專利名稱：一種全容式低溫儲罐預(yù)應(yīng)力混凝土的實(shí)用配筋確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混凝土外罐工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，本發(fā)明更具體地涉及一種全容式低溫儲罐預(yù)應(yīng)力混凝土的實(shí)用配筋確定方法。
背景技術(shù)：
在全容式低溫儲罐的混凝土外罐工程設(shè)計(jì)中，由于國內(nèi)還沒有與之配套的相關(guān)規(guī)范，故只能采用國際上主要常用的歐美行業(yè)規(guī)范EN 14620和BS 7777及其它混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范如EUR0C0DE、CEB-FIP model code 1990等。這些規(guī)范對混凝土的配筋計(jì)算有兩種極限狀態(tài)的要求承載力極限狀態(tài)(ULS)和正常使用極限狀態(tài)(SLS)。ULS狀態(tài)驗(yàn)算外罐會不會傾覆、是否因超過材料強(qiáng)度而破壞、是否因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載和會不會喪失穩(wěn)定而出現(xiàn)失穩(wěn)破壞；SLS狀態(tài)該狀態(tài)驗(yàn)算外罐的變形、裂縫寬度和應(yīng)力是否超過規(guī)定的限值，內(nèi)罐嚴(yán)重泄漏時(shí)外罐壁是否滿足致密性要求等。由于歐美混凝土規(guī)范與國內(nèi)的設(shè)計(jì)方法還是有些差別的，比如材料分項(xiàng)系數(shù)是不同的，對SLS狀態(tài)的要求也不一樣(中國規(guī)范只有變形和裂縫寬度的要求，歐美規(guī)范還有應(yīng)力的限值要求)。另外在低溫儲罐設(shè)計(jì)中，歐美的行業(yè)規(guī)范還規(guī)定了致密性的要求，即在內(nèi)罐嚴(yán)重泄漏時(shí)混凝土受壓區(qū)最小厚度不小于IOOmm或壁厚的10%，混凝土受壓區(qū)的平均壓應(yīng)力不小于IMPa。由于中國國內(nèi)的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010規(guī)定的設(shè)計(jì)方法為承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，計(jì)算公式都是基于承載力極限狀態(tài)假定的，利用解方程組的方式來進(jìn)行計(jì)算；規(guī)范沒有提供SLS狀態(tài)時(shí)的計(jì)算公式，故求不出上述歐美規(guī)范對SLS狀態(tài)所要求的性能參數(shù)。另外，上述歐美規(guī)范僅提出了計(jì)算參數(shù)要求，而沒有提供具體的計(jì)算方法，因而工程設(shè)計(jì)人員在實(shí)際執(zhí)行過程中不易于實(shí)現(xiàn)，執(zhí)行難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種全容式低溫儲罐預(yù)應(yīng)力混凝土的實(shí)用配筋確定方法。所述方法從鋼筋混凝土構(gòu)件受力的基本原理著手，依據(jù)鋼筋混凝土構(gòu)件的平截面假定及混凝土和鋼筋各自的本構(gòu)關(guān)系，利用軸力和彎矩的平衡方程，采用迭代應(yīng)變試算內(nèi)力的方法來求解在已知配筋和荷載的情況下混凝土截面和鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變，然后判斷是否滿足承載力和使用狀態(tài)的要求。本發(fā)明的這種實(shí)用配筋確定方法簡單可行，精確有效。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，提供一種全容式低溫儲罐預(yù)應(yīng)力混凝土的實(shí)用配筋確定方法，包括如下步驟(I)確定預(yù)應(yīng)力混凝土外罐截面配筋設(shè)計(jì)的基本信息a)利用第一長度測量裝置確定截面高度值h和截面寬度b，所述高度值h和所述寬度b單位均為mm ；b)利用第二長度測量裝置確定截面底部和頂部混凝土保護(hù)層的厚度C1和C2 ；c)確定混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、材料等級及其相應(yīng)的彈性模量E。、軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk、軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft、軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f;k、軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f。、立方體抗壓強(qiáng)度特征值;d)確定普通鋼筋(包括低溫鋼筋)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、材料等級及其相應(yīng)的彈性模量Es、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy ；e)確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、材料等級及其相應(yīng)的彈性模量Ep、fpk、f·、屈服后的二次剛度kEP和材料分項(xiàng)系數(shù)Y s ；f)根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置方案，確定計(jì)算截面處的預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積Ap、鋼筋束中心到截面底部的距離dp、張拉控制應(yīng)力及考慮預(yù)應(yīng)力損失后的有效應(yīng)力(2)獲取混凝土截面計(jì)算內(nèi)力根據(jù)極限承載力狀態(tài)(ULS)和正常使用極限狀態(tài)(SLS)的荷載組合規(guī)則計(jì)算得到該截面的軸力設(shè)計(jì)值Nd、彎矩設(shè)計(jì)值Md及預(yù)應(yīng)力組合系數(shù)Υρ ； (3)確定混凝土截面的鋼筋布置方案首先確定該計(jì)算截面縱向鋼筋的布置方案，得到截面寬度范圍內(nèi)底部鋼筋的直徑Cl1和面積Asl、頂部鋼筋的直徑d2和面積As2。進(jìn)而得到截面底部鋼筋中心到截面底邊的距離七和截面頂部鋼筋中心到截面頂邊的距離(1。2，按下列公式計(jì)算=Clca = Ci+di/2，dc2 =c2+d2/2 ；(4)給混凝土截面底部應(yīng)變和頂部應(yīng)變賦初始值和限制值先給混凝土截面的底部應(yīng)變ε cl和頂部應(yīng)變ε。2賦予初始值及取值范圍ε cl fflax=O. 01，ε cl niin = - ε CU, ε c2 max = O. 01，ε c2jlin = _ ε cu，ε cl _、ε cljlin 為截面底部邊緣應(yīng)變?nèi)≈捣秶淖畲笾岛妥钚≈?，￡?—_、L2 min為截面頂部邊緣應(yīng)變?nèi)≈捣秶淖畲笾岛妥钚≈担?5)計(jì)算鋼筋和混凝土分段中心點(diǎn)處的應(yīng)變依據(jù)混凝土截面的鋼筋布置方案，由截面底部應(yīng)變ε cl和頂部應(yīng)變ε。2可得到鋼筋的應(yīng)變及截面任意位置處的應(yīng)變值ssl=dcl(ySc2~Scl) +Scl
hSs2 = (h'+ Sc2
h
Γ_/Πdp(sc2-sci)丄ερ =」~--+ Scl其中，ε sl> ε s2為底部和頂部鋼筋的應(yīng)變，ε p為預(yù)應(yīng)力鋼筋的新增應(yīng)變；把截面高度h等分為XN等分，每等分的長度為:Ah = ~^
XN每個(gè)等分段的中心點(diǎn)到截面底部的距離為x(i) = —^― (2/ - I)
2XN混凝土截面每個(gè)等分段中心點(diǎn)的應(yīng)變?yōu)棣? )=Χ( )'(ε^~ε^+εο1
h式中，i為從截面底部算起的分段段號；
(6)計(jì)算鋼筋和混凝土分段中心點(diǎn)處的應(yīng)力利用步驟(5)求得的鋼筋和混凝土應(yīng)變，代入普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系公式，得到各應(yīng)變對應(yīng)的應(yīng)力底部鋼筋的應(yīng)力fsl (拉正壓負(fù))，頂部鋼筋的應(yīng)力fs2 (拉正壓負(fù))，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力fp及混凝土的應(yīng)力其中f；(i)為壓力時(shí)是負(fù)值，為拉力時(shí)是正值，超過軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk時(shí)為零。(7)計(jì)算鋼筋和混凝土的合力>當(dāng)軸力Nd > 0，彎矩Md >= O時(shí)將以截面中心為計(jì)算點(diǎn)彎矩設(shè)計(jì)值Md轉(zhuǎn)化為以截面底部邊緣為計(jì)算點(diǎn)的彎矩設(shè)計(jì)值Md = Md+0. 5 · Nd · h ;根據(jù)步驟(6)得到的普通鋼筋的應(yīng)力值，得到鋼筋的合力和彎矩Fsl = fsl · Asl，Msl = Fsl · dclFs2 = fs2 · As2，Ms2 = Fs2 · (h_dc2)式中，F(xiàn)sl為底部鋼筋的合力，F(xiàn)s2為頂部鋼筋的合力，Msl為底部鋼筋的合力到底部邊緣的彎矩，Ms2為頂部鋼筋的合力到底部邊緣的彎矩；根據(jù)步驟(6)得到的預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力值，得到預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力變化值與附加
彎矩0 loss = fcon- Yp0 e_3] f' p = fp- O lossFp = (f' p- Y ρ σ e) * ApMp = Fp · dp式中，σ loss為預(yù)應(yīng)力損失，fcon為張拉應(yīng)變對應(yīng)的設(shè)計(jì)應(yīng)力，Γ p為扣除預(yù)應(yīng)力損失后的有效應(yīng)力，F(xiàn)pS預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力變化值，Mp為預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力變化值到底部邊緣的彎矩；根據(jù)步驟(6)得到的混凝土的應(yīng)力值，得到混凝土截面的合力和彎矩Ft = X/c (/') · b · M 當(dāng) fc ⑴ > O 時(shí)
i=lMt = YjZc(I) -b-Ah- x(/)當(dāng) fc ⑴ > O 時(shí)
i=lFc = YjJc(I) ■ b · ΔΛ當(dāng) fc ⑴ < O 時(shí)
i=l=<0 時(shí)
i=l式中，F(xiàn)t為混凝土截面拉應(yīng)力的合力，F(xiàn)。為混凝土截面壓應(yīng)力的合力，Mt為混凝土截面的拉力到底部邊緣的彎矩，Mc為混凝土截面的壓力到底部邊緣的彎矩；計(jì)算截面的軸力的合力為N = Fsl+Fs2+Ft+Fc+Fp計(jì)算截面的彎矩的合力為M = Msl+Ms2+Mt+Mc+Mp(8)對軸力計(jì)算結(jié)果的收斂性判別；
把步驟(7)計(jì)算得到的軸力與截面軸力設(shè)計(jì)值乂進(jìn)行比較，判斷它們是否滿足計(jì)算精度要求，若滿足，則進(jìn)行第(9)步，若不滿足，則調(diào)整截面底部應(yīng)變L1和頂部應(yīng)變ε。2，作為新的應(yīng)變已知量返回第(5)步重新計(jì)算；(9)對彎矩計(jì)算結(jié)果的收斂性判別把步驟(7)計(jì)算得到的彎矩與截面彎矩設(shè)計(jì)值仏進(jìn)行比較，判斷它們是否滿足計(jì)算精度要求，若滿足，則進(jìn)行第(10)步，若不滿足，則調(diào)整截面底部應(yīng)變L1和頂部應(yīng)變ε。2，作為新的應(yīng)變已知量返回第(5)步重新計(jì)算；(10)輸出截面計(jì)算結(jié)果通過前面的計(jì)算，得到了在設(shè)計(jì)內(nèi)力乂和吣作用下的混凝土截面在既定配筋方案下的應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算值，根據(jù)承載力極限狀態(tài)(ULS)和正常使用極限狀態(tài)(SLS)的計(jì)算要求的不同，輸出不同的計(jì)算結(jié)果；
(11)判別輸出結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)要求對輸出的計(jì)算結(jié)果要進(jìn)行判別，看是否滿足設(shè)計(jì)要求，若滿足要求，表明配筋方案可行；若不滿足要求，則要調(diào)整配筋布置方案，重新返回步驟(3)進(jìn)行計(jì)算，直到滿足設(shè)計(jì)要求。


圖I為本發(fā)明一種全容式低溫儲罐預(yù)應(yīng)力混凝土外罐的實(shí)用配筋確定方法的流程 圖2是截面底部應(yīng)變和頂部應(yīng)變的計(jì)算模型示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明而不是對本發(fā)明的限制。依據(jù)本發(fā)明圖I所示的第一具體實(shí)施例，利用下面的步驟實(shí)現(xiàn)全容式低溫儲罐預(yù)應(yīng)力混凝土外罐的實(shí)用配筋確定方法。確定預(yù)應(yīng)力混凝土外罐截面配筋設(shè)計(jì)的基本信息；獲取混凝土截面計(jì)算內(nèi)力；確定混凝土截面的鋼筋布置方案；給混凝土截面底部應(yīng)變和頂部應(yīng)變賦初始值和限制值；計(jì)算鋼筋和混凝土分段中心點(diǎn)處的應(yīng)變；計(jì)算鋼筋和混凝土分段中心點(diǎn)處的應(yīng)力；計(jì)算鋼筋和混凝土的合力；對軸力計(jì)算結(jié)果的收斂性判別；對彎矩計(jì)算結(jié)果的收斂性判別輸出截面計(jì)算結(jié)果；判別輸出結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)要求。在確定預(yù)應(yīng)力混凝土外罐截面配筋設(shè)計(jì)的基本信息中，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土外罐截面配筋設(shè)計(jì)前，需事先確定下列基本信息，作為計(jì)算的基本參數(shù)。確定截面高度值h，截面寬度b，高度值h和寬度b單位為mm;確定截面底部和頂部混凝土保護(hù)層的厚度C1和C2 ;確定混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、材料等級及其相應(yīng)的彈性模量E。、軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk、軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft、軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f；k、軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f。、立方體抗壓強(qiáng)度特征值f ;確定普通鋼筋(包括低溫鋼筋)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、材料等級及其相應(yīng)的彈性模量Es、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy ;確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、材料等級及其相應(yīng)的彈性模量Ep、fpk、、屈服后的二次剛度kEP和材料分項(xiàng)系數(shù)Ys ;根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置方案，確定計(jì)算截面處的預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積Ap、鋼筋束中心到截面底部的距離Clp、張拉控制應(yīng)力。_及考慮預(yù)應(yīng)力損失后的有效應(yīng)力°e。在獲取混凝土截面計(jì)算內(nèi)力中，根據(jù)極限承載力狀態(tài)(ULS)和正常使用極限狀態(tài)(SLS)的荷載組合規(guī)則計(jì)算得到該截面的軸力設(shè)計(jì)值Nd、彎矩設(shè)計(jì)值Md及預(yù)應(yīng)力組合系數(shù)Yp。在假定混凝土截面的鋼筋布置方案中，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，先假定該計(jì)算截面縱向鋼筋的布置方案，得到截面寬度范圍內(nèi)底部鋼筋的直徑Cl1和面積Asl、頂部鋼筋的直徑d2和面積As2。進(jìn)而得到截面底部鋼筋中心到截面底邊的距離L和截面頂部鋼筋中心到截面頂邊的距離de2,按下列公式計(jì)算del = Ci+d/2, dc2 = c2+d2/2。在給混凝土截面底部應(yīng)變和頂部應(yīng)變賦初始值和限制值中，計(jì)算步驟需要先給混凝土截面的底部應(yīng)變ε cl和頂部應(yīng)變ε。2賦予初始值及取值范圍ε cl max = O. 01，ε cl min=-ε CU ε C2_max = O. 01，ε c2j]in = ~ ε cu, 6 (6 cl j]in為截面底部邊緣應(yīng)變?nèi)≈捣秶淖?大值和最小值，￡。2_、ε。2 _為截面頂部邊緣應(yīng)變?nèi)≈捣秶淖畲笾岛妥钚≈?。在?jì)算鋼筋和混凝土分段中心點(diǎn)處的應(yīng)變中，依據(jù)混凝土截面的應(yīng)變平截面假設(shè)，由截面底部應(yīng)變ε cl和頂部應(yīng)變ε。2可得到鋼筋的應(yīng)變及截面任意位置處的應(yīng)變值Ssl=dcl(ySc2~Scl) +Scl
hSs2 =+ Sc2
h
rmicldP (&2 ~ Sc\),ε = ~；-+ Scl
η其中，ε sl> ε s2為底部和頂部鋼筋的應(yīng)變，ε p為預(yù)應(yīng)力鋼筋的新增應(yīng)變。把截面高度h等分為XN等分，每等分的長度為:Ah = ~^
XN每個(gè)等分段的中心點(diǎn)到截面底部的距離為x(i) = —^― (2/ - I)
2XN混凝土截面每個(gè)等分段中心點(diǎn)的應(yīng)變?yōu)間(/)=X(/>(g"~gJ+gcl
h式中，i為從截面底部算起的分段段號。在計(jì)算鋼筋和混凝土分段中心點(diǎn)處的應(yīng)力中，利用步驟(5)求得的鋼筋和混凝土應(yīng)變，代入普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系公式(不同的規(guī)范有不同的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系公式，依據(jù)采用的設(shè)計(jì)規(guī)范而定)，得到各應(yīng)變對應(yīng)的應(yīng)力底部鋼筋的應(yīng)力fsl (拉正壓負(fù))，頂部鋼筋的應(yīng)力fs2 (拉正壓負(fù))，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力fp及混凝土的應(yīng)力1(1)。注￡。(1)為壓力時(shí)是負(fù)值，為拉力時(shí)是正值，超過軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk時(shí)為零。在計(jì)算鋼筋和混凝土的合力中>當(dāng)軸力Nd > 0，彎矩Md >= O時(shí)將以截面中心為計(jì)算點(diǎn)彎矩設(shè)計(jì)值Md轉(zhuǎn)化為以截面底部邊緣為計(jì)算點(diǎn)的彎矩設(shè)計(jì)值Md = Md+0. 5 · Nd · h
根據(jù)步驟(6)得到的普通鋼筋的應(yīng)力值，得到鋼筋的合力和彎矩Fsl = fsl · Asl，Msl = Fsl · dclFs2 = fs2 · As2，Ms2 = Fs2 · (h-dc2)式中，F(xiàn)sl為底部 鋼筋的合力，F(xiàn)s2為頂部鋼筋的合力，Msl為底部鋼筋的合力到底部邊緣的彎矩，Ms2為頂部鋼筋的合力到底部邊緣的彎矩。根據(jù)步驟(6)得到的預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力值，得到預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力變化值與附加
彎矩0 loss = fcon- Yp0 e ' ρ = fp- σ lossFp = (f/ p-Ypoe) -ApMp = Fp · dp式中，σ loss為預(yù)應(yīng)力損失，fcon為張拉應(yīng)變對應(yīng)的設(shè)計(jì)應(yīng)力，Γ p為扣除預(yù)應(yīng)力損失后的有效應(yīng)力，F(xiàn)pS預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力變化值，Mp為預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力變化值到底部邊緣的彎矩。根據(jù)步驟(6)得到的混凝土的應(yīng)力值，得到混凝土截面的合力和彎矩Ft = Y^fcH) · b · M當(dāng) ⑴ > O 時(shí)
i=l>0 時(shí)
i=l^當(dāng) f；⑴ < O 時(shí)
i=lMc = Z/c(/)Hx(/)當(dāng) fc ⑴ <0 時(shí)
i=l式中，F(xiàn)t為混凝土截面拉應(yīng)力的合力，F(xiàn)。為混凝土截面壓應(yīng)力的合力，Mt為混凝土截面的拉力到底部邊緣的彎矩，Mc為混凝土截面的壓力到底部邊緣的彎矩。計(jì)算截面的軸力的合力為N = Fsl+Fs2+Ft+Fc+Fp計(jì)算截面的彎矩的合力為M = Msl+Ms2+Mt+Mc+Mp>當(dāng)軸力Nd > 0，彎矩Md < O時(shí)將以截面中心為計(jì)算點(diǎn)彎矩設(shè)計(jì)值Md轉(zhuǎn)化為以截面頂部邊緣為計(jì)算點(diǎn)的彎矩設(shè)計(jì)值Md= Md|+0. 5 *Nd*h根據(jù)步驟(6)得到的普通鋼筋的應(yīng)力值，得到鋼筋的合力和彎矩Fsl = fsl · Asl, Msl = Fsl · (h-dcl)Fs2 = fs2 · As2，Ms2 = Fs2 · dc2式中，F(xiàn)sl為底部鋼筋的合力，F(xiàn)s2為頂部鋼筋的合力，Msl為底部鋼筋的合力到頂部邊緣的彎矩，Ms2為頂部鋼筋的合力到頂部邊緣的彎矩。根據(jù)步驟(6)得到的預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力值，得到預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力變化值與附加
彎矩
0 loss = fcon- Y ρ 0 e ' ρ = fp- σ lossFp = (f' ρ- Y P σ e) * ApMp = Fp · (h-dp)式中，Oltjss為預(yù)應(yīng)力損失，張拉應(yīng)變對應(yīng)的設(shè)計(jì)應(yīng)力，f' 扣除預(yù)應(yīng)力損失后的有效應(yīng)力，F(xiàn)pS預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力變化值，MpS預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力變化值到頂部邊緣的彎矩。根據(jù)步驟(6)得到的混凝土的應(yīng)力值，得到混凝土截面的合力和彎矩
權(quán)利要求
1.一種全容式低溫儲罐預(yù)應(yīng)力混凝土外罐的實(shí)用配筋確定方法，其特征在于步驟如下 (1)確定預(yù)應(yīng)力混凝土外罐截面配筋設(shè)計(jì)的基本信息 a)利用第一長度測量裝置確定截面高度值h和截面寬度b，所述高度值h和所述寬度b單位均為mm ； b)利用第二長度測量裝置確定截面底部和頂部混凝土保護(hù)層的厚度C1和C2； C)確定混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、材料等級及其相應(yīng)的彈性模量E。、軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk、軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft、軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f；k、軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f。、立方體抗壓強(qiáng)度特征值f；u ; d)確定普通鋼筋(包括低溫鋼筋)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、材料等級及其相應(yīng)的彈性模量Es、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy ； e)確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、材料等級及其相應(yīng)的彈性模量Ep、fpk、fQlk、屈服后的二次剛度kEP和材料分項(xiàng)系數(shù)Y s ； f)根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置方案，確定計(jì)算截面處的預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積Ap、鋼筋束中心到截面底部的距離\、張拉控制應(yīng)力及考慮預(yù)應(yīng)力損失后的有效應(yīng)力 (2)獲取混凝土截面計(jì)算內(nèi)力 根據(jù)極限承載力狀態(tài)(ULS)和正常使用極限狀態(tài)(SLS)的荷載組合規(guī)則計(jì)算得到該截面的軸力設(shè)計(jì)值Nd、彎矩設(shè)計(jì)值Md及預(yù)應(yīng)力組合系數(shù)Υρ ； (3)確定混凝土截面的鋼筋布置方案 首先確定該計(jì)算截面縱向鋼筋的布置方案，得到截面寬度范圍內(nèi)底部鋼筋的直徑Cl1和面積Asl、頂部鋼筋的直徑d2和面積As2。進(jìn)而得到截面底部鋼筋中心到截面底邊的距離Clca和截面頂部鋼筋中心到截面頂邊的距離(1。2，按下列公式計(jì)算=Clel = C1M^jClc2 = c2+d2/2 ； (4)給混凝土截面底部應(yīng)變和頂部應(yīng)變賦初始值和限制值 先給混凝土截面的底部應(yīng)變ε cl和頂部應(yīng)變ε。2賦予初始值及取值范圍ε cl max =O.01, ε cl niin = - ε CU, ε c2 max = O. 01，ε c2jlin = _ ε cu，ε cl ■、ε cljlin 為截面底部邊緣應(yīng)變?nèi)≈捣秶淖畲笾岛妥钚≈?，?_、L2 min為截面頂部邊緣應(yīng)變?nèi)≈捣秶淖畲笾岛妥钚≈担? (5)計(jì)算鋼筋和混凝土分段中心點(diǎn)處的應(yīng)變 依據(jù)混凝土截面的鋼筋布置方案，由截面底部應(yīng)變Sca和頂部應(yīng)變￡。2可得到鋼筋的應(yīng)變及截面任意位置處的應(yīng)變值 其中，esl、ε s2為底部和頂部鋼筋的應(yīng)變，ερ為預(yù)應(yīng)力鋼筋的新增應(yīng)變； 把截面高度h等分為XN等分，每等分的長度為= ^ 每個(gè)等分段的中心點(diǎn)到截面底部的距離為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種全容式低溫儲罐預(yù)應(yīng)力混凝土外罐的實(shí)用配筋確定方法，在步驟(I)中，當(dāng)罐頂和底板設(shè)計(jì)不需要預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，其面積Ap取值為O ;在步驟(2)中，軸力設(shè)計(jì)值Nd的符號為使截面受拉為正受壓為負(fù)，彎矩設(shè)計(jì)值Md的符號為使截面頂部受拉底部受壓為正和頂部受拉底部受壓為負(fù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種全容式低溫儲罐預(yù)應(yīng)力混凝土外罐的實(shí)用配筋確定方法，本發(fā)明依據(jù)鋼筋混凝土構(gòu)件的平截面假定及混凝土、普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋各自的本構(gòu)關(guān)系，利用軸力和彎矩的平衡方程，采用迭代應(yīng)變試算內(nèi)力的方法來求解在已知預(yù)應(yīng)力方案、普通鋼筋配筋方案和截面內(nèi)力情況下計(jì)算截面的混凝土、普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變，然后判斷是其否滿足全容式低溫儲罐的承載力和特定使用狀態(tài)的要求，本發(fā)明的這種實(shí)用配筋確定方法簡單可行，精確有效。
文檔編號E04H7/20GK102661071SQ201210019559
公開日2012年9月12日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者姚國明, 張素枝, 李林凱, 李金光, 鄭建華 申請人:中國寰球工程公司