5.1.1 材料與巖土的性能系指其強度、彈性模量、變形模量、壓縮模量、粘聚力、內(nèi)摩擦角等物理力學(xué)性能。各種性能應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)試驗方法經(jīng)試驗確定。

5.1.2 材料性能f應(yīng)采用隨機變量的概率模型來描述。其概率分布類型和統(tǒng)計參數(shù)應(yīng)以試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用參數(shù)估計和概率分布的假設(shè)檢驗方法確定。

5.1.3 按標(biāo)準(zhǔn)試驗方法確定的材料性能應(yīng)通過換算系數(shù)或函數(shù)轉(zhuǎn)換為實際結(jié)構(gòu)的材料性能。結(jié)構(gòu)中材料性能的不定性，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗方法確定的材料性能不定性和換算系數(shù)或函數(shù)的不定性經(jīng)計算確定。

5.1.4 材料性能的標(biāo)準(zhǔn)值fk應(yīng)根據(jù)符合規(guī)定質(zhì)量的材料性能的概率分布的某一分位值確定。

當(dāng)受條件限制而試驗數(shù)據(jù)不足時，材料性能標(biāo)準(zhǔn)值可采用有關(guān)的規(guī)定值，也可結(jié)合工程經(jīng)驗分析判斷確定。

當(dāng)材料性能與時間因素有關(guān)或因環(huán)境條件而變化時，確定材料性能標(biāo)準(zhǔn)值宜考慮這些因素的影響。

5.1.5 巖土性能宜根據(jù)現(xiàn)場取樣的試驗結(jié)果，用隨機變量概率模型來描述。其標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)概率分布的某一分位值確定。當(dāng)試驗數(shù)據(jù)不足時，可采用有關(guān)的規(guī)定值。
 

條文說明

5.1 材料與巖土的性能

5.1.2 本條提出了材料性能統(tǒng)計分析的要求，現(xiàn)就公路橋梁和路面結(jié)構(gòu)的情況分述如下：

1 公路橋梁結(jié)構(gòu)方面。著重調(diào)查統(tǒng)計了混凝土和鋼筋的強度指標(biāo)。有關(guān)混凝土方面，在全國范圍內(nèi)幾乎所有省、市、自治區(qū)的重點橋梁工地和預(yù)制廠（場）進(jìn)行了調(diào)查，同時收集了已建橋梁存檔試驗數(shù)據(jù)，經(jīng)整理剔除異常值，取得了各級強度可用的數(shù)據(jù)3萬多組。標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸均為200mm×200mm×200mm。有關(guān)鋼筋方面，從各個鋼廠、橋梁工地試驗室、大學(xué)和研究單位的試驗報告中收集了各個品種的鋼筋強度數(shù)據(jù)共29萬多個，其中非預(yù)應(yīng)力鋼筋近14萬個，預(yù)應(yīng)力鋼筋15.6萬多個。這些全國調(diào)查資料構(gòu)成材料性能統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)。經(jīng)參數(shù)估計和概率分布的假設(shè)檢驗，表明混凝土和鋼筋的試件強度均不拒絕正態(tài)分布。其統(tǒng)計參數(shù)分別列于表18和表19。

表18  混凝土立方體試件強度統(tǒng)計參數(shù)

表19  普通鋼筋試件強度統(tǒng)計參數(shù)

2 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)方面。水泥混凝土路面的可靠度分析采用了疲勞概率模型，以路面疲勞壽命表示結(jié)構(gòu)的綜合抗力。影響混凝土路面疲勞壽命的因素很多，就材料性能而言，目前僅考慮了混凝土彎拉強度和彈性模量、基層頂面綜合回彈模量的不定性。至于計算模式的不定性以及用標(biāo)準(zhǔn)試件測試的材料性能與路面結(jié)構(gòu)實際材料性能的差異等，均在結(jié)構(gòu)可靠度驗證中加以綜合考慮。

在廣東、浙江、安徽、河北、黑龍江等省的多個地、市選擇了600km以上150多個有代表性的新建和早建混凝土路段，通過實地測試采集了大量數(shù)據(jù)。采集的方法和數(shù)量見表20。

表20  材料性能采集方法和數(shù)量

用K—S法進(jìn)行概率分布的假設(shè)檢驗，結(jié)果上述材料性能均不拒絕正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布。

實測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析表明，各項材料性能的變異范圍較大，有必要根據(jù)不同施工技術(shù)和管理水平將路面材料性能的變異范圍大體劃分為三個區(qū)間，分別代表低、中、高三級變異水平。具體范圍見表21。

表21  材料性能變異水平分級


表22  各級公路采用的變異水平等級

3 瀝青路面結(jié)構(gòu)方面。瀝青路面的材料性能著重于土基回彈模量、路面結(jié)構(gòu)層的回彈模量和強度以及路面的回彈彎沉的試驗統(tǒng)計分析。路面結(jié)構(gòu)層主要是半剛性底基層、半剛性基層和瀝青面層，材料模量分抗壓回彈模量和劈裂回彈模量，各層材料均有標(biāo)準(zhǔn)試件和現(xiàn)場試件兩種?；貜棌澇劣校菏┕み^程觀測，包括路基、底基層、基層和竣工時的面層；跟蹤觀測，包括長期觀測路段和“七五”攻關(guān)試驗路。

材料性能的變異性分析是在取得大量觀測和試驗資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。這些資料來自于京石、濟青、廣深、沈大等高速公路；三銅（三原至銅川）一級公路；滬寧（上海至南京）二級公路等的各個觀測試驗段，其中土基回彈模量439個，結(jié)構(gòu)層抗壓回彈模量2583個；劈裂回彈模量1614個；抗壓強度試件2179個；劈裂強度試件2192個，施工過程彎沉測點15800多個，跟蹤觀測彎沉點40200多個。

運用參數(shù)估計和概率分布假設(shè)檢驗，考慮各種材料變異范圍較大，按保證率為90%的上限值、中值和下限值作為高、中、低的不同變異水平，經(jīng)對分析結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整取整以后，將各種材料性能的變異系數(shù)連同概率分布類型列于表23。

表23  各種材料性能的變異系數(shù)及概率分布類型

5.1.3 材料性能是用標(biāo)準(zhǔn)試件和標(biāo)準(zhǔn)試驗方法確定的，但這是試件材料性能。對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的材料性能，因為受材料品質(zhì)、制作工藝、受荷情況、環(huán)境條件等因素的影響而引起變異，所以除考慮試件材料性能的不定性以外，還要考慮構(gòu)件實際材料性能與標(biāo)準(zhǔn)試件材料性能的差異。具體地說，結(jié)構(gòu)構(gòu)件中材料性能的不定性，包括標(biāo)準(zhǔn)試件材料性能不定性和試件材料性能換算為構(gòu)件材料性能的不定性。

5.1.4 材料性能標(biāo)準(zhǔn)值是極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式中所含主要設(shè)計參數(shù)之一，它由經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計得到的材料性能概率分布的某一分位值確定。公路橋梁材料強度的標(biāo)準(zhǔn)值取其概率分布的0.05分位值。

公路橋梁現(xiàn)行規(guī)范中混凝土強度的標(biāo)準(zhǔn)值在以下條件下確定：混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件采用200mm×200mm×200mm的立方體；標(biāo)準(zhǔn)值的保證率取為85%。為了與國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)保持一致，新規(guī)范中的混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)實行新的確定方案，即混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件由原邊長200mm的立方體改為邊長150mm的立方體，混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)值的取值原則由原保證率85%改為保證率95%。這表明在同一批混凝土中，新規(guī)范的強度標(biāo)準(zhǔn)值比現(xiàn)行規(guī)范的低，也就是說，新規(guī)范對混凝土質(zhì)量的要求提高了。