(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210574064.7 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 山东大学 地址 250199 山东省济南市历城区山大南 路27号 申请人 山东高速集团有限公司 (72)发明人 王其峰　王聿梁　王川　管延华　 张宁　葛智　高翔　张洪智　 凌一峰　孙仁娟　肖宏远　 (74)专利代理 机构 济南金迪知识产权代理有限 公司 37219 专利代理师 孙倩文 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01)E01D 19/12(2006.01) E01D 101/28(2006.01) (54)发明名称 一种自应力桥面连接板配筋及承载力计算 方法 (57)摘要 本发明涉及一种自应力桥面连接板配筋及 承载力计算方法， 属于桥梁工程技术领域。 包括 计算连接板的截面惯性矩和连接板承受的负弯 矩Ma； 根据自应力桥面连接板是否配筋在桥梁连 续构造中的应力分布状态， 引入设计自应力值； 计算素自应力桥面连接板的开裂弯矩Mcr， 并比 较开裂弯矩Mcr与负弯矩Ma的大小， 若Ma≥Mcr， 则 进行下一步， 反之， 配置构造钢筋即可满足要 求； 确定钢筋设计强度， 选择钢筋配筋率， 并计算连 接板的抵抗力矩Mu； 比较抵抗力矩Mu与连接板的 负弯矩Ma的大小， 若Mu≥Ma， 则满足设计条件， 反 之， 重新配筋， 迭代计算满足条件的抵抗力矩Mu； 分析钢筋和混凝土的受力。 本发 明为自应力桥面 连接板成功应用在桥梁连续构造上提供了设计 参考和理论上的补充。 权利要求书4页 说明书12页 附图4页 CN 114969915 A 2022.08.30 CN 114969915 A 1.一种自应力桥 面连接板配筋及承载力计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)计算自应力桥 面连接板的截面惯性矩和连接 板承受的负弯 矩Ma； (2)根据自应力桥面连接板是否配筋在桥梁连续构造中的应力分布状态， 引入设计自 应力值； (3)自应力桥面连接板无配筋状况下引入自应力值， 计算素自应力桥面连接板的开裂 弯矩Mcr， 并比较开裂弯矩Mcr与负弯矩Ma的大小， 若Ma≥Mcr， 则进行步骤(4)， 反之， 配置构造 钢筋即可满足要求， 直接进行步骤(6)； (4)确定钢筋设计强度， 选择钢筋配筋率， 并计算自应力桥 面连接板的抵抗力矩Mu； (5)比较抵抗力矩Mu与负弯矩Ma的大小， 若Mu≥Ma， 则满足设计条件， 反之， 重新配筋， 迭 代计算满足条件的抵抗力矩Mu； (6)分析钢筋和混凝 土的受力， 完成设计。 2.根据权利要求1所述的自应力桥面连接板配筋及承载力计算方法， 其特征在于， 步骤 (1)中， 首先根据简支梁桥的跨径确定自应力桥面连接板长度Lls和脱粘带的长度Ldz， 连接 板长度为两个相邻跨径之和的0.075倍， 脱粘带长度为两个相邻跨径之和的0.0 5倍； 根据简支梁桥最大跨径 的1/600确定梁端转角值， 即梁端转角值 根据连接 板宽度b和高度 h确定连接板截面惯性矩 由截面惯性矩和梁端转角值确定连接板承 受的负弯 矩 其中， L为简支梁桥的计算 跨径， Ec为自应力混凝 土的弹性模量。 3.根据权利要求1所述的自应力桥面连接板配筋及承载力计算方法， 其特征在于， 步骤 (2)中， 引入自应力值的计算公式如下： f′sx为连接板无配筋状态下设计自应力值， 为膨胀混凝土在(j ‑i)/2时刻的弹性 模量， εc,s为膨胀混凝土在连续构 造限制作用下的膨胀变形值， 其值等于膨胀混凝土自由膨 胀变形减去其弹性回缩变形和徐变变形， 公式表示为 εc,s＝ εc,0‑εc,el‑εc,cr， 其中： εc,0为膨胀 混凝土自由膨胀变形， εc,el为膨胀混凝土弹性回缩变形， εc,cr为膨胀混凝土的徐变变形； Δ f′st为素膨胀混凝土连接板温度变化引起的应力变化值， Δf ′st＝Ec,t(T‑Tsj)αc， 其中Ec,t为 膨胀混凝土在t时刻的弹性模量， T为自应力桥面连接板浇筑施工时所处 地域的温度， Tsj为实验室条件下的温度， 取20℃， t为龄期， c1、 c1为常量， Ec,28为28天龄期膨 胀混凝土的弹性模量 值， αc为自应力混凝 土的线膨胀系数； fsx为连接板配筋状态下设计自应力值， fsρ为连接板配筋率变化引起的应力变化值， fsρ ＝ρxEsεsx， 其中ρx为连接板的配筋率， Es为钢筋的弹性模量， εsx为连接板在不同配筋率下产 生的限制膨胀变形值， 在不同配筋率范围内限制膨胀变形值随着配筋率变化 规律如下：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114969915 A 2公式中的A、 B、 C， D值通过规范 《混凝土膨胀剂》 GB/T  23439‑2017测限制膨胀 变形， 由于 改变了钢筋的直径即改变了自应力混凝土的配筋 率来测量应变值， 同时 随着钢筋配筋率的 增加， 其限制变形规律以1.5％为界， 呈现出两种规律形式即二元一次、 指数规律， 由限制膨 胀变形随着配筋率的变化 规律曲线拟合得到A、 B、 C和D值； Δ fs t为 配 筋 状 态 下 膨 胀 混 凝 土 连 接 板 温 度 变 化 引起 的 应 力 变 化 值 ， 其中αs为钢筋的线膨胀系 数， αE为在钢筋的弹性模量比上混凝 土的弹性模量。 4.根据权利要求3所述的自应力桥面连接板配筋及承载力计算方法， 其特征在于， 步骤 (3)中计算素自应力桥 面连接板的开裂弯 矩Mcr的过程为： 1)计算开裂弯矩时， 连接板周围限制约束对连接板横截面产生一个均匀的预压应力， 引入自应力值f ′sx， 计算初始状态混凝 土截面的水平压力： Fsx＝f ′sxbh； 2)计算消压弯 矩： 3)混凝土受力状态水平力平衡方程： 计算得到混凝土连接板开 裂弯矩： Mcr,c＝0.256ftdbh2； 4)自应力混凝 土连接板开裂弯 矩： 其中， ftd为混凝土轴心抗拉强度设计值； Wo为混凝土的惯性抵抗矩； x为连接板底面与 中和轴之间的距离 。 5.根据权利要求4所述的自应力桥面连接板配筋及承载力计算方法， 其特征在于， 步骤 (4)中确定钢筋设计强度的过程 为： a)根据自应力混凝 土和钢筋的应力应 变关系， 定义以下物理方程： ftd＝Ecεt0＝0.5Ecεtu fy＝Esεs‑fss 式中： ftd为混凝土轴心抗拉强度设计值； Ec为自应力混凝土的弹性模量； εt0为自应力混 凝土的屈服拉应变； εtu为自应力混凝土的极限拉应变； Es为钢筋的弹性模量； εs为荷载作用 下钢筋产生 的应变值； fy为钢筋应变为εs时产生的应力值； fss为钢筋在自应力值作用下应 力松弛产生的应力损失， 当fss/fpk≤0.5， 其中fpk为钢筋极限抗拉强度， fss为0， 当fss/fpk＞ 0.5， fss参照规范 《公路桥 规》 确定； b)设置钢 筋上限强度 值为屈服强度的40％， 即fy≤0.4fsd， 计算钢筋的应变达到的混凝 土极限拉应变εtu时， 判断σs＝Esεtu是否大于等于0.4fsd， 若否， 即σs＝Esεtu小于0.4fsd， 则钢 筋设计强度取为屈服强度的μ倍， 若是， 则σs＝Esεtu大于等于 0.4fsd， 则钢筋设计强 度取屈服强度的40％。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114969915 A 3