[发明专利]具有优化的截面的PSC I 型梁及其设计方法

权利要求书

1.一种具有优化的截面的预应力混凝土(PSC)I型梁，其特征在于，所述预应力混凝土I型梁为公路桥的预应力混凝土I型梁，下翼缘的几何形状参数中，下翼缘宽度为0.8m～1.2m、下翼缘厚度为0.18m～0.20m、下翼缘腋部厚度为0.22m～0.25m，

在上翼缘中，以梁的中央部为基准、沿着长度方向的两侧跨长1/4L的区段的上翼缘厚度比从梁的两端部起始的跨长1/4L的区段的上翼缘厚度更厚地形成，

根据所述上翼缘宽度变化和厚度变化及梁高度的变化，将作为梁截面的几何形状特定变量的旋转半径r，即的两边平方值命名为单位面积的截面惯性矩，即单位面积的刚度，

在跨长为27m～60m的情况下，将所述单位面积的刚度的值至少达到根据上翼缘的变化而计算出的所述单位面积的刚度的最大值的95％以上的截面设定为最佳截面。

2.一种具有优化的截面的预应力混凝土(PSC)I型梁，其特征在于，所述预应力混凝土I型梁为铁路桥的预应力混凝土I型梁，下翼缘的几何形状参数中，下翼缘宽度为0.8m～1.2m、下翼缘厚度为0.18m～0.20m、下翼缘腋部厚度为0.22m～0.25m，

在上翼缘中，以梁的中央部为基准、沿着长度方向的两侧跨长1/4L的区段的上翼缘厚度比从梁两端部起始的跨长1/4L的区段的上翼缘厚度更厚地形成，

根据所述上翼缘宽度变化和厚度变化及梁高度的变化，将作为梁截面的几何形状特定变量的旋转半径r，即的两边平方值命名为单位面积的截面惯性矩，即单位面积的刚度，

在跨长为25m～40m的情况下，将所述单位面积的刚度的值至少达到根据上翼缘的变化而计算出的所述单位面积的刚度的最大值的95％以上的截面设定为最佳截面，并同时满足高跨比1/12～1/11。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的具有优化的截面的预应力混凝土I型梁，其特征在于，对所述预应力混凝土I型梁的不同施工阶段的截面内力所对应的工作应力的最佳值进行计算时，

使得第一施工阶段群，即在钢筋加工、组装、模具安装、混凝土浇筑、养护及制作现场预应力导入阶段中的梁的跨间中央部，即跨长1/2L位置上的截面的下椽工作应力接近最大许用收缩应力，即满足：其中，为梁跨间中央部(跨长1/2L位置)下椽混凝土的第一施工阶段群中的工作应力，f_ci为初始混凝土强度，等于β₁·f_ck，β₁为28天混凝土设计基准强度的减小系数(0.8)，f_ck为28天混凝土设计基准强度，α₁为初始混凝土强度减小系数；

第二施工阶段群是梁装车、移动、放置及连接部工序，第三施工阶段群是平板钢筋组装、混凝土浇筑及养护，第四施工阶段群是追加预应力导入阶段，第五施工阶段群由追加固定荷重(防护墙设置、包装、轨道等)被加载的阶段和桥梁的完工及车辆荷重被加载的阶段构成，使得从所述第一施工阶段群到第五施工阶段群的梁的最终累积工作应力在梁的上椽满足：(fc)1/2,top5th≤α2·(α3·fck),]]>其中，为梁跨间中央部(跨长1/2L位置)的上椽混凝土的从第一施工阶段群到第五施工阶段群的累积工作应力，α₂为实际工作应力的适用范围选择系数(0.88～0.90)，α₃为最终混凝土收缩部强度减小系数；

使得从所述第一施工阶段群到第五施工阶段群的梁最终累积工作应力在梁的下椽满足：或是0，其中，为梁跨间中央部(跨长1/2L位置)的下椽混凝土的从第一施工阶段群到第五施工阶段群的累积工作应力，α₄为最终混凝土拉伸部强度减小系数；

使得所述第一施工阶段群的梁的跨长1/4L位置上的下椽的工作应力满足(fc)1/4,bottom1st≤α1·fci,]]>其中，为第一施工阶段中的梁的跨长1/4L位置的下椽混凝土的工作应力。