高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁正常使用极限状态可靠度分析

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发布时间：2021-09-14

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高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁正常使用极限状态
可靠度分析
李艳艳11 ，李强，戎贤1,2
(1．河北工业大学土木工程学院，天津300401；2．河北省土木工程技术研究中心，天津300401)
摘要：对6根矩形截面混凝土梁进行了受弯破坏试验。考虑到应用HRB500级钢筋作为受力主筋，可能会导致构件出现过宽裂缝而不
能满足结构适用性和耐久性的要求，其中4根试验梁掺入了定量聚丙烯纤维进行对比试验研究。在试验基础上，对高强钢筋混凝土梁进行
了基于横向裂缝宽度的正常使用极限状态可靠度对比分析。研究结果表明：配置HRB500级钢筋的混凝土梁基于裂缝宽度的正常使用极
限状态下的可靠度指标相对偏低，而掺人聚丙烯后的混凝土梁的可靠度指标有所提高。两者基于裂缝宽度的正常使用极限状态的可靠度
指标均符合可靠度指标范围 1．5。
关键词：高强钢筋；混凝土梁；聚丙烯纤维；裂缝宽度；可靠度
中图分类号： TU528．572 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(201 1)07—0034—03
Reliability analysis at serviceability limit state for poIypropyIene fiber concrete beams reinforced with high strength steel bars
L／Yah-yah1,2 L／Qiang1,2 RONGXian ’
(1．School ofCivil Engineering，Hebei University ofTechnology，Tianjin 300401，China；
2．Civil Engineering Technology Research Center ofHebei Province，Tianjin 300401，China)
Abstract： Inordertoinvestigatethe bendingbehaviorofconcretebeam reinforeedwith HRB500 steel bars，tests on 6 rectangular sectionfiexu—
ral members were carried out．However，such concrete beam s，applying higher tensile steel as reinforcement，may appear oversized cracks which
cannot satisfy the requirement for applicability and durability．Therefore，4 fiexural members added polypropylene fibers are designed to compared
in aspects ofcrack width．Therefore．the reliability at serviceability limit state for concrete beam s reinforced wim HRB500 was analyzed．Th e analysis
results indicate that reliability indexs based on crack width at serviceability limit state ofthe concrete beam s with HRB500 is low；and reliabili—
tyindex ofconcrete beamsreinforcedwithHRB500is promotedbypolypropylenefibers．In genera1．reliability indexs ofthesetwo kind ofmembers
based on crack width at serviceability limit state both meet the reliability index range of0 to 1．5．
KeyWOrds：higll strength steelbars；concretebeam；polypropylenefiber；crackwidth；reliability
O 引言
GB 50068-2001(建筑结构可靠度设计统一标准》【·规定：结
构设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，并将极
限状态分为两类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。承
载能力极限状态描述了结构的安全性功能不能使用的各种状
况。正常极限状态描述了结构不满足适用性或耐久性功能的各
种状况。正常使用极限状态的分析是结构设计中的一个很重要
的问题。在国际标准ISO 2394：1998中首次给出了正常使用可
靠指标的建议值：对可逆极限状态取为0；对不可逆极限状态取
为1．5【2]。
随着经济的发展和住房制度的改革，房屋的正常使用问题
越来越引起人们的关注。尽管结构在超过正常使用极限状态不
会造成灾难性的破坏和损失，但会严重影响结构的正常使用。目
前，混凝土结构适用性和耐久性的研究已逐渐成为研究热点，而
其可靠性分析方法，也正受到越来越多的关注㈣。本研究从使
用性和耐久性两方面着手，提出掺入聚丙烯纤维的方法从而改
善高强钢筋混凝土构件正常使用荷载作用下的性能，通过试验
对比研究其正常使用性能，对高强钢筋聚丙烯纤维混凝土结构
构件正常使用极限状态可靠度的分析。
1 试验概况
进行了6根配有HRB500级钢筋的混凝土梁的弯曲破
坏试验，受力纵筋均采用HRB500级钢筋，混凝土强度等级
均为C20。试验构件分成L、LX．A、LX．B三个系列，其中L系
列2根试验梁未掺入聚丙烯纤维，LX．A和LX．B系列共4根
试验梁分别掺入了0．9、1．2 kg／m3的聚丙烯纤维。试验梁的截
面形式如图1所示，配筋见表1。材料的力学性能如表2和表3
所示。
试验采用三分点集中加载，皆为破坏性试验，量测的主要
内容有：跨中各截面混凝土的应变、钢筋的应变、支座及跨中挠
度以及各个荷载等级下的纯弯段裂缝开展情况。