[发明专利]锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法

说明书

一种锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法，包括如下步骤：(1)测量并计算锈蚀前后双筋混凝土梁的基本参数；(2)判定正截面受弯破坏模式；(3)计算不同破坏模式下锈蚀双筋混凝土梁的正截面抗弯承载力。本发明提供的锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法，以判定受弯破坏时梁中受拉与受压钢筋的应力状态为基础，实现受拉和受压钢筋任意锈蚀程度时钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力计算，涉及求解的最高次方程为一元二次方程，具有概念清晰、计算简便的优点，方便本领域技术人员快速准确评估锈蚀钢筋混凝土构件的正截面抗弯承载力，为在役钢筋混凝土结构的安全性评定提供有力支持。

技术领域

本发明属于土木建筑工程技术领域，涉及锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法。

背景技术

在环境中侵蚀介质的长期作用下，混凝土结构中的钢筋会发生锈蚀。钢筋锈蚀导致混凝土结构性能退化，引起混凝土结构过早失效，给国民经济和社会发展带来巨大负担。因此，把握混凝土结构性能演化规律，引发国内外学术界和工程界的广泛关注。

为此，国内外大量学者探究了锈蚀钢筋混凝土梁的受弯性能，并提出了其正截面抗弯承载力计算方法。例如，姜超等(2020，2021)发明了可提前预判破坏模式的锈蚀单筋混凝土梁正截面抗弯承载力简化计算方法。该方法概念清晰，计算简便，但仅适用于锈蚀单筋钢筋混凝土梁。然而，实际钢筋混凝土结构中，钢筋混凝土梁通常采用双侧配筋，受拉和受压钢筋都可能发生锈蚀。受压钢筋锈蚀一方面可导致受压钢筋的屈服应力及屈曲应力减小，另外一方面可导致受压区混凝土保护层剥落，从而降低双筋钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力。同时考虑受压和受拉钢筋锈蚀的钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力实用计算方法尚待开发。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明旨在提供一种锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法，可方便准确计算不同破坏模式下锈蚀双筋混凝土梁的正截面抗弯承载力。

本发明提供的锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法，包括如下步骤：

(1)测量并计算锈蚀前后双筋混凝土梁的基本参数：

所述的锈蚀前后双筋混凝土梁的基本参数包括截面宽度b、截面高度h、截面有效高度 h₀、受压区混凝土保护层厚度c'、受压钢筋中心线到截面受压区边缘的距离a'_s；最大相邻未锈断箍筋间距s；混凝土强度等级、混凝土抗压强度f_c、混凝土抗拉强度f_t；变形或光圆的受拉与受压钢筋的类型、受拉钢筋平均锈蚀率η_s、受压钢筋平均锈蚀率η'_s、受拉钢筋初始配筋面积A_s0、受压钢筋初始配筋面积A'_s0、受压钢筋初始直径d'₀；未锈蚀受拉钢筋弹性模量E_s0、屈服强度f_y0、极限强度f_u0、屈服应变ε_y0、强化应变ε_sh0、极限应变ε_u0；未锈蚀受压钢筋弹性模量E'_s0、屈服强度f'_y0、屈服应变ε'_y0；计算界限I锈蚀率η_syb、界限II锈蚀率η_shb及界限III 锈蚀率η_sub；计算界限I相对受压区高度ξ_yb、界限II相对受压区高度ξ_hb及界限III相对受压区高度ξ_ub。

(2)判定锈蚀双筋混凝土梁正截面受弯破坏模式：

所述的锈蚀双筋混凝土梁正截面受弯破坏模式包括：

1)若0≤η_s＜η_syb，则判定为模式①；

2)若η_syb≤η_s＜η_shb，则判定为模式②；