预应力底板次轴力的计算方法
【专利摘要】预应力底板次轴力的计算方法，包括以下步骤：1)根据预应力底板端部预应力钢筋的张拉控制应力和面积，计算底板端部混凝土等效预压力Npc0；2)根据底板厚H、长度L、地基水平阻力系数Cx、混凝土弹性模量E，计算系数β值；3)由计算预应力底板次轴力Nr值，其中Nr的单位为N。本发明给出了一种由地基水平阻力引起的次轴力的计算方法，应用本方法中给出的计算公式，可方便的计算混凝土预应力底板中各个截面的次轴力大小，从而给工程设计和计算提供了充分的依据。
【专利说明】预应力底板次轴力的计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及预应力混凝土结构【技术领域】，尤其是涉及一种预应力底板次轴力的计 算方法。
【背景技术】
[0002] 预应力混凝土结构以其独特的结构形式、结构体系和施工方法，其应用领域已非 其它结构材料所能替代。现代化的预应力结构主要特征已由原来较为简单的预应力受力 构件（往往是简支构件）转变为预应力复杂受力构件（往往是超静定结构）。现代预应力 结构广泛应用于高耸、大跨、大悬挑、重荷载及复杂结构，如预应力混凝土的电视塔、大型储 罐、预应力底板、压力容器核安全壳等中。
[0003] 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010)(以下简称《规范》）中规定我国的预应力 混凝土构件设计方法采用次内力法，《规范》中给出的设计公式是基于预应力混凝土连续梁 的工作原理建立起来的，仅仅考虑了次弯矩、次剪力的影响，而没有考虑次轴力对结构的影 响，因此本《规范》中给出的计算方式仅适用于没有次轴力的简支预应力构件和受次轴力影 响较小的连续梁或平面框架结构。为了进一步探讨次轴力对与预应力构件的影响，本发明 人在《利用规范方法进行现代预应力混凝土结构分析设计存在的问题及对策》（《工业建筑》 2006年36卷）中对常规超静定预应力结构的次轴力给出了详细的计算方法，而没有涉及复 杂的现代预应力混凝土结构中次轴力的计算问题。比如位于地基上的预应力底板，当水平 张拉预应力钢筋时，由于地基土与底板间存在摩擦，限制了底板的变形，底板中部混凝土的 轴力小于端部轴力，从而产生次轴力，该种次轴力即由地基水平阻力引起的次轴力是上述 复杂混凝土结构中次轴力计算的问题之一，次轴力大小的不确定性直接影响了预应力底板 结构的发展。
【权利要求】
1. 预应力底板次轴力的计算方法，其特征在于：所述计算方法包括以下步骤： 1) 根据预应力底板端部预应力钢筋的张拉控制应力和面积，计算底板端部混凝土等效 预压力Npctl; 2) 根据底板厚Η、长度L、地基水平阻力系数Cx、混凝土弹性模量Ε，由公式^ $计 算系数β值； N= (ch -1)ΛΓ 3) 由计算公式fL' ^计算预应力底板次轴力Nr值，其中Nr的单位 ch{p-) H2 为N。
2. 按照权利要求1所述的预应力底板次轴力的计算方法，其特征在于：上述步骤2)中 β的计算方法是： 考虑到地基水平阻力的存在，地基对所述底板施加剪切力，所述剪切力的大小为：τ= -CxU τ一底板同地基接触面上的剪应力（MPa);u-剪应力处的地基水平位移，即底板该点水平位移（_); Cx-地基水平阻力系数（N/mm3)，负号表示剪应力方向永远与位移相反； 在所述底板的任意点X处，截取一段dx长的微体，微体的高度取全高H，其厚度为单位 厚度，位移为u，微体左右两侧的压应力为预应力钢筋对底板产生的有效预压力，分别为Nx、 Nx+dNx，底部为地基对底板的剪应力τ，取水平投影，列平衡方程ΣX=O: Nx+dNx_Nx+τdx=O，即：dNx+τdx=O ν cdu U 由：=?τ=-Cxu，得： A-么=O dx-H 设= 则: 2 ---T-P^ =O dx~ 此微分方程的通解：μ=Ach(βX)+Bsh(βX)
3. 按照权利要求2所述的预应力底板次轴力的计算方法，其特征在于： 由边界条件X= 0,u= 0,Ach(0) = 0,得A= 0 由边界条件x =fNx =Npc。，f 得：
由地基水平阻力引起的所述预应力底板次轴力Nr:
【文档编号】G06F19/00GK104318102SQ201410572614
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】李玉莹, 高峰, 李清华 申请人:李玉莹