[發明專利]一種高溫后預應力混凝土受彎構件剩余承載力簡化計算方法

在審

• 申請號: 201711034785.4
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107832510A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 李昌霖;王中強
• 申請（專利權）人: 李昌霖
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及建筑工程技術領域，具體涉及一種實用而簡便的高溫后預應力混凝土受彎構件剩余承載力的計算方法。

背景技術

在鋼筋混凝土構件中，由于遭受火災后其混凝土和鋼筋力學性能發生變化，會導致構件產生變形加大、局部混凝土壓碎甚至受拉鋼筋拉斷等嚴重損害和破壞。而預應力混凝土扁梁作為重要的承重構件，在火災時受火面較大，產生損傷也較大。

在實際工程中，高溫后預應力鋼筋混凝土受彎構件的剩余承載能力是鑒定其受損程度的重要指標，也是廣大工程人員最為關心的重要內容。在掌握鋼筋和混凝土材料的高溫后力學性能的基礎上，可以通過編制較高精度的非線性有限元程序對其進行計算，但顯然這一計算過程比較復雜，不便于推廣和應用。

發明內容

本發明提供了一種實用而簡便的高溫后預應力混凝土受彎構件剩余承載力簡化計算方法。

一種實用而簡便的高溫后預應力混凝土受彎構件剩余承載力簡化計算方法，包括：高溫后矩形截面預應力混凝土受彎構件的剩余極限承載力的計算。

其極限應力狀態時的結構計算簡圖如圖1所示。

無粘結預應力混凝土構件在破壞的臨界狀態時，一般無粘結預應力筋達不到屈服強度，故可將其極限應力修正為，其中為修正系數，按經驗取為0.65~0.75。

由平衡條件，可得：

其中，為截面上混凝土受壓區計算高度；其余參數含義同前所述。

由上式可以解得：

由彎矩平衡條件，可得：

其中，為高溫后預應力混凝土受彎構件剩余最大承載彎矩。

與常溫情況類似，為了防止超筋破壞，可以對混凝土受壓區高度進行控制，即應滿足：

其中，為構件的界限相對受壓區高度，與常溫情況相同，按規范取值。

當時，取為。

采用以下兩式計算時

沒有考慮高溫時施加恒載的影響，本文引入荷載損傷因子將其修正為

其中荷載損傷因子按照下式計算：

其中，為高溫時構件上施加的恒載，為常溫時構件的極限承載力，為修正系數，取為1.2~1.4。

最后，高溫后預應力混凝土受彎構件剩余最大承載彎矩的計算表達式為：

附圖說明

圖1 高溫后矩形截面受彎構件極限彎矩計算示意圖。

圖2 火災溫度與構件截面B1的損壞層厚度的關系。

圖3 火災溫度與構件截面B2的損傷層厚度的關系。

圖4 構件截面燒損層示意圖。

圖5 高溫后混凝土的簡化設計強度。

圖6 高溫后普通鋼筋的簡化設計強度。

圖7 高溫后預應力鋼絞線的簡化設計強度。

具體實施方式

由于距離構件各部位受火面遠近不同，其受熱程度有所不同，則其受高溫損傷的情況也有不同。

截面最外層由于直接受熱而受損最為嚴重，隨著截面高度位置的增加，混凝土受火溫度逐漸降低，則其損傷程度也逐漸減小。

在進行構件災后承載能力計算時，可根據受損程度將構件截面由受火面到內分為三層：（1）截面損壞層；（2）截面損傷層；（3）截面未受損層。

混凝土在溫度達到800℃時抗壓強度接近為零，600℃時為原強度的40%左右，但這時混凝土材質劣化嚴重，將極大降低構件的承載能力。

因此計算時假定當混凝土溫度時其抗壓強度為0，并加以簡化得到火災溫度與截面損壞層厚度B1的取值關系如圖2所示。

其計算表達式如下所示。

由于混凝土在溫度小于300℃時強度損失不大，因此假定的截面損傷層厚度是指混凝土的溫度為范圍內的混凝土厚度，火災溫度與截面損傷層厚度B2之間的關系如圖3所示。

其計算表達式如下所示。

當時假定混凝土未受損傷。構件截面燒損層示意圖如圖4所示。

高溫后混凝土的抗壓設計強度簡化為圖5所示的模型。

當混凝土的溫度小于300℃時，其強度取為與常溫抗壓強度；在溫度為300℃~600℃范圍時，混凝土的抗壓強度折減為常溫的一半；當溫度高于600℃時，其強度折減為零。

其計算表達式如下所示。

計算時忽略混凝土的受拉作用。

高溫后普通鋼筋的設計強度簡化為圖6所示的模型。