[發(fā)明專利]腐蝕缺陷矩形鋼筋混凝土電纜通道結構承載力計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211588180.0
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN115859642A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 劉俊博;劉赫;李守學;金鵬;朱大銘;王偉;王凱;欒靖堯;高昌龍;邰宇峰;矯立新;楊明;司昌健;趙春明;楊代勇;張恒源;張賽鵬;郭家昌;劉春博;李嘉帥
• 申請（專利權）人: 國網吉林省電力有限公司電力科學研究院;吉林省電力科學研究院有限公司;國網吉林省電力有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14;G06F113/16
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 王楠楠;李曉莉

腐蝕缺陷矩形鋼筋混凝土電纜通道結構承載力計算方法，屬于城市地下空間工程技術領域，該方法包括建立電纜通道簡化受力力學模型，計算電纜通道上部中點的彎矩，通過轉角處截面最大彎矩獲取電纜通道的極限承載力；電纜通道采用雙層配筋，形成雙筋構件，電纜通道破壞時，截面上部受壓而下部受拉，得到截面最大承受彎矩；確定鋼筋混凝土管節(jié)在TEB條件下所能承受的最大荷載；建立腐蝕缺陷電纜通道剩余承載力模型，得到腐蝕缺陷混凝土管節(jié)在TEB條件下所能承受的最大荷載。本發(fā)明適用于無損以及不同腐蝕深度的電纜通道承載力的計算，有利于研究腐蝕減薄對矩形鋼筋混凝土電纜通道剩余承載力的影響，從而指導設計與施工，具有一定的推廣使用價值。

技術領域

本發(fā)明涉及城市地下空間工程技術領域，更為具體地，涉及一種腐蝕缺陷矩形鋼筋混凝土電纜通道結構承載力計算方法。

背景技術

傳統(tǒng)的受腐蝕后油氣鋼管承載力計算通常采用彈塑性力學法及斷裂力學半經驗公式等方法，這類方法相對成熟且操作簡單，但因材質以及截面形狀的不同，并不適用于矩形電纜通道，且目前國內外學者對于鋼筋混凝土厚壁筒狀構件腐蝕后承載性能研究中通?？紤]氯離子等微觀粒子的濃度和擴散規(guī)律對混凝土抗壓強度以及鋼筋抗壓、抗拉強度的影響，相關研究雖然較為準確揭示了腐蝕溶液對鋼筋混凝土材料的作用機理，但缺乏對鋼筋混凝土復合構件在腐蝕條件下整體受力特性的研究。目前針對電纜通道這類鋼筋混凝土材質非均質厚壁筒狀構件發(fā)生整體腐蝕減薄后承載能性能的研究較少。對于電纜通道，其常處于城區(qū)軟土層，受力復雜，自身結構常常會出現(xiàn)腐蝕、裂縫等缺陷，并且隨著服役時間的推移，自身材料也存在劣化的可能，具有一定安全隱患。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種腐蝕缺陷矩形鋼筋混凝土電纜通道結構承載力計算方法，該方法可以考慮腐蝕減薄對電纜通道承載力的影響，得到的極限承載力計算方式簡單實用，可適用于無損以及不同腐蝕深度的電纜通道承載力的計算，以此對在役電纜通道結構進行檢測并根據(jù)檢測參數(shù)對其承載力進行理論計算，可以為電纜通道結構的安全評判提供科學依據(jù)，也為其后續(xù)養(yǎng)護及修復改造提供理論依據(jù)。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：腐蝕缺陷矩形鋼筋混凝土電纜通道結構承載力計算方法，包括以下步驟：

步驟一、建立電纜通道簡化受力力學模型，電纜通道截面簡化為長a、寬b的矩形軸對稱結構，矩形軸對稱結構的四個端點分別為A、B、C和D，計算電纜通道上部中點的彎矩M_EA；電纜通道的極限承載力與轉角處截面最大彎矩之間滿足如下關系：

其中，F(xiàn)_max為電纜通道極限承載力，單位N；M_max為轉角處截面最大彎矩，F(xiàn)為線荷載，單位N；

步驟二、電纜通道采用雙層配筋，形成雙筋構件，電纜通道破壞時，截面上部受壓而下部受拉，得到截面最大承受彎矩M_u；

式中，M_u為截面最大承受彎矩，單位N·mm；f_rt、f_rc分別為環(huán)向鋼筋抗拉強度、環(huán)向鋼筋抗壓強度，單位MPa；f_cc為混凝土抗壓強度，單位MPa；A_s、A_s1分別為計算截面內受拉鋼筋的截面積、計算截面內受壓鋼筋的截面積，單位mm²；h₀為有效高度，單位mm，h₀＝h-a_s；h、c分別為計算截面高度、寬度，單位mm；a_s、a_s1分別為電纜通道內保護層厚度、外保護層厚度，單位mm；α₁為混凝土受壓區(qū)等效矩形應力圖系數(shù)；

步驟三、確定鋼筋混凝土電纜通道在三點法向外荷載(TEB)條件下所能承受的最大荷載F_max。