高強約束混凝土的統計分析
英國皇家學院土木工程部 a. j. kappos and d. konstantinidis
高強承壓混凝土模型的不確定性與其最大強度，延性，韌性之間的直線關係可由十個解析模型的量化統計得出。這些模型可以用來**在單軸壓縮的條件下，108種大型樣品試驗的結果。人們運用乙個實驗模型詳細描述了閉合封閉式高強混凝土的應力應變曲線，並且與上述資料完全吻合。
1.介紹
回顧對於hsc所作的研究以及在建築工業中材料的運用，值得注意的是，對於這一新型材料已經形成了一套系統的實驗研究方法並越來越多使用這一材料。近些年來，人們針對hsc的機械效能做了大量的研究工作。之所以作出這些努力是因為人們認為，在不久的將來hsc將廣泛地應用於各種結構建造中，例如高層建築、大跨度橋、隧道、貯水池及海上平台等等。
儘管在城市工程建設中hsc得到了越來越廣泛的應用，但是在那些建築材料的強度與韌性最為重要的**威脅地區，我們同樣需要開發、了解hsc所能創造的技術與經濟效益。長期以來人們一直認為在三軸壓力條件下，（承壓混凝土的）後兩個引數會大幅度增加。因此基於在軸向擠壓條件下的材料的易脆性，hsc的側面加固較之常規強度混凝土變得更為重要。
過去人們了解到承壓混凝土這一缺憾，並一直致力於實際試驗和資料分析兩方面的研究。一些約束模型同高強混凝土一樣，已經可以**應力-應變正常曲線變化。所有提到的模型都是以之前的實驗工作為基礎的，並且在對這些實驗結果的統計整理中得到了一些可用引數。
然而,與其他模型相比，這些模型的評價是基於有限的樣品數量和模型引數得來的。cussonand paultre 分析了九種約束hsc解析模型在最大強度、延性和韌性方面的平均誤差。其中五種是是以30個圓柱體樣品為基礎的hsc解析模型。
相較於以54個圓柱體為基礎的兩種常規強度混凝土解析模型，sun 、sakino 和sun 曾經比較過它們之間最大強度和相應應變的統計資料。
此次只著重研究高強承壓混凝土和高產鋼結構的模型發展歷程。對於至今所提到的所有已經考證的解析模型，許多研究者已經用這些模型來**大規模樣品試驗的結果。只有乙個基本上完全重複和一些未經完全驗證的模型被排除。
並編撰了包含108方柱樣品試驗結果的資料庫，其中還包括單軸壓縮負荷試驗。混凝土強度範圍從20兆帕到125兆帕，側鋼的屈變力從340兆帕到1390兆帕。對於有橫向加固作用的混凝土的體積比,可以通過中心線內從0.
8%到5%內的引數範圍內計算。
2.限制模型概述
解析模型有以下研究人員進行過研究實驗: fafitis and shah (fs) [4], yong, nour 和 nawy (ynn) [5], bjerkeli, tomaszewicz 和 jensen (btj) [6], nagashima, sugano, kimura 和 ichikawa (nski) [7], muguruma, nishiyama 和 watanabe (mnw) [8], cusson 和 paultre (cp) [1], sun 和 sakino (ss) [2], li, park 和 tanaka (lpt) [9], ibrahim 和 macgregor (im) [10], and diniz 和 frangopol (df) [11]. 上述研究人員所使用的符號在歐洲規範8中列舉為圖1，解釋說明了上述解析模型的應力應變曲線，而表1中列舉了每個模型運用的主要方程式。
所有模型都是運用拋物線來表示上公升段。根據fafitis 和shah[4]的研究，約束混凝土的強度與圍壓(σl)有一定函式關係。為了得到圍壓，fafitis 和shah假定加固方柱就是說乙個圓柱體擁有同直徑等長的承壓核心。
這一假設暗示縱向鋼筋圍繞著核心分布，而產生的約束結構並不影響圍壓數值大小。diniz 和frangopol[11]修改了fafitis和shah的模型,他們根據應力應變曲線的下降段，將箍距納入圍壓的計算範圍中。yong 和bjerkeli 意識到在模型中箍筋間距的有效性。
如果認為箍筋的橫向分布（結構）
會大大影響有效區域（ 見表1），那麼橫向分布，這一在bjerkeli et. al.模型中新增的因素，將大大影響confinement的大小。
另一方面, nagashima et. al. [7], cusson et.
al. [1], li et. al.
[9], and ibrahim et. al. [10]認為被有效限制的核心的分布會影響強度的增長，sheikh 和 uzumeri[13]曾運用相同或相似的方法證明過這一理論。
此外，根據對橫向鋼筋屈服強度的觀察，cusson和paultre 發現只有約束混凝土樣本具有峰值強度。提出運用迭代過程來計算承壓混凝土在峰值強度側向鋼筋的應力 (εsw) 和應變(σsw)，從而反過來影響整個應力應變曲線。觀察了混凝土試樣在強屈服箍筋的加固作用的效應後，sun sakino[2]限制了當約束壓力達到687mpa 時的橫向加固貢獻，同時考慮到混凝土的強度後，diniz 和 frangopol [11]建議採用限制值。
在li [9] 提出的模型中，對於正常屈服強度的鋼筋(fyw ≤ 550mpa)和高強屈服強度的鋼筋(fyw > 1200 mpa)的約束混凝土提出了不同的方程組，但對中間範圍的鋼筋沒有給出方案。
cusson和paultre發現臨界應變與應力應變曲線下降階段的約束混凝土強度最高值的50%通常一致。因為在這一階段發生了第一次箍筋斷裂。由定義的「臨界」混凝土張力是模型在第一次箍筋斷裂時的張力數值，並且他還從大量約束圓柱的線性回歸分析中得出了常規產量和高產鋼承壓力之間不同的關係。
muguruma et. al.從八個200 × 200 × 1500 mm的鋼筋混凝土柱的回歸分析中得出了εcu，並規定εcu 顛倒了迴圈負荷和混凝土圓柱強度。
（從86帕到116帕）
3 .評估現有限制模型
由以下人員執行了評估的約束高強度混凝土的應力應變模型用來**大規模樣本實驗檢驗的結果，並做出了報告。nagashima and sakino (1993)，cusson and paultre (1993)，li, park and tanaka (1994)，razvi and saatcioglu (1996)， sun et. al.
，表2展示了所運用過樣本的概述，圖2 給出了這些樣本間的tie配置。在樣本尺寸影響的研究中，樣本100 × 200 mm的混凝土圓柱強度與運用了0.95轉換因數150 × 300 mm圓柱體的強度值一致。
然而在大多數的模型中，圓柱體的尺寸對混凝土圓柱強度的影響並不確定。nagashima et. al.
，muguruma et. al.，li et.
al.和 sun et. al.
提出假設在解析模型中混凝土圓柱強度與100 × 200 mm圓柱一致。在這些情況下，模型中樣本混凝土的圓柱強度比150 × 300 mm圓柱 fc值提高了5%。
nagashima et. al.和 cusson et.
al.提出的模型中張力值與無約束混凝土的最大壓力一致，ceb 工作小組關於 hsc建議運用公式計算兩次，同樣建議適用於任何可用的實驗值。通過由約束所限制的樣本並運用線性插值，li et.
al.模型中所需要的六個常數估算為大於550帕，小於1200帕，li et. al並未給出具體值。
(見表一)。解析模型的可靠性評估是以六個關鍵常數的資料計算為基礎。
土木工程專業外文翻譯
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