随着社会经济的发展,我国对城市的环境建设越来越重视。电缆沟是电力系统中重要的基础设施,可保证电缆在地下环境中不受腐侵。传统电缆沟主要采用现场施工模式,但现浇钢筋混凝土电缆沟具有工期较长、现场工程质量难以保证、受气候条件影响较大等缺点,而砖砌电缆沟受地下腐蚀环境的影响较大,容易受损。随着变电站建造技术的迅速发展,变电站的工程建设逐步从传统现场施工模式向装配式建设模式转变。与传统电缆沟相比,预制电缆沟的工期短、现场文明管理好,质量也更为可靠。然而,预制电缆沟目前主要采用普通混凝土,在实际工程中存在以下问题:1)普通混凝土的强度和耐久性偏低,导致结构设计保守,致使预制电缆沟自重过大,对运输及安装造成极大不便;2)普通混凝土流动性能较低、早强强度不高,易造成浇筑困难并影响拆模时间。因此,高性能混凝土预制电缆沟生产技术应运而生。但是,目前对于适用于预制电缆沟的高性能混凝土的研究仍缺乏,对高性能混凝土预制电缆沟的结构研究也很少。因此,本文针对高性能混凝土预制电缆沟的制备和性能开展了一系列试验研究和有限元分析,主要工作如下:(1)采用四因素三水平正交试验法制备高性能混凝土,通过开展新拌性能试验和抗压强度试验,重点研究胶凝材料总量、矿粉掺量、粉煤灰微珠掺量、硅灰掺量对混凝土新拌性能和力学性能的影响。试验结果表明:1)对于混凝土的和易性,硅灰掺量的影响最大,微珠掺量次之;2)对于混凝土的流动性,微珠的影响最大,硅灰掺量次之;3)对于混凝土的粘聚性,硅灰掺量影响最大,矿粉掺量次之;4)对于混凝土间隙通过性,矿粉掺量的影响最大,微珠掺量次之;5)对于抗压强度而言,微珠和矿粉掺量的影响最大;6)经综合考虑后,确定了高性能混凝土的最佳配合比。(2)通过对普通混凝土电缆沟的材料和重量进行优化,共设计壁厚为150mm、120mm的高性能混凝土预制电缆沟试件,随后通过开展整体抗裂性能试验对其破坏形态进行研究。结果表明,电缆沟的破坏过程可简化为弹性、开裂、破坏三个阶段;150mm侧壁的高性能混凝土预制电缆沟的裂缝荷载可达195kN,破坏荷载可达380kN;120mm侧壁的电缆沟裂缝荷载可达165kN,破坏荷载可达361kN,均满足电力行业标准的要求。(3)通过ABAQUS对试验结果进行模拟对比,从而选定合理的计算模型,并对不同壁厚(150mm、120mm、100mm、80mm)的高性能混凝土预制电缆沟的整体抗裂性能进行分析,结果表明:所提出的侧壁厚度对整体抗裂性能影响不明显。通过ABAQUS对预制电缆沟在使用荷载作用下的受力性能进行分析,结果表明:在使用荷载作用下,受力性能与壁厚呈正效应,电缆沟混凝土和钢筋应力均较小,均满足使用要求。行业标准规定的整体抗裂性能试验忽略了使用荷载的影响,因此本文通过ABAQUS对预制电缆沟的整体抗裂性能试验模型引入使用荷载的作用,结果表明,使用荷载作用下的预制电缆沟能承受更大的破坏荷载值,即说明电力行业标准中对于预制件的整体抗裂性能试验的要求是安全的。相较于250mm壁厚的普通混凝土预制电缆沟,本研究所提出的150mm、120mm、100mm、80mm壁厚预制电缆沟的重度分别降低了42%,54%,62%,70%,实现了重量的大幅减轻。