[发明专利]一种UHPC受弯构件的配筋计算方法

权利要求书

1.一种UHPC受弯构件的配筋计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、对同时浇筑同条件养护的若干UHPC试块进行力学实验，得到每个试块对应的性能参数，取平均值得到试块平均性能参数；

步骤2、根据所用UHPC材料中是否含有钢纤维采用不同的配筋计算公式，对于无钢纤维的UHPC的配筋计算，参照普通混凝土的配筋方法进行配筋计算；对于有钢纤维的UHPC的配筋计算，根据混凝土抗拉强度的计算公式；

步骤3、将步骤1测得的试块材料的参数带入步骤2中计算公式内进行配筋计算，得到所需钢筋总面积；

步骤4、根据步骤3计算结果选取钢筋；

步骤5、对配筋结果进行校核计算；

所述步骤2中对于无钢纤维的UHPC的配筋计算，参照普通混凝土的配筋方法进行配筋计算，具体过程如下：由截面上水平方向内力之和为零的平衡条件得到：

f_sdA_s+f_pdA_p＝f_cdbx                  (1)

由截面上对受拉钢筋合力作用点的力矩之和为零的平衡条件得到：

为防止出现超筋梁脆性破坏，预应力混凝土梁的截面受压区高度x应满足规定：

x≤ε_bh₀                   (3)

式(1)-(3)中：

A_s、f_sd分别为受拉区纵向非预应力钢筋的截面面积和抗拉强度设计值；

A_p、f_pd分别为受拉区纵向预应力钢筋的截面面积和抗拉强度设计值；

f_cd为混凝土轴心抗压强度设计值；γ₀为结构重要性系数；M_d为计算截面上的弯矩组合设计值；M_u为计算截面的抗弯承载力；x为按等效矩形应力图的计算受压区高度；b为截面宽度；h₀为截面有效高度；ε_b为预应力混凝土构件相对界限受压区高度；不考虑按局部受力需要和按构造要求配置的纵向非预应力钢筋截面面积；

所述步骤2中对于有钢纤维的UHPC的配筋计算，根据混凝土抗拉强度的计算公式：

f_ft＝f_t(1+α_tl_f/d_fρ_f)             (6)

式中：f_ft、f_t为钢纤维混凝土、同条件素混凝土的抗拉强度设计值；l_f为钢纤维长度；d_f为钢纤维直径或等效直径；ρ_f为钢纤维体积率；α_t为钢纤维对抗拉强度影响系数；

由截面的静力平衡条件可得：

f_c(b-b_ω)t+f_cb_ωx_c＝A_Pf_ps+A_sf_y+f_ftb_wx_t         (7)

梁体所能承担的弯矩为

为防止出现超筋梁及脆性破坏，预应力混凝土梁的截面受压区高度x应满足规定：x≤ε_bh₀；

式(7)-(8)中：A_s、f_y分别为受拉区纵向非预应力钢筋的截面面积和抗拉强度设计值；A_p、f_ps分别为受拉区纵向预应力钢筋的截面面积和抗拉强度设计值；f_c为混凝土轴心抗压强度设计值；γ₀为结构重要性系数；M_d为计算截面上的弯矩组合设计值；M_u为计算截面的抗弯承载力；x_c为按等效矩形应力图的计算受压区高度；b为截面宽度；h为构件全截面高度；ε_b为预应力混凝土构件相对界限受压区高度。

2.如权利要求1所述的一种UHPC受弯构件的配筋计算方法，其特征在于：所述预应力混凝土构件相对界限受压区高度ε_b的求解过程为：

当梁截面实际受压区高度x_c＞ε_bh₀时为超筋梁截面；当x_c＜ε_bh₀为适筋梁截面，对于等效矩形应力分布图形的受压区界限高度x＝βx_b，相应的ε_b应为

由梁截面界限破坏时的应变分布得：

以βx_b＝ε_bh₀，带入(4)并且整理得到按等效矩形应力分布图形得到的受压区界限高度ε_b：

式(4)-(5)中f_sd为受拉钢筋抗拉强度设计值，E_s为受拉钢筋弹性模量，ε_b代表的受压区界限高度，x_b为实际高度，h₀为截面有效高度，x_c为梁截面实际受压区高度，等效应力图特征值β依据轴压应力-应变曲线，根据压屈合力作用点和合力值不变的原则计算求得，ε_cu为极限压应变。