一種大跨度預應力混凝土梁縮尺模型建模方法技術

本發明專利技術公開了一種大跨度預應力混凝土梁縮尺模型建模方法，該方法通過建立縮尺模型梁以達到實際梁的受力特性，具體操作包括對實際梁幾何尺寸等比例縮小，保證普通鋼筋截面配筋率相同；推導實際梁中預應力筋曲線方程，以相同方法確定模型中預應力筋方程，不考慮預應力損失，保證預應力在實際梁及模型中產生內力作用相同，確定模型預應力筋根數及張拉控制應力；之后考慮預應力損失分析實際梁及模型梁中有效預應力作用效果是否相同，不同則返回重新根據推導方法確定模型中預應力筋方程，重復上述步驟以達到有效預應力產生作用相同，縮尺模型計算成功后，進行縮尺模型梁的制作。本發明專利技術方法得到的大跨度預應力混凝土梁縮尺模型，便于對大跨度預應力混凝土梁開展相關實驗測試，滿足實驗的準確性。滿足實驗的準確性。滿足實驗的準確性。

【技術實現步驟摘要】
一種大跨度預應力混凝土梁縮尺模型建模方法


[0001]本專利技術涉及大跨度預應力混凝土梁的結構性能分析
，具體涉及一種大跨度預應力混凝土梁縮尺模型建模方法。

技術介紹

[0002]現代建筑大型商用樓宇、工廠、車站、大空間房屋建筑及混凝土簡支橋梁中，根據建筑物的使用功能不同，往往需要用到預應力混凝土梁作為主要承力構件，當跨度尺寸在20m以上時稱為大跨度預應力混凝土梁。一般的跨度較大或大型預制構件往往采用后張法進行張拉預應力。隨著科研學者們的不斷研究，總結建立了多種評估預應力安全性的方法，其主要有理論預測、實驗分析、原位測試法三種。在實際應用過程中理論預測方法雖說在經濟性表現良好，但是其預測模型的精確性一般。原位測試法其精確性表現良好，但是在可操作性、實用性、經濟型、時間等因素表現一般。實驗分析法則在精確性、操作性、經濟性等方便都表現良好。
[0003]實驗分析法，其特性在于針對某種特定的環境以及實驗條件下的獨立變量進行單因素的考慮，對于實際分析研究往往具有局限性，并不能準確的表達整體結構下的預應力混凝土梁中的復雜的應力影響。為此，需要研究一種便于開展相關實驗測試的大跨度預應力混凝土梁縮尺模型建模方法，以滿足實驗的準確性。

技術實現思路

[0004]本專利技術所要解決的技術問題是提供一種大跨度預應力混凝土梁縮尺模型建模方法，便于對大跨度預應力混凝土梁開展相關實驗測試，以滿足實驗的準確性，且解決了在實驗測試分析研究大跨度預應力混凝土梁時，原型梁尺寸過大，不便于開展相關實驗測試的問題。
[0005]本專利技術以如下技術方案解決上述技術問題：
[0006]本專利技術一種大跨度預應力混凝土梁縮尺模型建模方法，通過建立縮尺模型梁以達到實際梁的受力特性，縮尺模型梁的制作步驟如下：
[0007]S1確定實際梁比例尺寸及拉壓區配筋率，根據上述參數建立等比例縮尺混凝土梁；
[0008]S2對實際梁的后張曲線預應力鋼筋建立平面坐標系；
[0009]S3基于上述根據實際梁端、跨中、反彎點坐標及斜率推導實際梁的預應力鋼筋的曲線方程；
[0010]S4通過上述方程計算實際梁的第一批預應力損失；
[0011]S5基于上述損失計算實際梁的有效跨中預應力；
[0012]S6基于上述曲線方程推導方法，通過假設縮尺模型梁的預應力鋼筋梁端、跨中及反彎點坐標推導縮尺模型梁的預應力鋼筋曲線方程；
[0013]S7基于縮尺模型梁的預應力鋼筋曲線方程，確定縮尺模型梁的預應力筋數量及張
拉控制應力。
[0014]S8計算并判斷縮尺模型梁和實際梁第一批損失后有效預應力效果是否相同，否，則回到S6重復試算，以保證縮尺模型梁和實際梁預應力造成的跨中應力相同；
[0015]S9縮尺模型計算成功后，進行實際縮尺模型梁的制作，將普通受力鋼筋和波紋管按縮尺比例布設于縮尺混凝土梁內，預應力鋼筋和水泥漿置于波紋管中，錨具固定于預應力鋼筋的兩頭，位移計抵在預應力鋼筋的中心絲及梁跨中下側和梁端上側；
[0016]S10對混凝土內部構件布置完成后進行混凝土的澆筑，混凝土的標號與實際梁的標號相同或同一批；對澆筑后的縮尺模型進行養護，當混凝土強度達到強度等級的75％的時候，在縮尺混凝土梁的跨中四面粘貼應變片，同時按照定位安裝位移計；之后進行預應力鋼筋的穿筋及張拉，根據上述確定所需預應力筋的數量及張拉控制應力；在張拉過程中及過程后，采用動態信號采集儀對所粘貼的應變片及安裝的位移計進行連續數據采集；
[0017]S11當混凝土的強度達到強度等級的100％時，對縮尺模型梁進行彎曲實驗，以達到一定的實驗目的；
[0018]所述S6中，推導縮尺模型梁的預應力鋼筋曲線方程過程前做出以下假設：
[0019](1)預應力混凝土受彎構件正截面計算時遵循平截面假定；
[0020](2)不考慮混凝土的抗拉強度；
[0021](3)曲線預應力筋的方程是二次的；
[0022](4)預應力鋼材與混凝土有很好的粘結強度，由荷載引起的鋼材應變與相同位置混凝土應變相同。
[0023]所述S1步驟中，所述實際梁的比例尺寸為實際梁的長、寬、高的尺寸；所述拉壓區配筋率為混凝土梁中受壓區和受拉區的普通鋼筋配筋率；所述建立等比例縮尺混凝土梁，是指縮尺混凝土梁的長、寬、高尺寸比例和實際梁相同，普通受力鋼筋的配筋率和實際梁相同。
[0024]所述S2步驟中，所述對實際梁的后張曲線預應力鋼筋建立平面坐標系，是指在平面型后張法曲線預應力鋼筋所在平面建立xoy平面坐標系，此時坐標原點在跨中截面的混凝土梁表面，x軸平行于梁長度方向，y軸正方向為預應力筋凹方向。
[0025]所述S3步驟，所述推導預應力鋼筋的曲線方程，具體包括建立曲線方程為假設預應力筋曲線為兩段二次拋物線，根據S2步驟所建立的坐標系確定預應力筋梁端坐標、跨中坐標、反彎點處坐標及斜率，根據推導其曲線方程如下：
[0026]跨中段：
[0027]梁端段：y1(x)為跨中段預應力筋曲線方程；y2(x)為梁端段預應力筋曲線方程；δ1為曲線跨中點的Y軸坐標；δ2為曲線梁端點的Y軸坐標；x
d
為反彎點的X軸坐標；l為梁的長度。
[0028]所述S4步驟，所述通過上述方程計算實際梁的第一批預應力損失，具體包括計算實際梁的第一批預應力損失值，此計算參照《預應力混凝土結構設計規范》JGJ 369
?
2016的
4.3條規定進行計算。
[0029]所述S5步驟，所述基于上述損失計算實際梁有效跨中預應力，具體包括計算實際梁中的跨中有效預應力，此計算參照《混凝土結構設計規范》GB 50010
?
2010的7.1.4條規定進行計算。
[0030]所述S6步驟，所述基于上述方程推導方法，假定縮尺模型預應力筋端、跨中及反彎點坐標推導曲線方程，具體包括根據上述步驟S3中所述推導方法，假定縮尺模型梁中的預應力筋在梁端、跨中點的坐標，以及根據實際梁比例確定的反彎點的X軸坐標，采用上述步驟S3中的方法推導縮尺模型梁中的預應力曲線方程。
[0031]所述S7步驟，所述基于縮尺模型預應力筋曲線方程，確定縮尺模型梁預應力筋數量及張拉力，具體包括根據實際梁的張拉控制應力計算其跨中普通鋼筋的應力，保證普通鋼筋應力相同，以此確定縮尺模型所需的張拉控制應力及預應力筋根數。
[0032]所述S8步驟，所述計算并判斷縮尺模型和實際梁第一批損失后有效預應力產生的效果是否相同，否，則回到步驟S6重復試算，具體包括根據步驟S6和S7中確定的縮尺模型的預應力筋的曲線方程及張拉控制應力，在此基礎上根據步驟S4中的公式對縮尺模型進行第一批預應力損失的計算，判斷縮尺模型和實際梁的第一批預應力損失后有效預應力產生的效果，相同則模型計算成功，相差過大需要返回到步驟S6重新計算。
[0033]本專利技術大跨度預應力混凝土梁縮尺模型建模方法，綜合考慮了模型的長寬高比例尺寸、拉壓區配筋率、本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.預應力混凝土梁縮尺模型建模方法，其特征在于：通過建立縮尺模型梁以達到實際梁的受力特性，縮尺模型梁的制作步驟如下：S1確定實際梁比例尺寸及拉壓區配筋率，根據上述參數建立等比例縮尺混凝土梁；S2對實際梁的后張曲線預應力鋼筋建立平面坐標系；S3基于上述根據實際梁端、跨中、反彎點坐標及斜率推導實際梁的預應力鋼筋的曲線方程；S4通過上述方程計算實際梁的第一批預應力損失；S5基于上述損失計算實際梁的有效跨中預應力；S6基于上述曲線方程推導方法，通過假設縮尺模型梁的預應力鋼筋梁端、跨中及反彎點坐標推導縮尺模型梁的預應力鋼筋曲線方程；S7基于縮尺模型梁的預應力鋼筋曲線方程，確定縮尺模型梁的預應力筋數量及張拉控制應力。S8計算并判斷縮尺模型梁和實際梁第一批損失后有效預應力產生效果是否相同，否，則回到S6重復試算，以保證縮尺模型梁和實際梁預應力造成的跨中應力相同；S9縮尺模型計算成功后，進行實際縮尺模型梁的制作，將普通受力鋼筋和波紋管按縮尺比例布設于縮尺混凝土梁內，預應力鋼筋和水泥漿置于波紋管中，錨具固定于預應力鋼筋的兩頭，位移計抵在預應力鋼筋的中心絲及梁跨中下側和梁端上側；S10對混凝土內部構件布置完成后進行混凝土的澆筑，混凝土的標號與實際梁的標號相同或同一批；對澆筑后的縮尺模型梁進行養護，當混凝土強度達到強度等級的75％的時候，在縮尺混凝土梁的跨中四面粘貼應變片，同時按照定位安裝位移計；之后進行預應力鋼筋的穿筋及張拉，根據上述確定所需預應力筋的數量及張拉控制應力；在張拉過程中及過程后，采用動態信號采集儀對所粘貼的應變片及安裝的位移計進行連續數據采集；S11當混凝土的強度達到強度等級的100％時，對縮尺模型梁進行彎曲實驗，以達到一定的實驗目的；所述S6中，推導縮尺模型梁的預應力鋼筋曲線方程過程前做出以下假設：(1)預應力混凝土受彎構件正截面計算時遵循平截面假定；(2)不考慮混凝土的抗拉強度；(3)曲線預應力筋的方程是二次的；(4)預應力鋼材與混凝土有很好的粘結強度，由荷載引起的鋼材應變與相同位置混凝土應變相同。2.根據權利要求1所述大跨度預應力混凝土梁縮尺模型建模方法，其特征在于：S1步驟中，所述實際梁的比例尺寸為實際梁的長、寬、高的尺寸；所述拉壓區配筋率為混凝土梁中受壓區和受拉區的普通鋼筋配筋率；所述建立等比例縮尺混凝土梁，是指縮尺混凝土梁的長、寬、高尺寸比例和實際梁相同，普通受力鋼筋的配筋率和實際梁相同。3.根據權利要求1所述大跨度預應力混凝土梁縮尺模型建模方法，其特征在于：S2步驟中，所述對實際梁的后張曲線預應力鋼筋建立平面坐標系，是指在平面型后張法曲線預應力鋼筋所在平面建立xoy平面坐標系，此時...

【專利技術屬性】
技術研發人員：常巖軍，農海先，盧迎磊，汪祥宇，范懿文，莫林，
申請(專利權)人：廣西建工第一建筑工程集團有限公司，
類型：發明
國別省市：