[发明专利]一种粘钢加固预应力混凝土梁受弯承载力简化计算方法

权利要求书

1.一种粘钢加固预应力混凝土梁受弯承载力简化计算方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)根据包括混凝土极限压应变、等效矩形应力图的中和轴高度系数在内的参数获取预应力混凝土梁加固后的相对界限受压区高度；

2)根据粘钢加固预应力混凝土梁受弯承载力的基本参数，试算粘钢加固预应力混凝土梁的受压区高度；

3)根据加固前梁的受力状态获取粘贴钢板的应变值，并计算粘贴钢板的抗拉强度折减系数；

4)回代计算粘钢加固预应力混凝土梁的受压区高度、粘贴钢板受拉强度折减系数；

5)根据力矩等效原则，获取粘钢加固预应力混凝土梁的等效有效高度；

6)获取普通受拉钢筋、普通受压钢筋、预应力筋和粘贴钢板提供的抗弯承载力，根据四种抗弯承载力，获取粘钢加固预应力混凝土梁受弯承载力，并判断其是否满足要求；

所述的粘钢加固预应力混凝土梁受弯承载力的基本参数包括：

a)构件几何尺寸：预应力混凝土梁宽b，梁高h，加固钢板宽度b_sp，加固钢板厚度t_sp，普通受拉钢筋面积A_s0，普通受压钢筋面积A’_s0，预应力筋面积A_p0，加固钢板面积A_sp；

b)构件材料信息：混凝土抗压强度设计值f_c0，混凝土极限压应变ε_cu，普通钢筋抗拉强度设计值f_y0，普通钢筋抗压强度设计值f’_y0，普通钢筋弹性模量E_s，预应力筋抗拉强度设计值f_py0，加固钢板抗拉强度设计值f_sp，加固钢板弹性模量E_sp；

c)构件布置位置：普通受拉钢筋距混凝土受拉边缘距离a_s，普通受压钢筋距混凝土受拉边缘距离a’_s，预应力筋距混凝土受拉边缘距离a_p；

步骤1)中，将加固后的相对界限受压区高度ξ_b,sp按加固前的相对界限受压区高度ξ_b的0.85倍控制，则预应力混凝土梁加固后的相对界限受压区高度ξ_b,sp的表达式为：

式中，σ_con为预应力混凝土的张拉控制应力；

步骤2)中，粘钢加固预应力混凝土梁的受压区高度x的表达式为：

式中，ψ_sp为粘贴钢板的抗拉强度折减系数，在后续回代计算前，暂取ψ_sp＝1.0，α₁为受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值；

步骤3)中，粘贴钢板的抗拉强度折减系数ψ_sp的计算式为：

步骤4)具体包括以下步骤：

41)初步取粘贴钢板的抗拉强度折减系数ψ_sp＝1.0，计算粘钢加固预应力混凝土梁的受压区高度x；

42)将计算的粘钢加固预应力混凝土梁的受压区高度x代入粘贴钢板的抗拉强度折减系数的计算式，获取新的ψ_sp；

43)将步骤42)得到的新的ψ_sp再次代入粘钢加固预应力混凝土梁的受压区高度x的计算式，计算新的x；

44)重复步骤42)和43)，直至ψ_sp、x收敛至唯一解；

步骤5)中，粘钢加固预应力混凝土梁的等效有效高度h_v0的计算公式为：

式中，h₀为普通钢筋合力作用点距混凝土梁受压区边缘的距离，h₀＝h-a_s；h_p为预应力钢筋合力作用点距混凝土梁受压区边缘的距离，h_p＝h-a_p；

步骤6)中，粘钢加固预应力混凝土梁的总的抗弯承载M_u的表达式为：

M_u＝M_u1+M_u2+M_u3+M_u4

式中，M_u1为普通受拉钢筋提供的抗弯承载力，M_u2为普通受压钢筋提供的抗弯承载力，M_u3为预应力筋提供的抗弯承载力，M_u4为加固钢板提供的抗弯承载力；

粘钢加固后的预应力混凝土梁的受弯承载力提高幅度不超过40％。