专利名称：确定截面转换加固钢筋砼t型梁桥加固区段长度的方法
技术领域：
本发明涉及一种桥梁加固技术，尤其涉及一种确定截面转换加固钢筋砼T型梁桥加固区段长度的方法。
背景技术：
钢筋砼简支梁桥构造简单，最易设计为各种标准跨径的装配式结构；施工工序少；架设方便；即使是多孔简支梁因属于静定结构，相邻各孔各自单独受力，结构不受地基变形等影响。因此我国现有桥梁中，以简支T型桥为代表的梁式桥无论在绝对数量上还是在比例上均排在前列。但由于旧有设计标准偏低，交通量迅速增长，桥梁建设质量尚存在问题以及超重，超限车辆损坏桥梁等原因，造成原有桥梁的承载力严重下降，急需加固增强。
梁式桥常用加固方法有碳纤维加固技术、体外预应力加固技术以及截面转换技术。截面转换加固技术是一种新型的梁式桥加固方法，经实践证明该方法是一种非常成功的加固技术。但是，现阶段在确定加固构造问题上一般都是先通过经验来确定加固区段长度，然后通过验算来看加固后的截面是否能满足承载力要求，这种计算模式会导致材料浪费和花费大量的验算和计算工作量。
发明内容
本发明公开了一种确定截面转换加固钢筋砼T型梁桥加固区段长度的方法，该方法为选取最不利弯矩组合设计值大于主梁抗弯承载力的梁段作为加固段， 根据方程
计算出X，即可得出加固段长度为L-2X； 其中，L-简支梁的计算跨径； γo-桥梁结构的重要性系数； X-梁端到最不利弯矩组合设计值等于抗弯承载力的长度； Md，l/2-跨中截面的弯矩组合设计值； Mu-截面抗弯承载力； 按如下步骤建立方程
并确定X 1)根据跨中恒载弯矩值MG和活载作用下的弯矩值MQ，计算出跨中截面的弯矩组合设计值Md，l/2； 2)根据Md，l/2建立弯矩包络图方程
3)判断T形截面类型并计算截面抗弯承载力Mu 当符合公式fsdAs+fpdAp≤fcdb′fh′f+f′sdA′s+(f′pd-σ′po)A′p时，采用如下公式计算截面抗弯承载力Mu 当不符合公式fsdAs+fpdAp≤fcdb′fh′f+f′sdA′s+(f′pd-σ′po)A′p时，采用如下公式计算截面抗弯承载力Mu 4)将Md，X和Mu代入公式γoMd，X＝Mu中，即
解方程即可求得X； 其中，X-梁端到最不利弯矩组合设计值等于抗弯承载力的长度； L-简支梁的计算跨径； fcd-混凝土轴心抗压强度设计值； b-T形截面腹板宽度； x-截面受压区高度； h0-截面有效高度； f′sd-普通钢筋抗压强度设计值； A′S-构件受压区纵向普通钢筋的截面面积； a′s-构件受压区普通钢筋合力点至受压区边缘的距离； f′pd-预应力钢筋抗压强度设计值； σ′p0-截面受压区纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时预应力钢筋的应力； A′p-构件受压区纵向预应力钢筋的截面面积； a′p-构件受压区预应力钢筋合力点至受压区边缘的距离； b′f-T形截面受压区的翼缘宽度； h′f-T形截面受压区的翼缘厚度； Ap-构件受拉区纵向预应力钢筋的截面面积； γo-桥梁结构的重要性系数； As-构件受拉区纵向普通钢筋的截面面积为； fpd-预应力钢筋抗拉强度设计值； fsd-普通钢筋抗拉强度设计值。
步骤1)中，Md，l/2的计算方法为 令Md，l/2＝Sd，将MG和MQ代入下式
经计算即可求得Sd，也就得到了Md，l/2； 其中，
Sd-作用或荷载效应的基本组合设计值； γGi-第i个永久效应的分项系数； SGik-第i个永久作用效应的标准值； γQ1-汽车荷载效应的分项系数； SQ1k-汽车荷载效应的标准值；
-在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其它可变作用效应的组合系数； γQj-在作用效应组合中除汽车荷载为、风荷载外的其它第j个可变作用效应的分项系数； SQjk-在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其它第j个可变作用效应的标准值； m-永久作用效应的个数； n-除汽车荷载效应外的可变作用效应的个数； i-第i个永久作用效应； j-第j个可变作用效应。
本发明的有益技术效果是合理确定被加固梁段及加固区段长度，提高了加固方案的可靠性，避免了材料的浪费和大量的试验验算。
图1、符合T形截面类型判断公式时，计算示意图； 图2、不符合T形截面类型判断公式时，计算示意图； 图3、主梁弯矩包络示意图； 图4、本发明方法流程框图；
具体实施例方式 本发明方法首先利用荷载组合计算出最不利弯矩组合设计值，再计算出截面抵抗弯矩，以最不利弯矩组合设计值大于主梁抗弯承载力的梁段部分作为加固增强段，建立合理加固区段的方程，然后通过求解方程确定合理加固长度求解方程即得合理加固区段长度。
参见图4，具体步骤如下 1)将跨中恒载弯矩值MG和活载作用下的弯矩值MQ代入下式，即可求得跨中截面的弯矩组合设计值Md，l/2(Sd＝Md，l/2)；
其中，Sd-作用(或荷载)效应的基本组合设计值； γGi-第i个永久效应的分项系数； SGik-第i个永久作用效应的标准值； γQ1-汽车荷载效应的分项系数； SQ1k-汽车荷载效应的标准值；
-在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其它可变作用效应的组合系数； γQj-在作用效应组合中除汽车荷载为、风荷载外的其它第j个可变作用效应的分项系数； SQjk-在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其它第j个可变作用效应的标准值； m-永久作用效应的个数； n-除汽车荷载效应外的可变作用效应的个数； i-第i个永久作用效应； j-第J个可变作用效应。
2)根据Md，l/2建立弯矩包络图方程
3)判断T形截面类型并计算截面抗弯承载力 当符合公式fsdAs+fpdAp≤fcbb′fh′f+f′sdA′s+(f′pd-σ′po)A′p时，采用如下公式计算截面抗弯承载力Mu(参见图1)。
当不符合公式fsdAs+fpdAp≤fcdb′fh′f+f′sdA′s+(f′pd-σ′po)A′p时，采用如下公式计算截面抗弯承载力Mu(参见图2)。
其中，a-受拉区普通钢筋和预应力钢筋的合力点至受拉区边缘的距离 h-T形截面全高； as-构件受拉区普通钢筋合力点至受拉区边缘的距离； ap-构件受拉区预应力钢筋合力点至受拉区边缘的距离。
4)将步骤2)得到的Md，X和步骤3)得到的Mu代入公式γoMd，X＝Mu中，解方程即可求得X；X所代表的位置见图3； 其中，X-梁端到最不利弯矩组合设计值等于抗弯承载力的长度； L-简支梁的计算跨径； fcd-混凝土轴心抗压强度设计值； b-T形截面腹板宽度； x-截面受压区高度； h0-截面有效高度； f′sd-普通钢筋抗压强度设计值； A′S-构件受压区纵向普通钢筋的截面面积； a′s-构件受压区普通钢筋合力点至受压区边缘的距离； f′pd-预应力钢筋抗压强度设计值； σ′p0-截面受压区纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时预应力钢筋的应力； A′p-构件受压区纵向预应力钢筋的截面面积； a′p-构件受压区预应力钢筋合力点至受压区边缘的距离； b′f-T形截面受压区的翼缘宽度； h′f-T形截面受压区的翼缘厚度； Ap-构件受拉区纵向预应力钢筋的截面面积； γo-桥梁结构的重要性系数； As-构件受拉区纵向普通钢筋的截面面积为； fpd-预应力钢筋抗拉强度设计值； fsd-普通钢筋抗拉强度设计值。
权利要求
1.一种确定截面转换加固钢筋砼T型梁桥加固区段长度的方法，其特征在于选取最不利弯矩组合设计值大于主梁抗弯承载力的梁段作为加固段，根据方程
计算出X，即可得出加固段长度为L-2X；
其中，L-简支梁的计算跨径；
γo-桥梁结构的重要性系数；
X-梁端到最不利弯矩组合设计值等于抗弯承载力的长度；
Md，l/2-跨中截面的弯矩组合设计值；
Mu-截面抗弯承载力。
2.根据权利要求1所述的确定截面转换加固钢筋砼T型梁桥加固区段长度的方法，其特征在于确定X的方法为
1)根据跨中恒载弯矩值MG和活载作用下的弯矩值MQ，计算出跨中截面的弯矩组合设计值Md，l/2；
2)根据Md，l/2建立弯矩包络图方程
3)判断T形截面类型并计算截面抗弯承载力Mu
当符合公式fsdAs+fpdAp≤fcdb′fh′f+f′sdA′s+(f′pd-σ′po)A′p时，采用如下公式计算截面抗弯承载力Mu
当不符合公式fsdAs+fpdAp≤fcdb′fh′f+f′sdA′s+(f′pd-σ′po)A′p时，采用如下公式计算截面抗弯承载力Mu
4)将Md，X和Mu代入公式γoMd，X＝Mu中，即
解方程即可求得X；
其中，X-梁端到最不利弯矩组合设计值等于抗弯承载力的长度；
L-简支梁的计算跨径；
fcd-混凝土轴心抗压强度设计值；
b-T形截面腹板宽度；
x-截面受压区高度；
h0-截面有效高度；
f′sd-普通钢筋抗压强度设计值；
A′S-构件受压区纵向普通钢筋的截面面积；
a′s-构件受压区普通钢筋合力点至受压区边缘的距离；
f′pd-预应力钢筋抗压强度设计值；
σ′p0-截面受压区纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时预应力钢筋的应力；
A′p-构件受压区纵向预应力钢筋的截面面积；
a′p-构件受压区预应力钢筋合力点至受压区边缘的距离；
b′f-T形截面受压区的翼缘宽度；
h′f-T形截面受压区的翼缘厚度；
Ap-构件受拉区纵向预应力钢筋的截面面积；
γo-桥梁结构的重要性系数；
As-构件受拉区纵向普通钢筋的截面面积为；
fpd-预应力钢筋抗拉强度设计值；
fsd-普通钢筋抗拉强度设计值。
3.根据权利要求2所述的确定截面转换加固钢筋砼T型梁桥加固区段长度的方法，其特征在于步骤1)中，Md，l/2的计算方法为
令Md，l/2＝Sd，将MG和MQ代入下式
经计算即可求得Sd，也就得到了Md，l/2；
其中，
Sd-作用或荷载效应的基本组合设计值；
γGi-第i个永久效应的分项系数；
SGik-第i个永久作用效应的标准值；
γQ1-汽车荷载效应的分项系数；
SQ1k-汽车荷载效应的标准值；
-在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其它可变作用效应的组合系数；
γQj-在作用效应组合中除汽车荷载为、风荷载外的其它第j个可变作用效应的分项系数；
SQjk-在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其它第j个可变作用效应的标准值；
m-永久作用效应的个数；
n-除汽车荷载效应外的可变作用效应的个数；
i-第i个永久作用效应；
j-第j个可变作用效应。
全文摘要
本发明公开了一种确定截面转换加固钢筋砼T型梁桥加固区段长度的方法，其特征在于选取最不利弯矩组合设计值大于主梁抗弯承载力的梁段作为加固段，根据方程计算出X，即可得到加固段长度L-2X。本发明的有益技术效果是合理确定被加固梁段及加固区段长度，提高了加固方案的可靠性，避免了材料的浪费和大量的试验验算。
文档编号E01D22/00GK101718079SQ200910191270
公开日2010年6月2日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者周建庭, 冉仕平, 田金昌, 杨娟, 岳军声 申请人:重庆交通大学