恭喜同济大学姜超获国家专利权
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龙图腾网恭喜同济大学申请的专利锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算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:CN113919123B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-04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:202110926129.5,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法是由姜超;顾祥林;丁豪设计研发完成,并于2021-08-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法在说明书摘要公布了:一种锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法,包括如下步骤:1测量并计算锈蚀前后双筋混凝土梁的基本参数;2判定正截面受弯破坏模式;3计算不同破坏模式下锈蚀双筋混凝土梁的正截面抗弯承载力。本发明提供的锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法,以判定受弯破坏时梁中受拉与受压钢筋的应力状态为基础,实现受拉和受压钢筋任意锈蚀程度时钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力计算,涉及求解的最高次方程为一元二次方程,具有概念清晰、计算简便的优点,方便本领域技术人员快速准确评估锈蚀钢筋混凝土构件的正截面抗弯承载力,为在役钢筋混凝土结构的安全性评定提供有力支持。
本发明授权锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法在权利要求书中公布了:1.一种锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法,其特征在于,以判定受弯破坏时梁中受拉与受压钢筋的应力状态为基础,实现受拉和受压钢筋任意锈蚀程度时钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力计算;包括:测量并计算锈蚀前后双筋混凝土梁的基本参数;判定正截面受弯破坏模式;计算不同破坏模式下锈蚀双筋混凝土梁的正截面抗弯承载力;所述方法包括如下步骤:1测量并计算锈蚀前后双筋混凝土梁的基本参数;所述的锈蚀前后双筋混凝土梁的基本参数包括截面宽度b、截面高度h、截面有效高度h0、受压区混凝土保护层厚度c'、受压钢筋中心线到截面受压区边缘的距离a's;最大相邻未锈断箍筋间距s;混凝土强度等级、混凝土抗压强度fc、混凝土抗拉强度ft;变形或光圆的受拉与受压钢筋的类型、受拉钢筋平均锈蚀率ηs、受压钢筋平均锈蚀率η's、受拉钢筋初始配筋面积As0、受压钢筋初始配筋面积A's0、受压钢筋初始直径d'0;未锈蚀受拉钢筋弹性模量Es0、屈服强度fy0、极限强度fu0、屈服应变εy0、强化应变εsh0、极限应变εu0;未锈蚀受压钢筋弹性模量E's0、屈服强度f'y0、屈服应变ε'y0;计算界限I锈蚀率ηsyb、界限II锈蚀率ηshb及界限III锈蚀率ηsub;计算界限I相对受压区高度ξyb、界限II相对受压区高度ξhb及界限III相对受压区高度ξub;2判定锈蚀双筋混凝土梁正截面受弯破坏模式;所述的锈蚀双筋混凝土梁正截面受弯破坏模式包括,模式①:0≤ηs<ηsyb;模式②:ηsyb≤ηs<ηshb;模式③:ηshb≤ηs<ηsub;模式④:ηsub≤ηs<1;其中,ηs为受拉纵向钢筋平均锈蚀率,ηsyb为界限I锈蚀率,ηshb为界限II锈蚀率,ηsub为界限III锈蚀率;3计算不同破坏模式对应的锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力;所述的锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力包括:模式①、模式②、模式③及模式④分别对应的锈蚀双筋混凝土梁正截面抗弯承载力;所述的界限I锈蚀率ηsyb及相对受压区高度ξyb,其计算步骤如下:1根据受压钢筋锈蚀率η's判断受压区混凝土保护层是否剥落,如果η's<η's,sp,受压区混凝土保护层未剥落;如果η's≥η's,sp,受压区混凝土保护层已剥落,此时其中为受压区混凝土边缘压应变,ε'sc为锈蚀受压钢筋应变;其中,η's,sp为受压区混凝土保护层剥落临界锈蚀率;2如果η's<η's,sp:a.假设梁发生正截面受弯破坏时受压钢筋处于屈服阶段,即σ'sc=f'ycη's,其中,σ'sc为锈蚀受压钢筋应力,f'ycη's为锈蚀率为η's时的锈蚀受压钢筋屈服应力;b.令截面受压区边缘混凝土应变锈蚀受拉钢筋应力σsc=fycηs,锈蚀受拉钢筋应变εsc=εycηs,εcu为混凝土的极限压应变,取εcu=0.0033,fycηs为锈蚀率为ηs时的锈蚀受拉钢筋屈服应力,εycηs为锈蚀率为ηs时的锈蚀受拉钢筋屈服应变,代入变形协调方程和正截面力平衡方程,获得关于受拉钢筋锈蚀率ηs的一元二次方程,取0≤ηs≤0.8范围内的较小解作为ηs的临时取值ηs*,若该范围内无解,取ηs*=0;c.将临时取值ηs*代入变形协调方程得到相对受压区高度临时取值ξ*,与受压钢筋屈服应变对应的临界相对受压区高度ξ'yb比较,如果ξ*≥ξ'yb,则假设受压钢筋屈服正确,取ηsyb=ηs*、ξyb=ξ*;如果ξ*<ξ'yb,则假设受压钢筋屈服错误,受压钢筋处于弹性阶段,令代入变形协调方程可得与相对受压区高度ξ相关的锈蚀受压钢筋应变ε'scξ,将ε'scξ代入锈蚀钢筋应力-应变关系,可以得到σ'sc=E'scε'scξ,其中,E'sc为锈蚀受压钢筋弹性模量;更新受压钢筋应力表达式σ'sc=E'scε'scξ,重新代入变形协调方程和正截面力平衡方程,获得关于受拉钢筋锈蚀率ηs的一元一次方程*,取0≤ηs≤0.8范围内的较小解作为ηsyb,若该范围内无解,取ηsyb=0,将求得的ηsyb代入变形协调方程可获得ξyb;如果η's≥η's,sp:令σ'sc=f'bη's,σsc=fycηs,εsc=εycηs,其中,f'bη's为锈蚀率为η's时的受压钢筋实际屈服或屈曲应力,代入变形协调方程和正截面力平衡方程,获得关于受拉钢筋锈蚀率ηs的一元二次方程,取0≤ηs≤0.8范围内的较小解作为ηsyb,若该范围内无解,取ηsyb=0,将求得的ηsyb代入变形协调方程可获得ξyb;所述的界限II锈蚀率ηshb及相对受压区高度ξhb,其计算步骤如下:1根据受压钢筋锈蚀率η's判断受压区混凝土保护层是否剥落;2如果η's<η's,sp:a.假设梁发生正截面受弯破坏时σ'sc=f'ycη's;b.令εct=εcu,σsc=fycηs,εsc=εshcηs,其中,εshcηs为锈蚀率为ηs时的受拉钢筋强化应变,代入变形协调方程和正截面力平衡方程,获得关于受拉钢筋锈蚀率ηs的一元二次方程*,取ηsyb≤ηs≤ηs,cr范围内的较小解作为ηs的临时取值ηs*,若该范围内无解,取ηs*=ηsyb,其中ηs,cr为屈服平台消失的临界锈蚀率,对于加速锈蚀情况,变形钢筋和光圆钢筋的ηs,cr可分别取为0.3和0.15,对于自然锈蚀情况,变形钢筋和光圆钢筋的ηs,cr可分别取为0.2和0.1;c.将临时取值ηs*代入变形协调方程得到相对受压区高度临时取值ξ*,如果ξ*≥ξ'yb,取ηshb=ηs*、ξhb=ξ*;如果ξ*<ξ'yb,令σ'sc=E'scε'scξ,重新代入变形协调方程和正截面力平衡方程,获得关于受拉钢筋锈蚀率ηs的一元二次方程*,取ηsyb≤ηs≤ηs,cr范围内的较小解作为ηshb,若该范围内无解,取ηshb=ηsyb,将求得的ηshb代入变形协调方程可获得ξhb;如果η's≥η's,sp:令σ'sc=f'bη's,εct=εcu,σsc=fycηs,εsc=εshcηs,代入变形协调方程和正截面力平衡方程,获得关于受拉钢筋锈蚀率ηs的一元二次方程*,取ηsyb≤ηs≤ηs,cr范围内的较小解作为ηshb,若该范围内无解,取ηshb=ηsyb,将求得的ηshb代入变形协调方程可获得ξhb;所述的界限III锈蚀率ηsub及相对受压区高度ξub,其计算步骤如下:1根据受压钢筋锈蚀率η's判断受压区混凝土保护层是否剥落;2如果η's<η's,sp:a.假设梁发生正截面受弯破坏时σ'sc=f'ycη's;b.令εct=εcu,σsc=fucηs,εsc=εsucηs,其中,fucηs为锈蚀率为ηs时的受拉钢筋极限应力,εsucηs为锈蚀率为ηs时的受拉钢筋极限应变,代入变形协调方程和正截面力平衡方程,获得关于受拉钢筋锈蚀率ηs的一元二次方程,取ηshb≤ηs≤0.8范围内的较小解作为ηs的临时取值ηs*,若该范围内无解,取ηs*=0.8;c.将临时取值ηs*代入变形协调方程得到相对受压区高度临时取值ξ*,如果ξ*≥ξ'yb,取ηsub=ηs*、ξub=ξ*;如果ξ*<ξ'yb,令σ'sc=E'scε'scξ,重新代入变形协调方程和正截面力平衡方程,获得关于受拉钢筋锈蚀率ηs的一元二次方程,取ηshb≤ηs≤0.8范围内的较小解作为ηsub,若该范围内无解,取ηsub=0.8,将求得的ηsub代入变形协调方程可获得ξub;如果η's≥η's,sp:令σ'sc=f'bη's,σsc=fucηs,εsc=εsucηs,代入变形协调方程和正截面力平衡方程,获得关于受拉钢筋锈蚀率ηs的一元二次方程,ηshb≤ηs≤0.8范围内的较小解作为ηsub,若该范围内无解,取ηsub=0.8。
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