[发明专利]复合纤维材加固预应力混凝土梁受弯承载力简化计算方法

权利要求书

1.复合纤维材加固预应力混凝土梁受弯承载力简化计算方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

1)获取构件几何尺寸、构件材料信息以及构件布置位置，计算复合纤维材加固后的预应力混凝土梁的相对界限受压区高度；

2)试算复合纤维材加固后的预应力混凝土梁的受压区高度；

3)利用试算的复合纤维材加固预应力混凝土梁的受压区高度结果计算复合纤维材抗拉强度折减系数；

4)计算复合纤维材的拉应力；

5)结合步骤4)的复合纤维材的拉应力迭代计算复合纤维材抗拉强度折减系数、复合纤维材拉应力及梁的受压区高度的收敛解，若判断收敛至唯一解，则执行下一步；

6)将普通受拉钢筋、预应力钢筋、复合纤维材三者作用力等效为梁截面上某一合力，计算复合纤维材加固预应力混凝土梁的等效有效高度，并判断步骤5)中计算的复合纤维材加固预应力混凝土梁的受压区高度收敛解是否符合要求，若是，则执行下一步，否则，返回步骤1)；

7)结果步骤5)、步骤6)结果判断是否符合构造要求，若是，则执行下一步，否则，返回步骤1)；

8)获取普通受拉钢筋、普通受压钢筋、预应力筋和复合纤维材提供的抗弯承载力，根据四种抗弯承载力，获取复合纤维材加固预应力混凝土梁的总的抗弯承载力，并按此数据优化复合纤维材加固预应力混凝土梁的设计；

步骤1)中，将受拉区纵向预应力筋合力点处混凝土法向应力σ_p0设定为预应力混凝土的张拉控制应力σ_con与预应力混凝土损失σ_l的差，并取σ_l为0.2σ_con，则复合纤维材加固后预应力混凝土梁的相对界限受压区高度ξ_b,sf的计算表达式为：

式中，β₁为将受压区混凝土应力图等效为矩形应力图的中和轴高度系数，f_py0为预应力筋抗拉强度设计值，ε_cu为混凝土极限压应变，E_s为普通钢筋弹性模量，ξ_b为预应力混凝土梁相对界限受压区高度；

步骤5)具体包括以下步骤：

51)初取复合纤维材抗拉强度折减系数ψ_sf＝1.0，复合纤维材的拉应力σ_sf＝f_sf，f_sf为复合纤维材抗拉强度设计值，计算复合纤维材拉应力及梁的受压区高度x；

52)将计算的复合纤维材拉应力及梁的受压区高度x代入复合纤维材抗拉强度折减系数的计算式，获取新的ψ_sf；

53)根据新的复合纤维材抗拉强度折减系数ψ_sf计算新的梁的受压区高度x；

54)根据新的梁的受压区高度x计算新的复合纤维材的拉应力σ_sf；

55)利用新的复合纤维材的拉应力σ_sf再次计算新的梁的受压区高度x；

55)重复步骤52)～55)，直至ψ_sf、σ_sf、x收敛至唯一解。

2.根据权利要求1所述的复合纤维材加固预应力混凝土梁受弯承载力简化计算方法，其特征在于，步骤2)中，复合纤维材加固预应力混凝土梁的受压区高度x的表达式为：

式中，ψ_sf为粘贴的复合纤维材抗拉强度折减系数，σ_sf为复合纤维材的拉应力，在后续回代计算前，初取ψ_sf＝1.0，σ_sf＝f_sf，f_sf为复合纤维材抗拉强度设计值，α₁为受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，

f_y0为普通钢筋抗拉强度设计值，A_s0为普通受拉钢筋面积，f_py0为预应力筋抗拉强度设计值，A_p0为预应力筋面积，A_sf为复合纤维材面积，f_y0’为普通钢筋抗压强度设计值，A_s0’为普通受压钢筋面积，f_c0为混凝土抗压强度设计值。