载-挠度关系和受拉应力-应变关系,并提出了矩形梁正截面承载力的计算方法。研究的主要内容和结论如下:(1)研究了水泥体系、水灰比、胶砂比、玻纤掺量等四种影响因素对GRC多项力学性能的影响。结果表明,硅酸盐水泥GRC的立方体抗压强度、弹性模量均高于硫铝酸盐水泥GRC,水灰比、胶砂比对立方体抗压强度和弹性模量有显著影响。玻璃纤维对立方体抗压强度的贡献存在最佳掺量,对弹性模量有一定的负面影响。这表明立方体抗压强度和弹性模量主要由基体材料决定,玻璃纤维的作用略小。玻璃纤维掺量与劈裂抗拉强度、抗弯强度和抗拉强度近似呈正比,这显示玻璃纤维起到了良好的增强阻裂效果。基体强度仅在玻纤掺量较低时有一定影响,这表明水灰比、水泥类型可能能够通过改变基体强度,间接影响GRC劈裂抗拉强度、抗弯强度和抗拉强度。(2)GRC单轴受压应力-应变曲线受到水泥体系、水灰比、玻纤掺量的共同影响。对于峰值应力的影响规律与立方体抗压强度相同。硅酸盐水泥体系GRC的峰值应变均大于硫铝酸盐水泥体系。水灰比降低时,曲线上升段和下降段的变化速率均会增大。玻纤产量提高后,曲线上升段和下降段的变化速率均会降低,玻璃纤维在试件轴压破坏时同样能够起到限制裂缝生长的作用。(3)GRC受弯荷载-挠度曲线和受拉应力-应变曲线呈现相近的规律。玻璃纤维能够改变混凝土受弯、受拉的破坏形式,延缓试件破坏速度。硅酸盐水泥体系GRC的抗弯强度和抗拉强度均高于硫铝酸盐水泥体系,但其峰值应变更小,受弯挠度相差50%左右,受压荷载相差17%左右。这表明玻璃纤维在硫铝酸盐水泥体系中能缓慢拔出,使其破坏速率较低。这可能与两种体系水化产物不同有关。胶砂比对曲线的影响不显著。(4)提出了与正截面承载力计算相关的GRC抗压强度设计值、抗拉强度设计值、弹性模量的取值方法,分别提出了单轴受压时不同水泥体系GRC峰值应变、极限应变的拟合公式,并据此给出了GRC单轴受压应力-应变关系。在此基础上给出了矩形梁正截面承载力计算方法,并以此计算考虑0%、25%、50%、100%GRC材料抗拉强度时预制舱屋顶板承载力。计算表明,GRC材料的抗拉强度对承载力有较为显著的贡献,在配筋率较低时贡献更为明显。对于预制舱屋顶板而言,在0.5的安全系数下,仅考虑50%GRC抗拉强度就可使其承载力提高1倍以上。(5)基于所研制的GRC材料,制定了预制舱的生产工艺流程,对模板、原材料、浇筑及养护方法给出了具有可行性的操作方法,可供预制舱生产时作为参考。