[发明专利]轻质超高性能混凝土梁抗弯承载力确定方法

说明书

本发明涉及一种轻质超高性能混凝土梁抗弯承载力计算方法。其特征如下：确定LUHPC梁的截面宽度、截面高度，测试混凝土的轴心抗压强度、混凝土的抗拉强度、纵筋极限强度和配筋率，开展LUHPC梁抗弯试验，获得试验梁的抗弯承载力；研究配筋率对LUHPC梁抗弯承载力的影响规律，根据承载力极限状态下截面的应变分布规律，建立将受压区应力图形简化为三角形、考虑受拉区混凝土拉应力贡献的截面应力简化图示，从而得到轻质超高性能混凝土梁的抗弯承载力计算公式。本发明的方法，解决了现有规范抗弯承载力公式不适用于轻质超高性能混凝土梁的难题，为LUHPC新材料在桥梁工程中的应用提供了理论和试验依据。

技术领域

本发明属于交通运输业桥涵工程技术领域，具体涉及一种轻质超高性能混凝土梁的抗弯承载力确定方法。

背景技术

高强混凝土已经广泛应用于土木工程结构，但其自重大、抗裂性能差等缺点制约了桥梁结构的跨越能力和耐久性能，高性能混凝土的轻质化是当前重要的研究热点。本课题组研发的轻质超高性能混凝土(Lightweight Ultra-High Performance Concrete，LUHPC)，其基本力学性能为：抗压强度大于110MPa，劈裂强度大于12MPa，弹性模量大于3.8×10⁴MPa，表观密度小于2100kg/m³。但LUHPC作为一种新材料，其构件抗弯性能尚不是针对超高性能混凝土，不能直接应用于轻质超高性能混凝土LUHPC梁的抗弯性能计算。因此，本发明的轻质超高性能混凝土梁的抗弯承载力确定方法，解决了现有规范抗弯承载力公式不适用于LUHPC梁的难题，为LUHPC新材料的工程应用提供了理论和试验依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种轻质超高性能混凝土梁抗弯承载力确定方法，该方法可准确预测LUHPC梁的抗弯承载力。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：轻质超高性能混凝土梁抗弯承载力确定方法，其特征在于包括如下步骤：1)测试轻质超高性能混凝土(LightweightUltra-High Performance Concrete，简称LUHPC)的基本参数，包括截面宽度b、截面高度(或称截面有效高度)h₀；2)测试轻质超高性能混凝土的轴心抗压强度f_c以及混凝土的抗拉强度；3)测试钢筋力学性能，包括屈服强度f_y、截面面积A_s，确定配筋率；4)开展轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗弯试验，获得轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的抗弯承载力，研究配筋率和纵向钢筋屈服强度对轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗弯承载力的影响规律；承载能力极限状态下受压区顶部LUHPC实测的压应变约为2800με～3000με，仍然小于LUHPC材料的峰值压应变，因此将受压区应力图形简化为三角形是合理的；根据承载力极限状态下截面应变分布规律，建立将受压区应力图形简化为三角形、考虑受拉区混凝土拉应力贡献的截面应力简化图示，这样简化的优点在于简化的截面应力分布图式更加接近真实的截面应力分布规律，从而得到轻质超高性能混凝土梁的抗弯承载力计算公式；5)将相应数据代入抗弯承载力计算公式中，计算得到轻质超高性能混凝土梁抗弯承载力。

轻质超高性能混凝土梁抗弯承载力由混凝土和纵向钢筋提供。

按照上述技术方案，轻质超高性能混凝土梁抗弯承载力确定方法，具体步骤为：

1)测试轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的基本参数，包括截面宽度b、截面高度(或称截面有效高度)h₀；

2)测试轻质超高性能混凝土的轴心抗压强度f_c以及混凝土的抗拉强度，混凝土的抗拉作用对抗弯的贡献为k为抗拉强度折减系数，k取0.65；b为截面宽度，h₀为截面高度，c为受压区高度，f_tu为LUHPC的抗拉强度；