[发明专利]一种模拟混凝土应力状态的模型及试验方法

权利要求书

1.一种模拟混凝土应力状态的模型，其特征在于，包括第一混凝土预制段(1)、第二混凝土预制段(2)、UHPC湿接缝段(3)、预应力螺纹钢筋(10)、固定铰支座(7)、滑动铰支座(8)和纵向钢筋(9)；

UHPC湿接缝段(3)位于第一混凝土预制段(1)和第二混凝土预制段(2)之间；第一混凝土预制段(1)和第二混凝土预制段(2)的截面相同，均为凸字形，截面下部宽度较宽的部分为翼缘板，截面上部宽度较窄的部分为腹板；多个纵向钢筋(9)沿第一混凝土预制段(1)和第二混凝土预制段(2)的轴向布置于第一混凝土预制段(1)和第二混凝土预制段(2)的翼缘板内，纵向钢筋(9)两端分别锚固于第一混凝土预制段(1)和第二混凝土预制段(2)外端部，以将第一混凝土预制段(1)和第二混凝土预制段(2)连接；

预应力螺纹钢筋(10)沿第一混凝土预制段(1)和第二混凝土预制段(2)的轴向布置于腹板内，且位于凸字形截面中心偏上的位置；预应力螺纹钢筋(10)两端分别锚固于第一混凝土预制段(1)和第二混凝土预制段(2)外端部；其中，通过预应力螺纹钢筋(10)的偏心布置产生偏心张拉预应力，采用凸字形截面使得压应力更容易集中在腹板顶面，而拉应力更容易集中在翼缘板底面；

第一混凝土预制段(1)的外端部固定于固定铰支座(7)上，第二混凝土预制段(2)的外端部固定于滑动铰支座(8)上。

2.如权利要求1所述的一种模拟混凝土应力状态的模型，其特征在于，预应力螺纹钢筋(10)的位置根据截面的中性轴位置确定。

3.如权利要求2所述的一种模拟混凝土应力状态的模型，其特征在于，设翼缘板宽度为b₁，翼缘板厚度为h₁，腹板厚度为b₂，腹板高度为h₂，湿接缝界面最大压应力σ_min为最大拉应力σ_max的n倍，m为预应力筋到中性轴的截面垂直距离；

当截面中性轴位于腹板-翼缘板分界线时：

σ_min＝-nσ_max (3)

则需在模型两端施加一个到中性轴距离为m的偏心压力F，从而得到截面最大压应力与最大拉应力之比；

其中，I₁是截面的中性轴位于腹板内时截面相对中性轴的惯性矩，F是通过预应力螺纹钢筋(10)在模型两端施加的到中性轴距离为m的偏心压力；

将实际工程中的施工阶段湿接缝截面的最大拉压应力值作为σ_max和σ_min的值，按照式(1)～式(4)选定截面尺寸b₁、b₂、h₁、h₂，再将式(1)代入式(4)求解m，得到预应力螺纹钢筋(10)的位置，最后通过式(5)和式(6)得到具体的预应力筋张拉力值F。