【摘 要】
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超高性能混凝土(UHPC)目前已被广泛地应用在桥梁工程中,各国相继推出关于UHPC的设计规范与技术指南。为了保证桥梁中的UHPC结构处于可靠状态,确保规范中钢筋UHPC梁在受弯与受剪状态下满足可靠度要求,对各国规范中钢筋UHPC梁受弯与受剪承载力公式及其可靠度进行深入分析,主要完成以下工作:(1)为得到UHPC材料性能变异性参数,整理了国内外共648个立方体抗压强度和210个轴拉初裂强度的试验结果
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超高性能混凝土(UHPC)目前已被广泛地应用在桥梁工程中,各国相继推出关于UHPC的设计规范与技术指南。为了保证桥梁中的UHPC结构处于可靠状态,确保规范中钢筋UHPC梁在受弯与受剪状态下满足可靠度要求,对各国规范中钢筋UHPC梁受弯与受剪承载力公式及其可靠度进行深入分析,主要完成以下工作:(1)为得到UHPC材料性能变异性参数,整理了国内外共648个立方体抗压强度和210个轴拉初裂强度的试验结果,数据拟合结果表明UHPC抗压强度和轴拉强度均符合正态分布,且UHPC抗压和抗拉强度随机变量的均值和变异系数均随着强度等级的提高而下降。(2)通过调研国内外学者公开发表的论文,对受弯与受剪试验梁进行广泛地收集,通过筛选187根受弯试验梁与371根受剪试验梁,建立了105根受弯梁与206根受剪试验梁的数据库。(3)基于数据库I中105根钢筋UHPC受弯试验梁,对国内外各规范的计算误差展开分析,同时探讨了受弯试验梁参数与计算误差的关系,结果显示瑞士规范和美国FHWA报告的受弯承载力公式计算误差与变异系数最小,精度最高;中国在编规范和法国规范公式的准确性和安全性更好。各规范受弯承载力的计算误差与UHPC抗拉强度和截面配筋率表现出较强相关性:抗拉强度越高,截面配筋率越低,计算误差越大。(4)基于数据库II和数据库III中206根钢筋UHPC受剪试验梁,对比了九个规范受剪承载力的计算公式,并比较了各规范下无腹筋梁与有腹筋梁受剪承载力的预测值与试验值,同时对无腹筋梁中试验梁参数与计算误差的相关性进行剖析。结果表明,相较于受弯承载力,各规范对UHPC梁受剪承载力的预测值均比较保守,其中法国规范、中国在编规范和钢纤维标准的公式相对准确,美国和瑞士规范的公式偏差较大。剪跨比、配筋率与计算误差表现出较强的相关性:在一定区间内,剪跨比越小,配筋率越大,受剪承载力的计算误差越大。(5)采用JC法与蒙特卡洛重要抽样法,对中国在编规范、法国规范、瑞士规范与美国ACI规范中受弯与受剪公式的可靠度展开研究。结果表明,受弯可靠度中瑞士规范可靠指标最高,美国规范可靠指标最低,低于目标值3.5。受剪可靠度中瑞士规范可靠指标最高,中国在编规范可靠指标最低,低于目标值4.7。受弯可靠度敏感性分析表明,影响UHPC截面可靠指标的主要因素是活载恒载效应比与截面配筋率,材料强度的影响则可忽略;受剪可靠度敏感性分析表明,材料强度和剪跨比对可靠指标的影响有限,而配箍率和活载恒载效应比对可靠指标有显著影响。(6)对各国受弯与受剪可靠度进行综合对比分析,以受弯目标可靠指标βT=4.2,受剪目标可靠指标βT=4.7,校准了中国在编规范受弯承载力公式中UHPC材料分项系数γc=1.25及受剪承载力公式中基体项和纤维项折减系数φ1=0.8,箍筋项折减系数φ2=0.88。以受弯目标可靠指标βT=3.5,校准了美国ACI规范受弯承载力折减系数φ=0.80。(7)基于数据库II和数据库III,考虑剪跨比和配筋率的影响,拟合得到钢筋UHPC梁受剪承载力修正公式。误差分析和可靠度计算表明,修正公式可以有效降低计算的离散性,且有腹筋梁可靠指标能够满足目标可靠指标βT=4.7的要求。
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