中美核电厂混凝土规范的构造要求对比

《压水堆核电厂核安全有关的混凝土结构设计要求》(NB/T 20012—2010)中规定了压水堆核电站混凝土结构的构造要求,同《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中的规定基本相同。《美国核安全相关混凝土结构规范》(ACI 349-13)中亦有核安全相关混凝土结构的构造要求规定。以上述三本规范为基础,结合其他规范及手册,比较了中、美两国核电厂钢筋混凝土结构设计规范中关于混凝土保护层、钢筋锚固、钢筋连接、钢筋间距等构造方面的规定,便于设计、施工人员在国内在建AP1000三代核电站设计和施工中参考,以便设计、施工人员在保证安全的前提下进行材料替换等工作,也为国家标准《核电厂混凝土结构技术标准》的编制提供参考。从对比结果看,美国核电厂钢筋混凝土结构的构造要求是严于我国目前的核电厂规定的。     

中美核安全相关混凝土结构设计规范安全度对比分析

基于《核电厂混凝土结构技术标准》(送审稿)和美国规范ACI 349-13,对比分析了中国和美国核安全相关混凝土结构构件层次的安全度。结果表明,中国核电厂技术标准轴心受拉、受弯、轴心受压、偏心受压、受剪和受扭钢筋混凝土构件的安全度与美国规范ACI 349-13相当,受冲切构件的安全度比美国规范ACI 349-13高约30%,局部受压构件的安全度比美国规范ACI 349-13高约45%,深梁的安全度与美国规范ACI 349-13相当;牛腿按简化方法设计时的安全度比美国规范ACI 349-13低约20%,按拉压杆模型设计时的与美国规范ACI 349-13相当。中国核电厂技术标准轴心受拉、受弯预应力混凝土构件的安全度分别比美国规范ACI 349-13高约10%和15%,预应力混凝土受剪构件的安全度与美国规范ACI 349-13相当。     

中美混凝土设计规范构件正截面受弯承载力的分析比较

针对钢筋混凝土构件正截面受弯承载力,对我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)和美国ACI318-05规范进行了一些分析比较。结果显示,适筋范围内构件的受力钢筋基本相同,构件的最小和最大配筋率美国规范ACI318-05比中国《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)要求的严格。     

我国历代混凝土结构设计规范构件承载力的安全度水平校核

本文分析了《混凝土结构设计规范》TJ 10-74、GBJ 10-89、GB 50010-2002及GB 50010-2010规定的构件受拉、轴心受压、受弯、受剪的承载力极限状态设计方法的安全度水平,计算其可靠指标,与现行《建筑结构可靠性设计统一标准》规定的目标可靠指标对比,评定不同版本混凝土结构设计规范的安全水平。结果表明：除74版本规范规定的受剪承载力计算外,各版本规范规定的各类承载力设计方法的可靠指标均大于目标可靠指标,且有不同程度的增长,《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018和《工程结构通用规范》GB 55001-2021发布后,各类承载力设计方法的可靠指标也有一定程度的增长。     

基于中美规范对比的“强剪弱弯”可靠度思考

GB 50010—2002和GB 50010—2010前后两版混凝土结构设计规范,由于采用不同的材料分项系数等效抗力分项系数,"强剪弱弯"并未直观的表达在设计表达式上。通过对比混凝土结构设计规范GBJ 10—89,GB50010—2002和GB 50010—2010,探讨"强剪弱弯"在实用设计表达式中的变化;并结合美国规范ACI 318-05,计算对比了同样条件下不同规范抗弯和抗剪的可靠度指标。研究结果表明,规范GBJ 10—89,GB 50010—2002,ACI318-05的抗剪可靠度指标依次提高,均大于相同条件下抗弯的可靠度指标。另外规范GBJ10—89,GB 50010—2002和GB 50010—2010抗剪承载力计算经验公式中,箍筋抗剪经验系数从1.5变为1.25,继而1.0,而目标可靠度指标并未明显变化。由于规范GB 50010—2002和GB 50010—2010的可靠度指标是延用经验方法所确定的,故借鉴规范GBJ 10—89的思想,建立了可靠度可靠度指标与安全系数之间的关系,同时也能对未来规范可靠度指标的修订提供指导。     

基于数据库的连续深受弯构件受剪承载力研究

为评估中、美规范计算方法对连续深受弯构件受剪承载力预测的安全性,通过搜集和筛选国内外文献中的试验研究成果,建立了钢筋混凝土连续深受弯构件受剪试验数据库。对美国规范ACI 318-2011采用的拉压杆模型（STM）计算方法以及GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中深受弯构件受剪承载力计算公式进行了分析。在此基础上,利用所建立的数据库对中、美两国规范中的计算方法进行评估。结果表明：两规范的计算结果均高估了连续深受弯构件的受剪承载力;对于中国规范中深受弯构件的受剪承载力计算公式,建议将其剪跨比λ的上限值取3.00,下限值取0.25,可以使其偏安全地用于连续深受弯构件计算;对于美国规范中所采用的STM,则可通过调整压杆混凝土有效系数,提高其安全度。     

拉-弯-剪复合受力混凝土构件的承载力计算研究

试验研究表明,复合受力状态下的钢筋混凝土构件的抗拉、抗弯、抗剪强度是相关的。以拉弯相关性、弯剪相关性为基础,根据截面满足的平衡条件,分别推导出矩形截面钢筋混凝土构件在小偏拉、剪力共同作用和大偏拉、剪力共同作用下考虑拉-弯-剪三者相关性的承载力验算式。通过对比试验数据,考虑拉-弯-剪相关性的构件承载力验算方法计算的结果与试验数据符合良好。从安全角度考虑,建议进一步修正GB 50010—2010《混凝土设计规范》中关于拉-弯-剪构件设计方法。     

中美两国混凝土结构设计规范可靠度比较

为了研究中美两国混凝土结构设计规范可靠度水平的差异,对比分析了中国混凝土结构规范GB50010—2010和美国混凝土结构规范ACI 318-11中关于混凝土受弯、受剪等承载力设计公式。首先讨论并建立新的比较标准。其次通过搜集国内外关于受弯构件和受剪构件的试验数据,根据材料强度换算关系,分析得到关于受弯、受剪承载力公式的计算模式不确定系数的统计参数。最后在确定材料不确定性、几何不确定性以及荷载的统计规律后,运用一次二阶矩法对混凝土构件受弯与受剪进行了可靠指标的分析。计算结果显示美国规范可靠度水平高于中国规范。     

钢筋混凝土受弯构件正截面弯剪承载力计算方法

在我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中,受弯矩、剪力共同作用的钢筋混凝土构件的承载力,是按受弯承载力和受剪承载力分别计算的,而截面上实际是弯矩和剪力共同作用的复合受力状态。为此,本文基于混凝土剪压强度理论和截面极限平衡原理,提出综合考虑弯矩、剪力共同作用的受弯构件正截面弯剪承载力计算实用方法。计算结果表明,在受弯构件正截面承载力计算中考虑剪力作用影响后,按现行规范计算的受拉纵筋将出现一定程度不足,建议在承受较大剪力作用的钢筋混凝土受弯构件设计中适当增加纵向配筋。     

高强钢筋高强混凝土简支梁抗剪试验研究

为研究高强钢筋高强混凝土简支梁的抗剪性能,设计了5根同时采用HRBF500级高强钢筋和C80高强混凝土的简支梁,并对其进行了集中荷载作用下的剪切破坏试验,分析了不同配箍率和不同纵筋配筋率对于试件裂缝、破坏形态、挠度及承载力的影响,并将承载力的试验值与我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)及美国ACI 318-08规范进行对比。结果表明,试验梁的破坏形态与普通梁相似,抗剪承载力随配箍率的增大而提高,按我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和美国ACI 318-08规范计算的承载力与实测承载力存在一定差异。     

中美规范中混凝土结构斜截面承载力的计算对比

在世界各国的混凝土结构规范中,它们所规定的计算方法等各不相同。本文选择了中国现行GB50010-2010《混凝土结构设计规范》与美国现行混凝土结构设计规范(ACI318M-05)进行受弯构件斜截面承载力计算对比,希望从中找出我国与美国在混凝土结构设计中的不足之处以加以改进。     

钢筋混凝土简支深梁压杆-拉杆模型试验对比分析

深受弯构件的拉压杆模型已经得到了广泛的认可。为研究混凝土深梁设计中采用的压杆-拉杆模型,进行了简支深梁集中荷载下的模型静载试验。试验设计依据为《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中深梁的相关规定及美国《混凝土结构建筑规范》(ACI318M-05)中压杆-拉杆模型设计的相关规定,试验参数为剪跨比、配筋方式等。试验结果表明,深梁混凝土抗压强度软化系数β与剪跨比和分布钢筋配筋率有关;水平分布筋对于承载力的贡献大于竖向分布钢筋。根据试验结果比较,中国规范对于小剪跨比(λ≤1)深梁的设计有较大的安全储备,美国规范深梁设计中所采用的压杆-拉杆模型较为经济合理。     

中美规范钢筋混凝土构件剪扭承载力计算公式对比

针对钢筋混凝土剪扭构件,从承载力计算公式、计算结果等方面,对我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和美国ACI318M-11规范进行分析对比,并对截面限制条件和箍筋最小配筋率进行比较。美国规范受剪扭承载力计算公式统一、简明,计算值与我国规范计算下限值接近,安全储备高于我国规范。我国规范剪扭承载力计算较为繁琐,有必要进一步简化和完善。     

拉-压杆模型在钢筋混凝土深梁设计中的应用

为完善中国<混凝土结构设计规范>(GB 50010-2002)中关于钢筋混凝土深梁的承载力设计方法,根据美国ACI 318M-05规范D区-压杆模型方法,按中国规范的设计表达式,提出了钢筋混凝土深梁承栽力的拉-压杆模型计算方法.基于所收集到的各国52个受剪破坏和29个受弯破坏的深梁试验数据,分别采用拉-压杆模型方法和中国GB 50010-2002规范深梁承载力计算方法,对试验结果进行了对比分析.结果表明,拉-压杆模型方法的计算结果比中国GB 50010-2002规范方法更准确.     

钢板混凝土简支梁抗剪承载模式及承载力分析

以8根钢板混凝土组合简支梁的弯剪试验为基础,对构件的受剪破坏过程和破坏模式进行分析,基于试验中观测到的剪切破坏形态,以及测得的钢板受拉应变发展情况,建立钢板混凝土组合简支梁的抗剪承载力计算模型。模型根据构件临界开裂荷载与临界开裂后的抗剪承载力的相对大小,将剪切破坏模式分为混凝土开裂引起的脆性破坏和下部钢板拉剪屈服引起的延性破坏两类,模型计算承载力与试验结果相符。分别对ACI 349规程(针对钢筋混凝土结构)和JEAC 4618—2009规程(针对钢板混凝土结构)中建议的构件抗剪承载力的计算方法进行分析,通过与试验实测承载力的对比,得出各规程用于钢板混凝土构件时的适用程度和安全裕度。分析表明,导致计算值偏差的根本原因在于钢筋混凝土构件与钢板混凝土构件在破坏模式上的区别。     

一种预测深受弯构件受剪承载力的协调方法

首先对《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)深受弯构件的抗剪设计进行了探讨,指出了其主要不足之处。改进的拉-压杆模型的提出有效地克服了上述问题,其不仅使预应力及非预应力深受弯构件的抗剪设计得到了协调,同时将压杆劈裂破坏、压杆或节点区压溃和拉杆屈服受弯破坏三种主要破坏模式统一了起来。引用文献中39根预应力和71根非预应力深受弯构件的试验数据对改进的拉压杆模型进行了验证,表明其预测结果协调、精确、连续而又偏于安全。     

基于中欧规范斜截面抗剪承载力对比

结合我国混凝土结构设计规范(GB50010-2010)(以下简称我国规范)与欧洲规范(EN1992-1-1:2004)(以下简称欧洲规范),从对抗剪的影响因素及计算公式两方面对无腹筋受弯构件及有腹筋受弯构件进行全面的分析比较,分析两国设计规范在考虑抗剪影响因素及计算方法上的异同。最后通过有腹筋受弯构件斜截面抗剪设计实例进行对比分析,得到两本规范对抗剪设计的一些差异。为我国《混凝土结构设计规范》的修订及完善提供一定的理论依据。     

混凝土构件斜截面承载力计算公式探讨

GB50010-2002《混凝土结构设计规范》中对多种荷载作用下混凝土受弯构件斜截面受剪承载力计算方法存在不合理之处,在对规范给出的计算公式进行分析的基础上提出建议性的计算方法,供工程设计参考。     

钢筋混凝土梁受剪承载力可靠度分析

在GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》修订过程中,所参考的试验数据主要来自85版设计规范背景资料,其构件数量及试验参数取值范围均存在一定的局限性。通过收集并整理国内外的钢筋混凝土矩形截面简支梁受剪试验数据,对GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式的合理性进行分析,得到计算模式不定性的统计参数,并采用考虑基本变量概率分布类型的一次二阶矩方法进行可靠度分析。结果表明：GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中均布荷载作用下钢筋混凝土梁受剪承载力的可靠指标能够满足GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求;集中荷载作用下钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式拟合曲线不再是更新后的试验数据的下包线,其可靠指标既不能满足GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的基本要求,也明显低于正截面受弯承载力的可靠指标。建议GB 50010-2010在全面更新试验数据的基础上,校准钢筋混凝土梁承载力计算公式的可靠度。     

钢板混凝土模块平面外抗弯设计研究

文中针对目前核电厂钢板混凝土结构的设计规范,以国内外钢板混凝土结构试验为基础,对比分析了几种钢板混凝土受弯承载力计算模型,对我国核电厂钢板混凝土结构设计的实际操作提出了建议。指出ACI349规范在目前的钢板混凝土结构平面外抗弯承载力设计中具有一定的保守性。