[发明专利]全体外预应力节段拼装桥梁抗弯承载力计算方法

权利要求书

1.全体外预应力节段拼装桥梁抗弯承载力计算方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1、根据体外预应力钢筋和混凝土梁的变形协调条件，由式(1)计算获得节段接缝未开裂前，线弹性受力阶段体外预应力钢筋应力增量，记为未开裂阶段应力增量Δσ_ce：

式(1)中：

E_p为体外预应力钢筋的弹性模量，E_c为混凝土梁的弹性模量；

L₀为节段拼装桥梁的跨径长度，I_c为未开裂梁的截面惯性矩，M为弯矩设计值；

e(x)为预应力钢筋对截面的偏心矩，以x表征梁长坐标，x从0至L₀变化；

步骤2、基于全体外预应力节段拼装桥梁的使用功能和设计的可靠度指标，对结构全过程非线性数值分析结果进行回归分析，获得构件达到承载能力极限状态下节段接缝处开裂转角θ；

步骤3、在承载能力极限状态，节段接缝处开裂后，根据塑性铰截面转动位移几何关系，由式(2)计算获得的开裂后体外预应力钢筋的伸长量ΔL_cp：

ΔL_cp＝2(d_p-c)sinθ-(L_c+L₀)(1-cosθ) (2)

式(2)中：

d_p为受拉钢筋合力点至截面受压区上缘的距离；

c为中性轴以上受压区高度；

L_c为体外预应力钢筋转向块之间的水平距离；

步骤4、根据应力应变关系，由式(3)计算获得节段接缝处开裂阶段体外预应力钢筋应力增量，记为开裂阶段应力增量Δσ_cp：

式(3)中：

L为预应力钢筋全长，是指在张拉端、锚固端和转向块间各段折线的长度总和；

步骤5、基于未开裂阶段应力增量和开裂阶段应力增量，依据截面内力平衡关系，由式(4)计算获得体外预应力极限应力值f_ps：

式(4)中：

f_pe为体外预应力钢筋初始有效应力，A_p为体外预应力钢筋的截面面积；

f_c为混凝土轴心抗压强度设计值，b₁为混凝土梁截面有效宽度；

A′_s为受压区非预应力钢筋的横截面积；f′_s为受压区非预应力钢筋的屈服强度；

α₁为系数，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，其间按线性内插法确定；

β₁为折减系数，当混凝土强度等级不超过C50时，β₁取为0.80；当混凝土强度等级为C80时，β₁取为0.74，其间按线性内插法确定；

步骤6、基于预应力二次效应，根据承载能力极限状态下梁体截面的转动位移，由式(5)计算获得体外预应力钢筋与混凝土梁的相对竖向位移差Δh：

步骤7、基于构件达到承载能力极限状态时体外预应力钢筋与混凝土梁体相协调，且无粘结体外预应力钢筋沿其长度方向的极限应力均相同，根据平截面假定，由式(6)计算获得全体外预应力节段拼装桥梁抗弯承载力M_d：

实现全体外预应力节段拼装桥梁抗弯承载力的计算。

2.根据权利要求1所述的全体外预应力节段拼装桥梁抗弯承载力计算方法，其特征是，在所述步骤2中针对折线式体外预应力钢筋和双转向器的构造形式，承载能力极限状态下节段接缝处开裂转角θ取为0.0176°。