[发明专利]预应力底板次轴力的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及预应力混凝土结构技术领域，尤其是涉及一种预应力底板次轴力的计算方法。

背景技术

预应力混凝土结构以其独特的结构形式、结构体系和施工方法，其应用领域已非其它结构材料所能替代。现代化的预应力结构主要特征已由原来较为简单的预应力受力构件(往往是简支构件)转变为预应力复杂受力构件(往往是超静定结构)。现代预应力结构广泛应用于高耸、大跨、大悬挑、重荷载及复杂结构，如预应力混凝土的电视塔、大型储罐、预应力底板、压力容器核安全壳等中。

《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(以下简称《规范》)中规定我国的预应力混凝土构件设计方法采用次内力法，《规范》中给出的设计公式是基于预应力混凝土连续梁的工作原理建立起来的，仅仅考虑了次弯矩、次剪力的影响，而没有考虑次轴力对结构的影响，因此本《规范》中给出的计算方式仅适用于没有次轴力的简支预应力构件和受次轴力影响较小的连续梁或平面框架结构。为了进一步探讨次轴力对与预应力构件的影响，本发明人在《利用规范方法进行现代预应力混凝土结构分析设计存在的问题及对策》(《工业建筑》2006年36卷)中对常规超静定预应力结构的次轴力给出了详细的计算方法，而没有涉及复杂的现代预应力混凝土结构中次轴力的计算问题。比如位于地基上的预应力底板，当水平张拉预应力钢筋时，由于地基土与底板间存在摩擦，限制了底板的变形，底板中部混凝土的轴力小于端部轴力，从而产生次轴力，该种次轴力即由地基水平阻力引起的次轴力是上述复杂混凝土结构中次轴力计算的问题之一，次轴力大小的不确定性直接影响了预应力底板结构的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的预应力底板等复杂预应力混凝土结构中，次轴力无法计算，从而不能准确预测次轴力对施工的影响的问题，而提出了一种计算方法，采用的技术方案是：预应力底板次轴力的计算方法，其特征在于：所述计算方法包括以下步骤：

1)根据预应力底板端部预应力钢筋的张拉控制应力和面积，计算底板端部混凝土等效预压力N_pc0；

2)根据底板厚H、长度L、地基水平阻力系数C_x、混凝土弹性模量E，由公式β=CxHE]]>计算系数β值；

3)由计算公式计算预应力底板次轴力N_r值，其中N_r的单位为N。

本发明的技术方案还有：上述步骤2)中β的计算方法是：

考虑到地基水平阻力的存在，地基对所述底板施加剪切力，所述剪切力的大小为：

τ＝-C_xu

τ—底板同地基接触面上的剪应力(MPa)；

u—剪应力处的地基水平位移，即底板该点水平位移(mm)；

C_x—地基水平阻力系数(N/mm3)，负号表示剪应力方向永远与位移相反；

在所述底板的任意点x处，截取一段dx长的微体，微体的高度取全高H，其厚度为单位厚度，位移为u，微体左右两侧的压应力为预应力钢筋对底板产生的有效预压力，分别为N_x、N_x+dN_x，底部为地基对底板的剪应力τ，取水平投影，列平衡方程∑x＝0：

N_x+dN_x-N_x+τdx＝0，即：

dN_x+τdx＝0

由：Nx=EdudxH,]]>τ＝-C_xu，得：