[發明專利]一種模擬混凝土應力狀態的模型及試驗方法

有效

• 申請號: 201911421065.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111024480B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 曾敏;朱愛珠;田知典;胡方杰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36;G01N1/28;G01N3/00;G01N3/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尚威;李智

1.一種模擬混凝土應力狀態的模型，其特征在于，包括第一混凝土預制段(1)、第二混凝土預制段(2)、UHPC濕接縫段(3)、預應力螺紋鋼筋(10)、固定鉸支座(7)、滑動鉸支座(8)和縱向鋼筋(9)；

UHPC濕接縫段(3)位于第一混凝土預制段(1)和第二混凝土預制段(2)之間；第一混凝土預制段(1)和第二混凝土預制段(2)的截面相同，均為凸字形，截面下部寬度較寬的部分為翼緣板，截面上部寬度較窄的部分為腹板；多個縱向鋼筋(9)沿第一混凝土預制段(1)和第二混凝土預制段(2)的軸向布置于第一混凝土預制段(1)和第二混凝土預制段(2)的翼緣板內，縱向鋼筋(9)兩端分別錨固于第一混凝土預制段(1)和第二混凝土預制段(2)外端部，以將第一混凝土預制段(1)和第二混凝土預制段(2)連接；

預應力螺紋鋼筋(10)沿第一混凝土預制段(1)和第二混凝土預制段(2)的軸向布置于腹板內，且位于凸字形截面中心偏上的位置；預應力螺紋鋼筋(10)兩端分別錨固于第一混凝土預制段(1)和第二混凝土預制段(2)外端部；其中，通過預應力螺紋鋼筋(10)的偏心布置產生偏心張拉預應力，采用凸字形截面使得壓應力更容易集中在腹板頂面，而拉應力更容易集中在翼緣板底面；

第一混凝土預制段(1)的外端部固定于固定鉸支座(7)上，第二混凝土預制段(2)的外端部固定于滑動鉸支座(8)上。

2.如權利要求1所述的一種模擬混凝土應力狀態的模型，其特征在于，預應力螺紋鋼筋(10)的位置根據截面的中性軸位置確定。

3.如權利要求2所述的一種模擬混凝土應力狀態的模型，其特征在于，設翼緣板寬度為b₁，翼緣板厚度為h₁，腹板厚度為b₂，腹板高度為h₂，濕接縫界面最大壓應力σ_min為最大拉應力σ_max的n倍，m為預應力筋到中性軸的截面垂直距離；

當截面中性軸位于腹板-翼緣板分界線時：

σ_min＝-nσ_max (3)

則需在模型兩端施加一個到中性軸距離為m的偏心壓力F，從而得到截面最大壓應力與最大拉應力之比；

其中，I₁是截面的中性軸位于腹板內時截面相對中性軸的慣性矩，F是通過預應力螺紋鋼筋(10)在模型兩端施加的到中性軸距離為m的偏心壓力；

將實際工程中的施工階段濕接縫截面的最大拉壓應力值作為σ_max和σ_min的值，按照式(1)～式(4)選定截面尺寸b₁、b₂、h₁、h₂，再將式(1)代入式(4)求解m，得到預應力螺紋鋼筋(10)的位置，最后通過式(5)和式(6)得到具體的預應力筋張拉力值F。