一種活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法
2023-06-11 13:33:46
一種活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法
【專利摘要】本發明公開了一種活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法，該方法考慮活性粉末混凝土構件開裂後開裂截面仍具有的一定的拉應力，將受拉區的應力等效為從中性軸開始到受拉區邊緣處應力為0的三角形分布；構件受壓區的應力分布仍參照傳統的一般鋼筋混凝土偏心受壓構件計算方法，將其等效為矩形應力分布，並根據受壓區合力大小和作用點不變的原則確定受壓區等效矩形應力圖係數α＝0.9，β＝0.77；而後根據截面受力以及截面力矩的平衡條件建立平衡方程進行求解；本發明提供的活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載計算方法，可在活性粉末混凝土大偏心受壓構件設計計算中進行應用，為活性粉末混凝土在偏心受壓構件中進行推廣應用奠定了理論基礎，具有巨大的社會和經濟效益。
【專利說明】一種活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種偏壓構件極限荷載的計算方法，具體涉及一種活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法。
【背景技術】
[0002]活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,簡稱RPC)是20世紀90年代初由法國開發出的一種超高強度、高韌性、高耐久性、體積穩定性良好的新型水泥基複合材料，由於其組分中粉末含量及活性的增加而被稱為活性粉末混凝土，這在參考文獻[I]中提及。自RPC問世以來，國內外許多學者針對RPC的材料、配合比、耐久性、強度以及微細觀結構等進行了大量的理論和試驗研究，其中具有代表性的公開文獻資料為參考文獻[2]，而實際操作中，通過配合比及原材料的變化，也製備了具有不同力學性能的活性粉末混凝土，在參考文獻[3]中有提及。同時，由於活性粉末混凝土具有良好的力學性能和優異的耐久性，目前已在道路，橋梁，結構等工程中得到了較多的應用，具體的應用例子在參考文獻[4]中有描述。並有很多學者對活性粉末混凝土受彎構件(包括簡支梁和連續梁等)的極限承載力以及抗裂性能進行了試驗研究，相關研究結果可參見參考文獻[5]，在此基礎上提出了活性粉末混凝土梁極限荷載的計算模型和計算方法。
[0003]但是目前國內外針對RPC偏壓構件的研究還很少，僅有極少的文獻針對其承載特性進行了試驗研究，包括有參考文獻[6]_[8]。對於具體的RPC大偏心受壓構件極限荷載的計算，僅在參考文獻[8]中提及，但其承載力計算完全參照既有一般鋼筋混凝土偏心受壓構件進行，完全沒有考慮活性粉末混凝土抗拉強度對其極限承載力的影響，使得其計算結果和實際結果偏差較大。實際上活性粉末混凝土的抗拉強度較一般混凝土要高得多，必須考慮活性粉末混凝土的抗拉強度才能對其極限承載力進行準確計算。
[0004]目前我國正在進行大規模的城市地鐵等地下工程的建設，隧道襯砌結構一般處於偏心受壓狀態，其承載特性和一般的梁結構明顯不同。因此，為拓展新型RPC材料在地下工程中的應用，建立一種可靠的活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法已為急需。
[0005]以下為本文中所提及的參考文獻[1]_[8]及相關出處:
[0006][I]Richard P, Cheyrezy M.Composition of reactive powder concretes.Cementand Concrete Research, 1995，25:1501 - 11.[0007][2]謝友均，劉寶舉，龍廣成.摻超細粉煤灰活性粉末混凝土的研究[J].建築材料學報，2001，4 (3):280-284.[0008][3]Hiiseyin Yig'ilcr, Serdar Aydln, Halit Yazlcl.Mechanical performance oflow cement reactive powder concrete (LCRPC).Composites, Part B, 2012, 43:2907 - 2914
[0009][4]周文元.活性粉末混凝土在道路橋梁工程中的應用[J].水運工程，2004， (12):103-105.[0010][5]萬見明，高日.活性粉末混凝土梁正截面抗裂計算方法[J].建築結構，2007，37(12):93-96.[0011][6] Adnan R.Mal ik, Stephen J.Foster.Beh aV i our of ReactivePowder Concrete Columns without Steel Ties.Journal of Advanced ConcreteTechnology,2008，6 (2):377-386
[0012][7]劉暢.活肚粉末混凝土偏心受壓構件破壞機理的試驗研究[D].北京:北京交通大學，2012
[0013][8]康佩.活性粉末混凝土構件在受彎、受剪、受壓狀態下的設計計算方法[D].北京:北京交通大學，2012
【發明內容】
[0014]為了提供一種較為準確的活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法，本發明的技術方案是:
[0015]一種活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法，根據活性粉末混凝土大偏心受壓構件整個截面的實際受力狀態將截面分為受壓區和受拉區，將開裂後受拉區的應力等效為從中性軸開始到受拉區邊緣處應力為O的三角形分布，受拉區等效三角形應力圖係數k根據構件試驗結果確定，構件受壓區的應力分布等效為矩形應力分布，受壓區等效矩形應力圖係數根據受壓區合力大小和作用點不變的原則確定，然後根據受壓區和受拉區力和力矩平衡的原則來計算極限荷載。
[0016]所述的一種活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法，極限荷載按下式聯立進行計算:
[0017]
【權利要求】
1.一種活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法，其特徵在於:根據活性粉末混凝土大偏心受壓構件整個截面的實際受力狀態將截面分為受壓區和受拉區，將開裂後受拉區的應力等效為從中性軸開始到受拉區邊緣處應力為O的三角形分布，受拉區等效三角形應力圖係數k根據構件試驗結果確定，構件受壓區的應力分布等效為矩形應力分布，受壓區等效矩形應力圖係數根據受壓區合力大小和作用點不變的原則確定，然後根據受壓區和受拉區力和力矩平衡的原則來計算極限荷載。
2.根據權利要求1所述的一種活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法，其特徵在於:極限荷載按下式聯立進行計算:
3.根據權利要求1所述的一種活性粉末混凝土大偏心受壓構件極限荷載的計算方法，其特徵在於:受拉區等效三角形應力圖係數k，對於添加鋼纖維的活性粉末混凝土大偏心受壓構件取0.5，對於不添加鋼纖維的活性粉末混凝土大偏心受壓構件取0.2 ;受壓區等效矩形應力圖係數取α = 0.9, β =0.77。
【文檔編號】G06F17/50GK104036149SQ201410298879
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】施成華, 曹成勇, 龍廣成, 雷明鋒, 彭立敏, 楊偉超, 馬輝, 龍敏 申請人:中南大學