Reliability Analysis of Load Capacity of UHPC⁃Reinforced Short Lap⁃Spliced RC Components and Strengthening Recommendation

MA Gao; MA Ren

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20221218001

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Reliability Analysis of Load Capacity of UHPC⁃Reinforced Short Lap⁃Spliced RC Components and Strengthening Recommendation

更新时间：2024-06-26

- Reliability Analysis of Load Capacity of UHPC⁃Reinforced Short Lap⁃Spliced RC Components and Strengthening Recommendation
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 44, Issue 3, Pages: 605-615(2024)
- 作者机构：
  
  1.湖南大学土木工程学院，湖南长沙 410082
  2.工程结构损伤诊断湖南省重点实验室（湖南大学），湖南长沙 410082
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20221218001
  CLC： TU375
- Received：18 December 2022，
  
  Revised：2023-03-06，
  
  Published：25 June 2024
- 稿件说明：
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马高,马忍.UHPC增强短搭接RC构件承载力可靠度分析与加固建议[J].防灾减灾工程学报,2024,44(03):605-615.

MA Gao,MA Ren.Reliability Analysis of Load Capacity of UHPC⁃Reinforced Short Lap⁃Spliced RC Components and Strengthening Recommendation[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(03):605-615.
马高,马忍.UHPC增强短搭接RC构件承载力可靠度分析与加固建议[J].防灾减灾工程学报,2024,44(03):605-615. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221218001.

MA Gao,MA Ren.Reliability Analysis of Load Capacity of UHPC⁃Reinforced Short Lap⁃Spliced RC Components and Strengthening Recommendation[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(03):605-615. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221218001.

摘要

基于可靠度研究超高性能混凝土（Ultra‑High Performance Concrete， UHPC）增强钢筋短搭接RC构件的失效模式与承载力特征。首先阐述了UHPC加固机理，建立了包含活恒荷载效应比、搭接系数

、UHPC强度、混凝土强度、钢筋型号、考虑水平地震作用的弯矩效应比和轴力效应比等关键参数的设计空间；确立分析RC构件承载力可靠度的功能函数，运用Monte Carlo法对设计空间中的关键参数组进行可靠指标计算，然后进行关键参数敏感性分析和计算结果拟合分区。结果表明：设计空间关键参数中，搭接系数、效应比、配筋率、钢筋型号和UHPC强度对可靠指标的影响均显著；UHPC不仅具有良好的承载力增强能力，还能改变失效模式，梁和柱屈服时可靠指标分别提高109.6%和12.9%，屈服时搭接系数分别为0.58和0.57；对于受弯RC梁（压弯柱），

0.67（0.65）时，钢筋基本能屈服，建议采用UHPC加固；0.50（0.49）

≤0.67（0.65）时，存在钢筋屈服和粘结失效两种情况，建议谨慎加固；

≤0.50（0.49）时，容易发生粘结失效，不建议采用UHPC加固。

Abstract

This paper investigates the failure modes and load-bearing characteristics of Ultra-High Performance Concrete (UHPC) reinforced short lap-spliced RC components. The reinforcement mechanism of UHPC was firstly demonstrated

and a design space was established

incorporating key parameters such as live-to-dead load ratio

lap-spliced coefficient

UHPC strength

concrete strength

rebar type

and the bending moment effect ratio and axial force effect ratio considering horizontal seismic action. A performance function for analyzing the load-carrying reliability of RC components was established. The Monte Carlo method was applied to calculate reliability indices for critical parameter combinations within the design space

followed by a sensitivity analysis of key parameters and fitting of calculation results into zones.

The results showed that among the key parameters in the design space

the lap-spliced coefficient

effect ratio

reinforcement ratio

rebar type and UHPC strength significantly influenced the reliability index. UHPC demonstrated excellent load-enhancing capabilities and the ability to alter failure modes. Reliability indices of beam and column yield increased by 109.6% and 12.9%

respectively

with lap-spliced coefficients at yield of 0.58 and 0.57 respectively. For flexural RC beams (compression bending columns)

when

0.67(0.65)

the failure mode was steel reinforcement yielding

and UHPC reinforcement was recommended. When 0.50(0.49)

≤0.67(0.65)

the failure mode was either reinforcement yielding or bond failure

so UHPC reinforcement should be carefully employed. When

≤0.50(0.49)

bond failure was likely

thus UHPC reinforcement was not recommended.

关键词

Keywords

references

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