【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道工程，具体涉及无筋钢纤维混凝土管片的裂缝宽度及正截面承载力测定方法。
技术介绍
1、盾构法作为地铁建设最常用的施工方法，随着装配式管片应用技术的日益成熟，衬砌结构对管片本身的综合质量的需求同样越来越高，普通钢筋混凝土管片逐渐暴露出一系列问题，其中包括：用钢量过大、生产效率低以及局部易出现破损的脆性特质。而无筋钢纤维混凝土具有施工工艺简单、有足够的承载能力以及良好的阻裂效果，在保证有足够的承载能力基础上显著增加管片的抗拉性能。
2、裂缝宽度控制在钢筋混凝土结构中有重要意义，对于无筋钢纤维混凝土管片的衬砌结构也是如此，目前现行规范缺少一种计算简单，准确度高，通过裂缝宽度判定正截面承载力的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种能够更准确有效的测定盾构管片的极限承载力，并建立管片正截面承载力与裂缝宽度的关系的无筋钢纤维混凝土管片外力作用下的裂缝宽度及正截面承载力测定方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种无筋钢纤维混凝土盾构管片在外力作用下的裂缝宽度测定方法，包括以下步骤：
3、s1、通过无筋钢纤维混凝土开口梁三点弯曲试验，获取得到不同掺量的无筋钢纤维混凝土在不同开口位移下的试验加载力f-w曲线；
4、s2、根据不同开口位移下的试验加载力f-w曲线，得到不同钢掺量条件下的弯拉强度-开口位移关系；
5、s3、根据s2中得到的不同钢掺量条件下的弯拉强度-开口位移关系，并
6、fra＝0.2798x0.3521；
7、s4、根据不同开口位移下的弹性弯拉残余强度比值-钢掺量关系，判定不同掺量下的无筋钢纤维混凝土材料为刚塑性本构模型，或者裂后软/硬化本构模型；
8、s5、根据s2得到的弹性弯拉残余强度，获取无筋钢纤维混凝土在s4判别后的不同本构模型下的轴拉残余强度标准值fftak，并除以材料强度分项系数，得到抗拉残余强度设计值fftu；
9、s6、根据s5得到的抗拉残余强度设计值fftu可得到无筋钢纤维混凝土开裂后，钢纤维应力增量δff为：
10、
11、式中ρm，ρf分别为胶凝材料与纤维的体积率；
12、s7、根据s6所得到的钢纤维应力增量δff，可得到钢纤维通过界面传导至混凝土的应力增量也为δff，若传导长度为l，l可由下列平衡关系计算得到：
13、cfτl＝δffsf；
14、式中cf为纤维与混凝土接触面周长，sf为纤维与混凝土接触面面积，τ为界面粘结强度。
15、s8、根据s6与s7得到的钢纤维应力增量δff与传导长度l，可认为在传导方向上应力增量呈线性分布，可得到钢纤维应变平均增量为：
16、
17、式中ef为钢纤维弹性模量；
18、s9、根据s8得到的钢纤维应变平均增量，可得到裂缝宽度的计算式：
19、wf＝2x(εtu+δε)；
20、式中εtu为混凝土的容许拉应变。
21、进一步地，所述步骤s3中不同开口位移下的弹性弯拉残余强度fr为：
22、
23、式中：f为钢纤维混凝土试件开口梁三点弯曲试验中加载的外荷载，l为钢纤维混凝土试件开口梁三点弯曲试验中试件支点间的间距，b为钢纤维混凝土试件宽度，hsp为开口裂缝顶至试件顶面的垂直高度。
24、进一步地，所述步骤s4中，以残余强度fr1与fr3的比值作为判定不同掺量下的无筋钢纤维混凝土材料的不同本构模型，分别为不同开口位移下开口梁三点弯曲试验得到的cmod1＝0.5mm和cmod3＝2.5mm下的弹性弯拉残余强度；
25、刚塑性本构模型：
26、裂后软化/硬化本构模型：
27、式中：wu为极限裂缝宽度，wu＝εfulcs；
28、εfu为无筋钢纤维混凝土极限拉应变，刚塑性本构模型中取1％，裂后软化/硬化本构模型中取2％，lcs取平均裂缝宽度。
29、本专利技术还公开了无筋钢纤维混凝土管片残余正截面承载力测定方法，包括以下步骤：
30、s10、通过无筋钢纤维混凝土开口梁三点弯曲试验，获取得到不同掺量的无筋钢纤维混凝土在不同开口位移下的试验加载力f-w曲线；
31、s11、根据不同开口位移下的试验加载力f-w曲线，得到不同钢掺量条件下的弯拉强度-开口位移关系；
32、s12、根据s11中得到的不同钢掺量条件下的弯拉强度-开口位移关系，并建立弹性弯拉残余强度比值fra-钢掺量关系；
33、fra＝0.2798x0.3521；
34、s13、根据不同开口位移下的弹性弯拉残余强度比值-钢掺量关系，判定不同掺量下的无筋钢纤维混凝土材料为刚塑性本构模型，或者裂后软/硬化本构模型；
35、s14、根据s12得到的弹性弯拉残余强度，获取无筋钢纤维混凝土在s4判别后的不同本构模型下的轴拉残余强度标准值fftak，并除以材料强度分项系数，得到抗拉残余强度设计值fftu；
36、s15、根据s14得到的抗拉残余强度设计值fftu可得到无筋钢纤维混凝土开裂后，钢纤维应力增量δff为：
37、
38、式中ρm，ρf分别为胶凝材料与纤维的体积率；
39、s16、根据s15所得到的钢纤维应力增量δff，则无筋钢纤维混凝土正截面承载力由下式计算：
40、nu＝bfcuxc/2-(δffρf)b(h-xc)；
41、mu＝fcubxc2+(δffρf)b(h-xc)2/2；
42、
43、式中：xc为受压区高度；fcu与ftu分别为混凝土抗压、抗拉强度设计值；b为盾构管片截面宽度；h为管片截面高度；β1为系数，当混凝土强度不超过c50时取0.8；εcu、εtu分别为受压、拉区混凝土容许应变，vf为纤维的单位体积掺量，ef与em分别为纤维与混凝土的弹性模量。
44、进一步地，所述步骤s13中，不同开口位移下的弹性弯拉残余强度fr为：
45、
46、式中：f为钢纤维混凝土试件开口梁三点弯曲试验中加载的外荷载，l为钢纤维混凝土试件开口梁三点弯曲试验中试件支点间的间距，b为钢纤维混凝土试件宽度，hsp为开口裂缝顶至试件顶面的垂直高度。
47、进一步地，所述步骤s14中，以残余强度fr1与fr3的比值作为判定不同掺量下的无筋钢纤维混凝土材料的不同本构模型，分别为不同开口位移下开口梁三点弯曲试验得到的cmod1＝0.5mm和cmod3＝2.5mm下的弹性弯拉残余强度；
48、刚塑性本构模型：
49、裂后软化/硬化本构模型：
50、式中：wu为极限裂缝宽度，wu＝εfulcs；lcs取平均裂缝宽度。
51、本专利技术的有益效果本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.无筋钢纤维混凝土管片裂缝宽度测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无筋钢纤维混凝土管片裂缝宽度测定方法，其特征在于：所述步骤S3中不同开口位移下的弹性弯拉残余强度fR为：
3.根据权利要求1所述的无筋钢纤维混凝土管片裂缝宽度测定方法，其特征在于：所述步骤S4中，以残余强度fR1与fR3的比值作为判定不同掺量下的无筋钢纤维混凝土材料的不同本构模型，分别为不同开口位移下开口梁三点弯曲试验得到的CMOD1＝0.5mm和CMOD3＝2.5mm下的弹性弯拉残余强度；
4.无筋钢纤维混凝土管片正截面承载力测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的无筋钢纤维混凝土管片正截面承载力测定方法，其特征在于：所述步骤S13中，不同开口位移下的弹性弯拉残余强度fR为：
6.根据权利要求5所述的无筋钢纤维混凝土管片正截面承载力测定方法，其特征在于：所述步骤S14中，以残余强度fR1与fR3的比值作为判定不同掺量下的无筋钢纤维混凝土材料的不同本构模型，分别为不同开口位移下开口梁三点弯曲试验得到的CMO
...【技术特征摘要】
1.无筋钢纤维混凝土管片裂缝宽度测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无筋钢纤维混凝土管片裂缝宽度测定方法，其特征在于：所述步骤s3中不同开口位移下的弹性弯拉残余强度fr为：
3.根据权利要求1所述的无筋钢纤维混凝土管片裂缝宽度测定方法，其特征在于：所述步骤s4中，以残余强度fr1与fr3的比值作为判定不同掺量下的无筋钢纤维混凝土材料的不同本构模型，分别为不同开口位移下开口梁三点弯曲试验得到的cmod1＝0.5mm和cmod3＝2.5mm下的弹性弯拉残余强度；
4...
【专利技术属性】
技术研发人员：董志文，孔娟，邓一三，崔宏志，阳卫卫，李德明，张河，郑大鹏，徐志彬，夏长青，
申请(专利权)人：深圳市地铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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