[发明专利]预应力混凝土结构的承载力设计方法

摘要

预应力混凝土结构的承载力设计方法。现有的超静定预应力混凝土结构的设计方法中，难以确定柱、墙、筒等侧限结构对预应力混凝土结构的传递影响以及对设计计算结果的影响的问题。一种预应力混凝土结构的承载力设计方法，区分出无限侧结构的混凝土结构和有限侧结构的混凝土结构，并引入侧限影响系数；计算受张拉区纵向预应力筋的截面面积；确定由张拉预应力筋引起的弯矩值和控制截面外荷载弯矩设计值之和；进行由张拉到预应力筋有效预应力的建立；预应力筋抗拉强度设计值中高于有效预应力的部分被动地提供抗力；计算无侧限结构中矩形截面预应力混凝土受弯构件正截面承载力；引入侧限影响系数进行修正，得到有侧限结构中矩形截面预应力混凝土受弯构件正截面承载力计算公式。本发明应用于预应力混凝土结构的承载力设计。

主权项

一种预应力混凝土结构的承载力设计方法，其特征在于：所述预应力混凝土结构的承载力设计方法通过以下步骤实现：步骤一：对所述混凝土结构进行判断，若所述混凝土结构确定为无限侧结构的混凝土结构，则执行步骤二至六的方法，若所述混凝土结构确定为有限侧结构的混凝土结构，则进行步骤二至步骤七的计算；步骤二：计算受张拉区纵向预应力筋的截面面积Ap；步骤三：确定由张拉预应力筋引起的端部预加力及跨内等效荷载作用下控制截面的弯矩值Mp，并确定控制截面外荷载弯矩设计值Mload，从而计算控制截面的弯矩值与控制截面外荷载弯矩设计值之和Mload+Mp；步骤四：将预应力筋作为能动的作用者，其张拉引起的端部预加力及跨内等效荷载作为外荷载，进行由张拉到预应力筋有效预应力σpe的建立，完成预应力筋工作的第一阶段；步骤五：当步骤四所述第一阶段的预应力过程结束后，预应力筋抗拉强度设计值fpy中高于有效预应力σpe的部分fpy‑σpe被动地提供抗力，完成预应力筋工作的第二阶段；步骤六：由控制截面的外荷载弯矩设计值MLoad，及步骤三张拉预应力筋引起的端部预加力及跨内等效荷载作用下控制截面的弯矩值Mp，利用无侧限结构中矩形截面预应力混凝土受弯构件正截面承载力计算公式：进行计算，式中：fc为混凝土轴心抗压强度设计值，fpy为预应力筋抗拉强度设计值，fy为非预应力筋抗拉强度设计值，σpe为预应力筋的有效预应力，b为矩形截面宽度，ep为预应力筋合力点至截面形心轴的距离，hs为非预应力筋合力点至截面受压边缘的距离，hp为预应力筋合力点至截面受压边缘的距离，x为混凝土受压区高度，As为受拉区纵向普通钢筋的截面面积，Ap为受张拉区纵向预应力筋的截面面积，α1为矩形应力图系数，当混凝土强度等级不超过C50时，α1取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94，当混凝土强度等级为C50‑C80之间按线性内插法确定；步骤七：对步骤六的无侧限结构中矩形截面预应力混凝土受弯构件正截面承载力计算公式引入侧限影响系数η进行修正，得到有侧限结构中矩形截面预应力混凝土受弯构件正截面承载力计算公式：MLoad+Mp=Asfy(hs-x2)+Ap(ησcon-σl)(hp-ep-x2)+Ap(fpy-σpe)(hp-x2)α1fcbx=Asfy+Ap(ησcon-σl)+Ap(fpy-σpe)---(2),]]>式中：η为侧限影响系数，具体为梁或板在具有侧限影响下的轴力计算值与不具有侧限影响下的轴力计算值的比值，σcon为预应力筋张拉控制应力，σl为预应力总损失。