一種考慮荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B定量設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種考慮荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B定量 設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國對混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B設(shè)計的方法不盡相同，但都沒有考慮實際結(jié)構(gòu)所受 荷載作用對混凝土抗?jié)B性能的影響，以針對建筑工程的《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》為例，規(guī) 范規(guī)定以結(jié)構(gòu)埋深來確定混凝土抗?jié)B水壓要求，并以無應(yīng)力狀態(tài)下的逐級加壓法來鑒定混 凝土的抗?jié)B水壓是否滿足要求。而實際工程結(jié)構(gòu)所受的荷載作用會對混凝土產(chǎn)生微裂紋擴(kuò) 展等損傷影響，進(jìn)而影響混凝土的抗?jié)B性能，故現(xiàn)有的混凝土抗?jié)B設(shè)計規(guī)定存在片面性。此 外，在工程實際應(yīng)用中通過摻入纖維的方式改善混凝土的抗?jié)B性能時，大都只能依據(jù)試驗 結(jié)果確定纖維摻量，甚至僅依靠經(jīng)驗來確定纖維摻量，缺少定量設(shè)計依據(jù)，會對纖維混凝土 抗?jié)B的經(jīng)濟(jì)性及可靠性帶來不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種設(shè)計全面、實用 性高、定量化設(shè)計的考慮荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B定量設(shè)計方法。
[0004] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0005] 一種考慮荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B定量設(shè)計方法，包括以下步驟：
[0006] 1)獲取混凝土持載狀態(tài)下的超聲波速-應(yīng)力比關(guān)系；
[0007] 2)獲取混凝土卸載狀態(tài)下的超聲波速-應(yīng)力比關(guān)系；
[0008] 3)獲取混凝土卸載狀態(tài)下的抗?jié)B水壓-應(yīng)力比關(guān)系；
[0009] 4)根據(jù)超聲波速-應(yīng)力比關(guān)系和抗?jié)B水壓-應(yīng)力比關(guān)系獲取抗?jié)B水壓-超聲波速 關(guān)系；
[0010] 5)根據(jù)超聲波速-應(yīng)力比關(guān)系和抗?jié)B水壓-超聲波速關(guān)系獲取抗?jié)B水壓-應(yīng)力比 關(guān)系；
[0011] 6)獲取多組混凝土持載狀態(tài)下的抗?jié)B水壓-應(yīng)力比關(guān)系數(shù)據(jù)，去量綱化后擬合得 到考慮荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B設(shè)計計算公式為：
[0012] P = f (P0, η , ω) = P0 (7. 7 η 3-1〇. 8 η 2+2· 4 η +〇. 99) (-0. 05 ω 2+〇. 15 ω +1)
[0013] 其中，P為具有某一原始抗?jié)B水壓及纖維摻量的混凝土在一實際應(yīng)力比狀態(tài)下的 實際抗?jié)B水壓，P tl為通過《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的逐級加壓 法測得的一組無應(yīng)力狀態(tài)素混凝土的抗?jié)B水壓（即原始抗?jié)B水壓），抗?jié)B水壓是指按照逐 級加壓法抗?jié)B試驗，試件頂部出現(xiàn)滲水時的水壓再減去O.IMPa，η為混凝土實際所受的持 載狀態(tài)應(yīng)力比，ω為纖維混凝土的纖維摻量。需要說明的是，公式擬合過程中的所有量都 是去量綱化的，而在去量綱化之前，原始抗?jié)B水壓Ρ〇、應(yīng)力比η及纖維摻量ω的單位分別 為 MPa、l 及 kg/m3;
[0014] 7)根據(jù)考慮荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B設(shè)計計算公式進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B設(shè) 計。
[0015] 所述的步驟1)具體包括以下步驟：
[0016] 對同一配比下的混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，通過壓力試壓機(jī)，分別施加多組不同應(yīng) 力比水平的荷載，每組持載3分鐘，并在持載狀態(tài)下利用超聲波儀測試混凝土超聲波速，得 到混凝土持載狀態(tài)下的超聲波速-應(yīng)力比關(guān)系。
[0017] 所述的步驟2)具體包括以下步驟：
[0018] 對同一配比下的混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊，通過壓力試壓機(jī)，分別施加多組不同應(yīng) 力比水平的荷載，每組持載3分鐘后卸載，卸載后利用超聲波儀測試混凝土超聲波速，得到 混凝土卸載狀態(tài)下的超聲波速-應(yīng)力比關(guān)系；
[0019] 所述的步驟3)具體包括以下步驟：
[0020] 對同一配比下的混凝土抗?jié)B圓臺試塊，通過壓力試壓機(jī)，分別施加多組不同應(yīng)力 比水平的荷載，每組持載3分鐘后卸載，卸載后利用抗?jié)B儀按照逐級加壓法測試混凝土的 抗?jié)B水壓，得到混凝土卸載狀態(tài)下的抗?jié)B水壓-應(yīng)力比關(guān)系，
[0021] 所述的步驟7)中的混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B設(shè)計包括以下兩種類型：
[0022] 當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)使用素混凝土澆筑時，根據(jù)工程抗?jié)B水壓要求、混凝土結(jié)構(gòu)實際所 受應(yīng)力比及素混凝土纖維摻入量，可計算確定素混凝土所需要的原始抗?jié)B水壓；
[0023] 當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)使用纖維混凝土澆筑時，代入工程抗?jié)B水壓要求、混凝土結(jié)構(gòu)實際 所受應(yīng)力比及纖維混凝土對應(yīng)的原始抗?jié)B水壓，可計算確定纖維混凝土的纖維摻量。
[0024] 所述的步驟6)中的逐級加壓法采用普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo) 準(zhǔn)進(jìn)行操作。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0026] 一、設(shè)計全面：本發(fā)明考慮了實際工程中的持續(xù)荷載作用對混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B性能 的影響，提出了得到實用的工程抗?jié)B設(shè)計計算公式的有效途徑，提高了抗?jié)B設(shè)計的全面性 和可靠性。
[0027] 二、實用性高：本方法仍然使用現(xiàn)有的工程抗?jié)B逐級加壓試驗方法用于確定混凝 土無應(yīng)力狀態(tài)抗?jié)B水壓，用于抗?jié)B設(shè)計計算，無需引入新的試驗方法或儀器，可快速融入到 實際工程運用。
[0028] 三、定量化設(shè)計：本發(fā)明可針對混凝土結(jié)構(gòu)所澆筑使用的混凝土類型，包括素混凝 土和纖維混凝土，進(jìn)行兩種方式的定量抗?jié)B設(shè)計，對于素混凝土，設(shè)計結(jié)果能夠改變素混凝 土的原始抗?jié)B水壓；對于纖維混凝土，設(shè)計結(jié)果體現(xiàn)為能夠改變纖維混凝土的纖維摻入量。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0030] 圖2為考慮荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B設(shè)計擬合曲線。
[0031 ] 圖3為混凝土持載狀態(tài)下的超聲波速-應(yīng)力比關(guān)系圖。
[0032] 圖4為混凝土卸載狀態(tài)下的超聲波速-應(yīng)力比關(guān)系圖。
[0033] 圖5為混凝土卸載狀態(tài)下的抗?jié)B水壓-應(yīng)力比關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0035] 實施例：
[0036] 如圖1所示，一種考慮荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B設(shè)計方法，包括如下步驟：
[0037] 1)測試混凝土持載狀態(tài)下的"超聲波速-應(yīng)力比"關(guān)系，如圖3所示，記為關(guān)系①；
[0038] 2)測試混凝土卸載狀態(tài)下的"超聲波速-應(yīng)力比"關(guān)系，如圖4所示，記為關(guān)系②；
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