(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210954973.3 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 范小春　张浩　章锋　张澳　 谢助兵　刘志刚　陈超　 (74)专利代理 机构 武汉开元知识产权代理有限 公司 42104 专利代理师 冯超　李阿娇 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 113/26(2020.01) (54)发明名称 一种玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝土 短柱受压极限承载力计算方法 (57)摘要 本发明公开一种玄武岩筋混杂钢纤维超高 性能混凝土短柱受压极限承 载力的计算方法， 包 括以下步骤： 按照规范计算玄武岩筋混杂钢纤维 超高性能混凝土短柱轴心受压、 偏心受压承载 力； 基于混杂钢纤维对超高性能混凝土峰值压应 变对受压承 载力的影响、 引入受拉区混杂钢纤维 混凝土的抗拉强度， 对 玄武岩筋混杂钢纤维超高 性能混凝土短柱受压承 载力计算式修正； 基于试 验结果， 求解相关系数得出玄武岩筋混杂钢纤维 超高性能混凝土短柱受压承 载力计算公式； 本发 明在计算过程中考虑混杂钢纤维对超高性能混 凝土峰值压应变对受压承 载力的影 响、 同时考虑 受拉区混杂钢纤维混凝土的抗拉强度对受压承 载力的影响， 提高了受压承载力计算的精准度， 为工程实 践提供指导。 权利要求书5页 说明书17页 附图2页 CN 115408789 A 2022.11.29 CN 115408789 A 1.一种玄武岩筋混杂钢纤维超高性 能混凝土短柱受压极限承载力 计算方法， 其特征在 于包括以下步骤： S1按照现有规范设计玄武岩筋混杂钢 纤维超高性能混凝土短柱的轴心受压极限承载 力和偏心受压极限承载力计算公式； 其中， 轴心受压极限承载力计算如公式(4)所示， NUZ＝α1ffc(wh‑Af)+ εc0EfAf       (4) 公式(4)中： NUZ‑玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝 土短柱轴心受压极限承载力(k N)； α1‑混凝土等效应力影响系数； ffc‑混杂钢纤维超高性能混凝 土轴心抗压强度(MPa)； w‑试件截面宽度(m m)； h‑试件截面高度(m m)； Af‑玄武岩筋的截面 面积(mm2)； εc0‑高性能混凝 土峰值压应 变； Ef‑玄武岩筋弹性模量(MPa)； 偏心受压分为全截面偏心受压和一侧受拉一侧受压偏心 受压， 全截面偏心受压极限承 载力和一侧受拉一侧受压偏心受压极限承载力计算均如公式(7)所示： NUP＝α1ffcwx+A′fσ′f‑Afσf     (7) 式中NUP‑玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝 土短柱偏心受压极限承载力(k N)； α1‑混凝土等效应力影响系数， 按照现有规 程取0.92； ffc‑混杂钢纤维超高性能混凝 土轴心抗压强度(MPa)； w‑试件截面宽度(m m)； x‑超高性能混凝 土等效受压区高度(m m)； Af′ ‑近加载侧BFRP筋的截面 面积(mm2)； σf‑远离加载侧BFRP筋的应力(MPa)； Af‑远离加载侧BFRP筋的截面 面积(mm2)； σf′ ‑近加载侧BFRP筋的应力(MPa)； S2基于混杂钢纤维对超高性能混凝土峰值压应变对受压承载力的影响， 对玄武岩筋混 杂钢纤维超高性能混凝 土短柱轴心受压极限承载力计算式进行修 正； S3结合混凝土短柱偏心受压受力分析对玄武岩筋混杂钢 纤维超高性能混凝土短柱全 截面偏心受压极限承载力计算式进行修 正； S4引入受拉区混杂钢纤维混凝土的抗拉强度， 对玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝土 短柱一侧受拉一侧受压偏心受压极限承载力计算式进行修 正； S5基于短柱偏心受压实验结果， 求解相关系数得出玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝 土短柱受压承载力计算 公式； 获得三个玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝土短柱极限受压 承载力计算 公式， 分别为玄 武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝土 短柱轴心受压极限承载力计 算公式、 玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝土短柱全截面偏心受压极限承载力计算公式、 玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝土短柱一侧受拉一侧受压偏心受压极限承载力计算公 式。权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115408789 A 22.如权利要求1所述的玄武岩筋混杂钢纤维超高性 能混凝土短柱 受压极限承载力 计算 方法， 其特征在于所述的步骤S1中， 当不考虑混杂钢纤维对超高性能混凝土峰值压应变的 影响时， εc0取值为0.0033， 玄武岩筋混杂钢纤维超高性 能混凝土短柱轴心受压极限承载力 计算公式： NUZ＝α1ffc(wh‑Af)+0.0033EfAf           (5) 公式(5)中： NUZ‑玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝 土短柱轴心受压极限承载力(k N)； α1‑混凝土等效应力影响系数； ffc‑混杂钢纤维超高性能混凝 土轴心抗压强度(MPa)； w‑试件截面宽度(m m)； h‑试件截面高度(m m)； Af‑玄武岩筋的截面 面积(mm2)； Ef‑玄武岩筋弹性模量(MPa)。 3.如权利要求1所述的玄武岩筋混杂钢纤维超高性 能混凝土短柱 受压极限承载力 计算 方法， 其特 征在于所述的步骤S2具体包括以下步骤： 基于混杂钢纤维对超高性能混凝土峰值压应变的影响， 引入系数a、 b,对混杂钢纤维对 超高性能混凝 土峰值压应 变 εc0进行修正， 修正后的εc0计算式如公式(13)； εc0＝0.0042+0.0007(aVI+bVR)  (13) 将公式(13)代入公式(4)， 其中混凝土等效应力影响系数α1按照现有规程取值为0.92， 提出修正后的玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝 土短柱轴心极限受压承载力计算公式， NUZ＝0.92ffc(wh‑Af)+[0.0042+0.0007(aVI+bVR)]EfAf  (21) 公式(13)及公式(21)中： εc0‑高性能混凝 土峰值压应 变； a,b‑钢纤维类型对混杂钢纤维超高性能混凝土的影响系数， 待求； 工业钢纤维为a， 废 旧钢纤维为b； VI‑ISF含量特 征值； VR‑RSF含量特 征值； NUZ‑玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝 土短柱轴心受压极限承载力(k N)； ffc‑超高性能混凝 土轴心抗压强度设计值(MPa)材 料本身数值， 来源于产品说明书； w‑试件截面宽度(m m)； h‑试件截面高度(m m)； Af‑玄武岩筋的截面 面积(mm2)； Ef‑玄武岩筋弹性模量(MPa)。 4.如权利要求1所述的玄武岩筋混杂钢纤维超高性 能混凝土短柱 受压极限承载力 计算 方法， 其特 征在于所述 步骤S3具体包括以下步骤： 依据现有规范及玄武岩筋混杂钢纤维超高性 能混凝土短柱偏心 受力分析， 得出修正后 的玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝 土短柱全 截面偏心受压极限承载力计算公式为： NUP1＝α1ffcwx+A′fσ′f+Afσf  (22) 式中NUP1‑玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝土短柱全截面偏心受压极限承载力计算权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115408789 A 3