轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力确定方法技术

本发明专利技术公开了轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力确定方法。其特征如下：测试LUHPC梁的截面宽度、截面有效高度和剪跨段长度，测试混凝土轴心抗压强度、箍筋屈服强度和箍筋间距，开展LUHPC梁抗剪试验，获得试验梁的抗剪承载力，研究剪跨比、配箍率对LUHPC梁抗剪承载力的影响规律，利用差分进化法对LUHPC梁抗剪承载力进行非线性回归分析，建立LUHPC梁的抗剪承载力计算公式；将所需数据代入计算公式中，得到轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力。本发明专利技术的方法，解决了现有规范抗剪承载力公式不适用于LUHPC梁的难题，为LUHPC梁的抗剪设计提供了技术支撑。该方法可精确确定LUHPC梁的抗剪承载力，确定方法简单、易行。

【技术实现步骤摘要】
轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力确定方法
本专利技术属于交通运输业桥涵工程
，具体涉及一种轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力确定方法。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，城市在日益扩张，城镇人口密度越来越大，交通拥堵问题日渐严重。城市高架桥和立交枢纽工程是一种缓解交通拥堵的重要手段，但目前城市高架桥的施工大多施工场地狭窄、环境污染大、与周边建筑及交通的相互干扰多。采用预制拼装的施工方法是建设城市桥梁的发展趋势，它具有现场施工时间缩短、对环境污染小、交通管理费用降低、减少人工成本等优点。而目前在桥梁工程中使用广泛的高性能混凝土，应用于预制拼装桥梁中仍存在结构自重大、强度低等问题。轻质超高性能混凝土(LightweightUltra-HighPerformanceConcrete，简称LUHPC)密度小于2100kg/m3，抗压强度高于110MPa，劈裂抗拉强度大于12MPa，相较于高性能混凝土，LUHPC能够显著减轻结构自重、缩小截面尺寸、增强结构耐久性。混凝土梁的抗剪性能对其结构安全至关重要，但LUHPC应用于桥梁结构时的抗剪性能尚不明确，因此需要开展LUHPC梁抗剪性能试验研究，获得轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力确定方法，为其在桥梁结构中的推广应用奠定理论基础。近年来，国内外学者考虑不同剪跨比、配箍率、纵筋配筋率、预应力水平等因素对高性能混凝土及超高性能混凝土梁的抗剪性能开展了一系列研究，明确了高性能混凝土梁的抗剪承载力和破坏形态变化规律；根据不同理论方法，如：桁架拱模型、斜压场理论、压杆—拉杆模型、塑性理论、极限平衡理论、统计分析方法等，提出了多种高性能混凝土梁的抗剪承载力计算公式，并编制了多部高性能混凝土抗剪承载力计算标准及规范。但这些研究及成果均是以高性能混凝土为对象，对轻质超高性能混凝土新型材料，其应用于结构中的抗剪性能研究尚未开展，更未获得轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力确定方法。本专利技术的轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力确定方法，解决了现有规范抗剪承载力公式不适用于LUHPC梁的难题，为LUHPC梁的抗剪设计提供了技术支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力确定方法，该方法可精确确定LUHPC梁的抗剪承载力，确定方法简单、易行。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力确定方法，其特征在于包括如下步骤：测试轻质超高性能混凝土(LightweightUltra-HighPerformanceConcrete，简称LUHPC)梁的截面宽度、截面有效高度和剪跨段长度，测试轻质超高性能混凝土(LUHPC)轴心抗压强度、箍筋屈服强度和箍筋间距，开展轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪试验，获得轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的抗剪承载力，研究剪跨比和配箍率对轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪承载力的影响规律，利用差分进化法对轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪承载力进行非线性回归分析，建立轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的抗剪承载力计算公式。按照上述技术方案，LUHPC梁抗剪承载力由混凝土和箍筋提供，具体步骤为：1)测试轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁基本参数，包括截面宽度(或称：矩形截面宽度)b、截面有效高度h0和剪跨段长a，确定剪跨比λ；2)测试轻质超高性能混凝土(LUHPC)轴心抗压强度fc，混凝土对抗剪的贡献采用形式；式中A为一般常数，B为一般常数；3)测试箍筋参数，包括箍筋屈服强度fyv、箍筋截面面积Asv和箍筋间距s，确定配箍率箍筋对抗剪的贡献采用(Cλ+D)ρsvfyvbh0形式；式中C为一般常数，D为一般常数；4)试验研究剪跨比、配箍率对轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪承载力的影响规律，参考现有规范考虑的影响参数，确定轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪承载力由混凝土提供的剪力和箍筋提供的剪力两部分组成；则考虑剪跨比对混凝土和箍筋抗剪贡献的影响，轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪承载力计算公式的基本形式为：式中，V为轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的抗剪承载力，Vc为轻质超高性能混凝土(LUHPC)承担的剪力，Vs为箍筋承担的剪力，λ为剪跨比fc为混凝土轴心抗压强度，b为轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的截面宽度，h0为轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的截面有效高度，ρsv为配箍率，fyv为箍筋屈服强度，A、B、C、D为一般常数；根据抗剪试验得出每片轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的抗剪承载力，利用差分进化法对轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪承载力进行非线性回归分析，得到A＝2.49，B＝-0.11，C＝0.78，D＝-0.67；则轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的抗剪承载力计算公式：5)将剪跨比λ、截面宽度b、混凝土轴心抗压强fc、截面有效高度h0、配箍率ρsv、箍筋屈服强度fyv的值代入公式(2)中，得到轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力。本专利技术的有益效果是：1、可以考虑LUHPC梁的不同剪跨比和配箍率，精确确定LUHPC梁的抗剪承载力。2、本专利技术LUHPC梁抗剪承载力确定方法简单、易行，具有较大的实际工程应用价值。附图说明图1为轻质超高性能混凝土梁配筋和截面尺寸详图。图1中(a)为ρsv＝0.17％时的图；图1中(b)为ρsv＝0.25％时的图；图1中(c)为ρsv＝0.45％时的图；图1中(d)为ρsv＝0.75％时的图。图2为本专利技术轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪承载力确定流程图。图3为本专利技术轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪试验装置图，1为百分表，2为垫块，3为荷载传感器。图中尺寸的单位为mm。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明，但不限定本专利技术。LUHPC梁配筋和截面尺寸设计，如图1所示。轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力确定方法，包括如下步骤：测试轻质超高性能混凝土(LightweightUltra-HighPerformanceConcrete，简称LUHPC)梁的截面宽度、截面有效高度和剪跨段长度，测试轻质超高性能混凝土(LUHPC)轴心抗压强度、箍筋屈服强度和箍筋间距，开展轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪试验，获得轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的抗剪承载力，研究剪跨比和配箍率对轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪承载力的影响规律，利用差分进化法对轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗剪承载力进行非线性回归分析，建立轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的抗剪承载力计算公式。该方法包括以下几个步骤：本专利技术通过抗剪试验，提出了LUHPC梁的抗剪承载力计算公式。其具体步骤如下(图2)：设计并制作7片轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁，测试LUHPC梁的截面宽度b＝150mm、截面有效高度h0＝197mm和剪跨段长度a(见表1)，测试混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力确定方法，其特征在于包括如下步骤：测试轻质超高性能混凝土梁的截面宽度、截面有效高度和剪跨段长度，测试轻质超高性能混凝土轴心抗压强度、箍筋屈服强度和箍筋间距，开展轻质超高性能混凝土梁抗剪试验，获得轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力，研究剪跨比和配箍率对轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力的影响规律，利用差分进化法对轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力进行非线性回归分析，建立轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力计算公式；将所需数据代入计算公式中，得到轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力。/n

【技术特征摘要】
1.轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力确定方法，其特征在于包括如下步骤：测试轻质超高性能混凝土梁的截面宽度、截面有效高度和剪跨段长度，测试轻质超高性能混凝土轴心抗压强度、箍筋屈服强度和箍筋间距，开展轻质超高性能混凝土梁抗剪试验，获得轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力，研究剪跨比和配箍率对轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力的影响规律，利用差分进化法对轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力进行非线性回归分析，建立轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力计算公式；将所需数据代入计算公式中，得到轻质超高性能混凝土梁的抗剪承载力。


2.根据权利要求1所述的轻质超高性能混凝土梁抗剪承载力确定方法，其特征在于LUHPC梁抗剪承载力由混凝土和箍筋提供，具体步骤为：
1)测试轻质超高性能混凝土梁基本参数，包括截面宽度b、截面有效高度h0和剪跨段长a，确定剪跨比
2)测试轻质超高性能混凝土轴心抗压强度fc，混凝土对抗剪的贡献采用形式；式中A为一般常数，B为一般常数；
3)测试箍筋参数，包括箍筋屈服强度fyv、箍筋截面面积Asv和箍筋间距s，确定配箍率箍筋对抗剪的贡献采用(Cλ+D)ρsvfyvbh0形式；式中C为一般常数，D为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沐宇，卢志芳，曹玉贵，邓晓光，童路平，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42