大连理工大学曹旗获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种FRP-不锈钢混合配筋海水海砂混凝土梁的设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120579261B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511072647.X,技术领域涉及:G06F30/13;该发明授权一种FRP-不锈钢混合配筋海水海砂混凝土梁的设计方法是由曹旗;贾宗珂;韦帅飞;张腾设计研发完成,并于2025-08-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种FRP-不锈钢混合配筋海水海砂混凝土梁的设计方法在说明书摘要公布了:本发明属于结构工程技术领域,涉及一种FRP‑不锈钢混合配筋海水海砂混凝土梁的设计方法,包含输入设计弯矩,初选截面尺寸与材料属性;判断受压区不锈钢筋的面积是否已知,若已知,计算,若未知,计算、;选择、,并且保证、;验证破坏模式是否满足适筋破坏、抗弯承载力是否满足、延性是否满足规范要求,并且保证面积比在合理范围以内;最终得到更为合理的配筋面积,并输出结果。本发明考虑FRP筋不用作受压筋,因此在受压区配置不锈钢筋,提出了适用于该形式的设计方法,不仅可以有效解决海洋服役环境中的钢筋锈蚀问题,而且还能保证较高的抗弯承载力与延性。
本发明授权一种FRP-不锈钢混合配筋海水海砂混凝土梁的设计方法在权利要求书中公布了:1.一种FRP-不锈钢混合配筋海水海砂混凝土梁的设计方法,其特征在于:所述混凝土梁包括上部纵筋和下部纵筋,所述上部纵筋包括受压区不锈钢筋(1),所述下部纵筋包括外部受拉区FRP筋(2)与内部受拉区不锈钢筋(3),所述纵筋之间设有FRP箍筋(4),所述纵筋与箍筋的四周填充有海水海砂混凝土; 所述设计方法包括输入设计弯矩,初选截面尺寸与材料属性;判断受压区不锈钢筋的面积是否已知,若已知,计算,若未知,计算、;选择、,并且保证、;验证破坏模式是否满足适筋破坏、抗弯承载力是否满足、延性是否满足规范要求,并且保证面积比在合理范围以内;最终得到更为合理的配筋面积,并且输出结果;其中,为受压区不锈钢筋的面积;为受拉区不配置FRP筋,仅配置不锈钢筋的面积;为受拉区不锈钢筋的面积;为受拉区FRP筋的面积;为设计弯矩;为抗弯承载力; 具体包括如下步骤: S1:输入设计弯矩,初选截面尺寸与材料属性; 所述截面尺寸为截面高度与截面宽度; 所述材料属性为混凝土强度等级、受拉区FRP筋的极限强度、受拉区FRP筋的弹性模量、受拉区不锈钢筋的屈服强度、受拉区不锈钢筋的弹性模量、受压区不锈钢筋的屈服强度、受压区不锈钢筋的弹性模量; S2:判断受压区不锈钢筋的面积是否已知; 若已知,采用下式计算: , 公式中,为与混凝土等效矩形应力图宽度有关的系数;为混凝土的棱柱体抗压强度;为截面有效高度;为受压区不锈钢筋到受压区边缘的距离; 若未知,采用下式计算: , 公式中,为界限相对受压区高度;为与混凝土等效矩形应力图高度有关的系数;为混凝土的极限压应变; 采用下式计算: , 所述式(2)~式(4)与式(7)中的混凝土等效矩形应力图系数按照GB50010-2010取值;所述式(5)与式(6)中的混凝土等效矩形应力图系数与极限压应变按照GB50010-2010取值; S3:选择受拉区不锈钢筋的面积、受拉区FRP筋的面积,并且保证、; 和选择过程应保证筋材直径符合市场要求; S4:验证破坏模式是否满足适筋破坏,若满足,进行抗弯承载力验证,若不满足,重新选择受拉区不锈钢筋的面积、受拉区FRP筋的面积; 所述破坏模式,采用下式进行预测: , 公式中,为截面最小抵抗矩系数;为截面最大抵抗矩系数;为截面抵抗矩系数; 步骤S4中所述式(8)与式(9)中的混凝土等效矩形应力图系数与极限压应变按照GB50010-2010取值; S5:验证抗弯承载力是否满足,若满足,进行延性验证,若不满足,重新选择受拉区不锈钢筋的面积、受拉区FRP筋的面积; 所述抗弯承载力,采用下式进行预测: , 公式中,为抗弯承载力下的实际受压区高度;为受压区不锈钢筋的应变;为受压区不锈钢筋的屈服应变; 所述式(12)、式(15)~式(18)中的混凝土等效矩形应力图系数与极限压应变按照GB50010-2010取值; S6:验证延性是否满足规范要求,若满足,进行面积比验证,若不满足,重新选择受拉区不锈钢筋的面积、受拉区FRP筋的面积; 所述延性,采用下式进行预测: , 公式中,为基于挠度的变形延性系数;为抗弯承载力下的跨中挠度;为混凝土的边缘压应变达到0.001所对应的挠度;为混凝土的边缘压应变达到0.001所对应的施加弯矩; 所述式(20)采用CSAS6-19进行评估,即矩形截面梁延性的限值为不小于4,对T形截面梁延性的限值为不小于6; S7:验证面积比是否满足合理范围,若满足,输出结果,若不满足且面积比小于1,重新选择受拉区不锈钢筋的面积、受拉区FRP筋的面积,若不满足且面积比大于2.5,重新选择截面尺寸与材料属性; 所述合理范围参考文献调研结果,采用; S8:获得更为合理的配筋面积,并且输出结果。
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