超高性能混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程-條文說明

福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)超高性能混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程DBJ/T**-**-****條文說明PAGE31總則1.0.1本條與新版《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2014）一致，同時(shí)也符合國家對(duì)城市橋梁的要求和未來的發(fā)展趨勢(shì)。1.0.2本規(guī)范適用于各等級(jí)城市超高性能混凝土橋，如板梁橋、T梁橋、箱梁橋等，也適用于采用超高性能混凝土橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，如超高性能混凝土橋面板、超高性能混凝土疊合板、超高性能混凝土橋墩和超高性能混凝土蓋梁等。1.0.3本規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，按分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行超高性能混凝土橋設(shè)計(jì)，與普通鋼筋混凝土橋涵、圬工橋涵和地基基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保持一致。1.0.4超高性能混凝土橋梁設(shè)計(jì)需滿足城市工程結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的安全性、耐久性和適用性的功能要求。在《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2014）和《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2015）及《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ11-2011)中給出了公路橋涵主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，是按照等級(jí)和橋涵規(guī)模來考慮的。考慮到超高性能混凝土材料性能優(yōu)異，在正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用的前提下，本條比上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定有所提高。

2術(shù)語和符號(hào)2.1術(shù)語2.1.1超高性能混凝土具有超高抗壓/拉強(qiáng)度、高耐久等特性。要滿足其材料性能要求，其組成材料中必須含有礦物微細(xì)粉和高效減水劑。此外，為了避免超高抗壓強(qiáng)度導(dǎo)致脆性問題，一般摻入高強(qiáng)度微細(xì)鋼纖維或者有機(jī)纖維。2.1.2本規(guī)程推薦超高性能混凝土采用熱養(yǎng)護(hù)，若不具備熱養(yǎng)護(hù)條件而采用其他養(yǎng)護(hù)方式，則需通過試驗(yàn)驗(yàn)證后方可采用。采用熱養(yǎng)護(hù)，可加快混凝土硬化，快速提高抗壓和抗拉強(qiáng)度，一旦熱養(yǎng)護(hù)完成，就會(huì)減少收縮和徐變效應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。2.1.3-2.1.7超高性能混凝土具有高韌性，為區(qū)別其他混凝土材料（如纖維混凝土）具有的高抗拉性能與應(yīng)變軟化現(xiàn)象，提出了超高性能混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在超過彈性極限抗拉強(qiáng)度后還應(yīng)具有應(yīng)變硬化的特性。

3材料3.0.1福建省地方標(biāo)準(zhǔn)《超高性能混凝土制備與工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（DBJ-201*）與本規(guī)程同時(shí)發(fā)布，其組成、材料制備和質(zhì)量要求應(yīng)符合該規(guī)范規(guī)定。3.0.2超高性能混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按邊長為100mm立方體試件的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，并冠以UC表示，如UC130表示130級(jí)混凝土。抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指試件用標(biāo)準(zhǔn)方法制作、養(yǎng)護(hù)至28d齡期，以標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度（以MPa計(jì)）。本規(guī)程參照福建省地方標(biāo)準(zhǔn)《超高性能混凝土制備與工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（DBJ-201*）關(guān)于超高性能混凝土的力學(xué)性能等級(jí)和耐久性能的規(guī)定。3.0.4超高性能混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fUck和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按表3.0.4采用。1.超高性能混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fUck由立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fUcu,k經(jīng)計(jì)算確定。2.考慮到工程實(shí)際結(jié)構(gòu)中超高性能混凝土的實(shí)體強(qiáng)度與立方體試件強(qiáng)度之間的差異，參照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62-2004)中混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的計(jì)算方法，超高性能混凝土軸心抗壓強(qiáng)度按式（3.0.3）計(jì)算確定： (3.0.3)式中：系數(shù)0.88為考慮實(shí)際工程構(gòu)件中超高性能混凝土結(jié)構(gòu)與立方體試件因品質(zhì)、制作工藝、受荷情況和環(huán)境條件等不同，有一定差異，按《公路統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》條文說明建議，其抗壓強(qiáng)平均換算系數(shù)。為棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比值，在《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62-2004)規(guī)范中，C50及以下混凝土，=0.76，C55～C80混凝土，=0.78～0.82，由于超高性能混凝土比C80強(qiáng)度高許多，按此規(guī)律超高性能混凝土各強(qiáng)度等級(jí)值均高于0.82，由于該部分相關(guān)研究還不充分，本規(guī)程的超高性能混凝土=0.82。在《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62-2004)規(guī)范中還考慮了脆性折減系數(shù)，由于超高性能混凝土中鋼纖維的摻入，使得超高性能混凝土的脆性會(huì)明顯低于普通混凝土，且本規(guī)程規(guī)定超高性能混凝土中鋼纖維的體積摻量不宜低于1.5%，故不考慮脆性折減系數(shù)。3.由于實(shí)際工程中所采用鋼纖維、基體材料品種和養(yǎng)護(hù)方法較多，難以標(biāo)準(zhǔn)化，且抗拉強(qiáng)度測(cè)試時(shí)的離散性較大，故這里規(guī)定超高性能混凝土抗拉強(qiáng)度宜根據(jù)所工程所采用的材料由試驗(yàn)確定，當(dāng)無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可近似按表3.0.4采用。4.因目前尚無工程實(shí)際結(jié)構(gòu)中超高性能混凝土實(shí)體軸拉強(qiáng)度與試件軸拉強(qiáng)度之間差異的測(cè)試數(shù)據(jù)，本規(guī)程仍近似沿用抗壓強(qiáng)度的相應(yīng)系數(shù)值0.88，則超高性能混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fUtk可采用式（3.0.3-1)計(jì)算： (3.0.3)3.0.5構(gòu)件中超高性能混凝土軸心強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fUcd，由超高性能混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)求得。參考《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62-2004)規(guī)范=1.45，超高性能混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)偏安全取為1.45。3.0.8目前學(xué)者提出的超高性能混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線，多數(shù)是借鑒普通混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。以曲線形式來表達(dá)，常用的曲線函數(shù)有多項(xiàng)式、指數(shù)式、三角函數(shù)和有理分式等。超高性能混凝土的單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線形式與普通混凝土的近似一致，考慮到超高性能混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升段的線性段較長，采用了高冪次的多項(xiàng)式取代二次冪對(duì)曲線進(jìn)行模擬；曲線下降段的數(shù)學(xué)模型與普通混凝土的基本相同。上述曲線方程的構(gòu)造方式均依據(jù)混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的全曲線幾何特點(diǎn)。典型的曲線如圖所示。圖3.0.8-1典型的超高性能混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€示意圖（無量綱）典型曲線的幾何特點(diǎn)可用數(shù)學(xué)條件描述如下：1），2），，即上升段曲線單調(diào)減小，且無拐點(diǎn)；3）時(shí)，和，單峰曲線的峰值點(diǎn)；4）處坐標(biāo)，即下降段曲線上有一拐點(diǎn)；5）處坐標(biāo)（）為下降段曲線上曲率最大點(diǎn)；6）當(dāng)時(shí)，，；7），。根據(jù)上述的幾何條件，受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升段應(yīng)符合幾何條件1、2、3和7，其最簡(jiǎn)單形式為多項(xiàng)式，由于受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升段的線性部分較長，采用六次冪多項(xiàng)式的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合。受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升段應(yīng)符合幾何條件1、2、3和7，由于現(xiàn)有方程均為三次冪多項(xiàng)式，本規(guī)程也采用三次冪多項(xiàng)式的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行曲線擬合，受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線下降段采用與受壓曲線相同的方程形式。本構(gòu)關(guān)系曲線如下圖所示圖3.0.8-2超高性能混凝土受壓本構(gòu)關(guān)系曲線圖圖3.0.8-3超高性能混凝土受拉本構(gòu)關(guān)系曲線圖3.0.9各國規(guī)范對(duì)于超高性能混凝土的主要分為自收縮和干燥收縮，認(rèn)為熱養(yǎng)護(hù)對(duì)超高性能混凝土的收縮影響較大，可以忽略熱養(yǎng)護(hù)后的殘余收縮。不同國家現(xiàn)有規(guī)范中對(duì)不同養(yǎng)護(hù)制度下超高性能混凝土收縮值如表3.0.9的規(guī)定：表3.0.9各國規(guī)范對(duì)于收縮規(guī)定各國規(guī)范養(yǎng)護(hù)制度自收縮με干燥收縮με總收縮με美國FHWA2006熱養(yǎng)620~766標(biāo)養(yǎng)555法國熱養(yǎng)550550標(biāo)養(yǎng)550150700瑞士熱養(yǎng)600~800600~800標(biāo)養(yǎng)日本與韓國熱養(yǎng)45050500標(biāo)養(yǎng)550美國FHWA2006推薦美國混凝土協(xié)會(huì)ACI209公式，因結(jié)構(gòu)形式較為簡(jiǎn)單，本規(guī)程采用。而對(duì)于總收縮，如無實(shí)測(cè)值，綜合上述各國規(guī)范取值，本規(guī)程對(duì)于預(yù)制結(jié)構(gòu)可取200με；對(duì)于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)：熱養(yǎng)護(hù)可取550με，非熱養(yǎng)護(hù)可取800με。3.0.10瑞士規(guī)范對(duì)于未熱養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件，其加載齡期的徐變應(yīng)變按下式計(jì)算： (3.0.10-1)式中徐變系數(shù) (3.0.10-2)表3.0.9-1公式(3.0.9-2)參數(shù)取值t0[天]養(yǎng)護(hù)ab420°C1.20.63.2720°C1.00.64.52820°C0.90.610-熱養(yǎng)護(hù)0.30.610由以上數(shù)據(jù)分別做出徐變系數(shù)在不同加載齡期的隨時(shí)間變化的函數(shù)圖像。圖3.0.10徐變系數(shù)由各個(gè)加載齡期的徐變系數(shù)的函數(shù)圖形可知，徐變?cè)?年時(shí)間內(nèi)基本已經(jīng)完成。故本規(guī)程偏安全取最終徐變系數(shù)：無熱養(yǎng)護(hù)：1.2（t0=4d）；1.0（t0=7d）；0.9（t0=28d）；熱養(yǎng)護(hù)0.3。

4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1一般規(guī)定4.1.1由于超高性能混凝土受力機(jī)理復(fù)雜，關(guān)于其結(jié)構(gòu)承載力的理論計(jì)算目前還沒有達(dá)成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，因此，本規(guī)范建議進(jìn)行數(shù)值分析計(jì)算，其單軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系采用實(shí)測(cè)曲線或本規(guī)程3.0.8條給出的曲線。

4.2持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算4.2.1鋼筋超高性能混凝土受彎構(gòu)件處于承載極限狀態(tài)時(shí)，受拉區(qū)混凝土大部分面積已開裂，但由于超高性能混凝土中鋼纖維的橋接作用，超高性能混凝土受彎構(gòu)件裂縫寬度開展較小，開裂部分仍能承受拉應(yīng)力。隨著荷載的增加，裂縫沿著截面高度發(fā)展，此時(shí)受壓區(qū)高度不斷減小。應(yīng)力假定時(shí)，對(duì)于混凝土受壓區(qū)，破壞時(shí)受彎構(gòu)件頂緣的混凝土處于受壓極限，此時(shí)受壓區(qū)靠近梁頂緣區(qū)域應(yīng)力由于塑性作用而為圓弧狀，大部分受壓區(qū)仍處于彈性狀態(tài)。故截面應(yīng)力、應(yīng)變分布如圖4.2.1。鋼筋超高性能混凝土板、梁構(gòu)件正截面的抗彎承載力應(yīng)按下列基本假定進(jìn)行計(jì)算：1構(gòu)件彎曲后，其截面仍保持為平面。2截面受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形為三角形，其受壓混凝土強(qiáng)度取軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；截面受拉區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形為矩形，其受拉混凝土強(qiáng)度取折減系數(shù)k與軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fUtd乘積。3極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，受拉區(qū)鋼筋應(yīng)力取其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(小偏壓構(gòu)件除外)；受壓區(qū)或受壓較大邊鋼筋應(yīng)力取其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。4鋼筋應(yīng)力等于鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積，但不大于其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。通過式(4.2.1-1)和(4.2.1-2)從而解得受壓區(qū)高度xc為式（4.2.1）：（4.2.1）將受壓區(qū)高度xc的表達(dá)式代入式子(4.2.1-1)，即可得到折減系數(shù)k與極限承載力Mu的關(guān)系，故僅要確定強(qiáng)度折減系數(shù)k就可以得出承載極限計(jì)算式。通過文獻(xiàn)（傅元方2016）的結(jié)果可知，折減系數(shù)β處于0.80~1.0之間，折減系數(shù)平均值為0.88，故可取折減系數(shù)k為0.88。參考文獻(xiàn)，傅元方，“超高性能混凝土梁受彎性能研究”，碩士論文，福州大學(xué)，20164.2.2~4.2.3以受拉區(qū)鋼筋和超高性能混凝土控制設(shè)計(jì)，縱向鋼筋極限拉應(yīng)變?nèi)?.005，受壓區(qū)超高性能混凝土可能達(dá)到抗壓強(qiáng)度，也可能達(dá)不到抗壓強(qiáng)度，可將受壓區(qū)應(yīng)力分布近似為三角形。本規(guī)程將超高性能混凝土受拉區(qū)的應(yīng)力分布等效為近似矩形應(yīng)力分布圖，采用系數(shù)對(duì)超高性能混凝土抗拉強(qiáng)度進(jìn)行折減。4.2.4相關(guān)試驗(yàn)表明桁架-拱模型理論與超高性能混凝土斜截面受剪破壞形式較為相符。故對(duì)于超高性能混凝土受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算式，本規(guī)程采用桁架-拱模型理論推導(dǎo)得到的。并在受剪計(jì)算式中分別考慮了混凝土、箍筋和纖維對(duì)抗剪承載力的貢獻(xiàn)。（1）采用桁架-拱理論推導(dǎo)過程中對(duì)于梁受剪破壞的斜裂縫傾角θ，本規(guī)程偏安全的取θ=45°（2）在混凝土對(duì)抗剪承載力貢獻(xiàn)中，考慮了超高性能混凝土的軟化系數(shù)，取，此軟化系數(shù)是目前已有的超高性能混凝土梁受剪資料進(jìn)行擬合得到的。4.2.6公式形式來源于JTGD62-2004，鋼筋混凝土采用的是0.90，UHPC采用了日本的強(qiáng)度折減系數(shù)0.85，采用福州大學(xué)試驗(yàn)和有限元分析結(jié)果。

4.3持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算4.3.3受彎構(gòu)件即將開裂時(shí)，受拉區(qū)的部分區(qū)域已經(jīng)進(jìn)入塑性階段，即受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段，截面下緣達(dá)到峰值應(yīng)力；由于超高性能混凝土受拉曲線上升段的線性程度較高，且近似于直線，因此，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將其應(yīng)力分布近似為三角形。受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)力較小，應(yīng)力分布為三角形。考慮到截面幾何形式的不同，將截面受壓區(qū)和受拉區(qū)超高性能混凝土的應(yīng)力面積之和采用積分形式表現(xiàn)。

5構(gòu)造5.0.3～5.0.5在超高性能混凝土結(jié)構(gòu)中，由于鋼纖維的存在，可以減少或不配普通鋼筋，從而減少工程造價(jià)，這方面在馬來西亞超高性能混凝土橋梁實(shí)踐中得到了證明。

6施工6.2原材料貯存6.2.1～6.2.6超高性能混凝土所用的粉料種類多，避免相混和防潮是共同的要求。骨料堆場(chǎng)采用遮雨設(shè)施已逐步在預(yù)拌棍凝土攪拌站得到實(shí)施，超高性能混凝土水膠比低，強(qiáng)度對(duì)用水量的變化極其敏感，采用遮雨措施防止骨料含水量波動(dòng)，對(duì)保證施工配合比的準(zhǔn)確性非常重要。超高性能混凝土常用的液態(tài)外加劑（比如聚竣酸系高性能減水劑）受凍后性能會(huì)降低。6.3攪拌與運(yùn)輸6.3.4采用可調(diào)速的強(qiáng)制式攪拌機(jī)有利于超高性能混凝土的攪拌。6.3.6由于超高性能混凝土摻入了微細(xì)纖維，若在投料過程中未進(jìn)行充分分散，將可能導(dǎo)致攪拌過程纖維結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象。因此，在攪拌機(jī)宜設(shè)置防止鋼纖維結(jié)團(tuán)的下料裝置。6.3.8混凝土攪拌運(yùn)輸車罐內(nèi)積水或者積漿會(huì)導(dǎo)致超高性能混凝土的配合比失真。6.3.9采用外加劑調(diào)整超高性能混凝土拌合物的可操作時(shí)間并控制混凝土出機(jī)至現(xiàn)場(chǎng)接收不超過90min是易行的。運(yùn)輸保證澆筑的連續(xù)性有利于避免超高性能混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)因澆筑間斷產(chǎn)生的冷縫或薄弱層。6.4澆筑6.4.1超高性能混凝土拌合物中骨料直徑小，漿體多且流動(dòng)性大，澆筑過程對(duì)模板的壓力大，且容易漏漿和脹模，故支模是超高性能混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。6.4.2超高性能混凝土采用分層澆筑時(shí)，其分層厚度不宜過大，層間澆筑間隔時(shí)間不宜過長，層間不應(yīng)出現(xiàn)冷縫，這有利于保證每層混凝土澆筑質(zhì)量和整體結(jié)構(gòu)的勻質(zhì)性。自密實(shí)的超高性能混凝土澆筑不受此條規(guī)定的限制。6.4.3由于超高性能混凝土摻有高強(qiáng)度微細(xì)纖維，為避免纖維結(jié)團(tuán)，不宜采用插入式振搗器進(jìn)行振搗。6.5養(yǎng)護(hù)6.5.1~6.5.2采用《活性粉末混凝土》（GB/T31387-2015)的養(yǎng)護(hù)規(guī)定。6.5.3超高性能混凝土的早期收縮比較大，若再發(fā)生表面水分損失，會(huì)加大混凝土開裂傾向，因此宜采取措施防止混凝土澆筑成型后的表面水分損失。6.5.4若不具備熱養(yǎng)護(hù)條件而采用其他養(yǎng)護(hù)方式，則需通過試驗(yàn)驗(yàn)證后方可采用。制訂說明《超高性能混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》DBJ/T**－***－201*經(jīng)福建省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳2015年7月1日以閩建科[2015]136號(hào)文批準(zhǔn)發(fā)布，并經(jīng)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部201*年**月**日以