一种装配式锚索或锚杆框格梁设计方法及其应用

1.一种装配式锚索或锚杆框格梁结构设计方法，其特征为：步骤1：装配式框格梁内力与变形计算假定一个梁体截面尺寸，通过理论推导建立Winkler地基上Euler-Bernoulli梁内力与变形理论解，直接计算出设计锚固力下装配式框格梁承受的弯矩、剪力内力值与变形量；步骤2：装配式框格梁配筋设计根据设计锚固力下装配式框格梁的弯矩、剪力值，结合我国《混凝土结构设计规范》(GB50010)、《预应力混凝土结构设计规范》(JGJ 369)相关设计规范，进行装配式框格梁纵向钢筋、环向箍筋及预应力钢绞线设计；步骤3：装配式框格梁受力与变形验算考虑配筋布置对梁体刚度影响，进行承载力极限状态、正常使用极限状态下承载力和变形验算；如果验算结果不满足要求，则重新进行梁体截面尺寸与配筋布置；步骤4：相邻预制梁间连接方式设计相邻预制梁间通过预埋钢筋+现浇混凝土方式进行连接，设计预埋钢筋规格及布置位置；所述装配式框格梁内力与变形理论解求解具体步骤如下：(1)十字梁节点荷载分配；(2)梁体预应力荷载等效化；(3)梁体内力与变形计算；所述装配式框格梁配筋设计具体步骤如下：1)预应力钢筋及非预应力钢筋的数量初步估算以及位置选择，其中预应力钢筋数量和位置拟定根据截面的抗裂要求，而非预应力钢筋考虑装配式预应力十字梁抗弯承载力来进行选取；在初步拟定预应力钢束的数量和位置之后，根据混凝土结构设计规范相关要求拟定非预应力钢筋位置，按照抗弯承载力的要求估算非预应力钢筋的面积，并根据钢筋面积，得出所需非预应力钢筋的数量；2)预应力损失及预应力钢筋有效应力计算，对于装配式框格梁的全面分析和设计，考虑在每一个重要加载阶段的预应力筋的有效内力，同时要考虑结构使用期间该时期相当的材料性能；按照我国国内现有规范要求，需要验算应力和行为的阶段为初期施加预应力阶段、包括吊装、运输过程在内的施工阶段以及施加锚固力工作荷载的使用阶段三个阶段。 2.根据权利要求1所述的装配式锚索或锚杆框格梁结构设计方法，其特征为：十字梁节点荷载分配算法如下：将十字型框格梁简化为一字梁，进行内力与变形求解：x、y方向基础梁的分配荷载P x ，P y 的计算公式如下：式中：S x ,S y 分别是x、y方向基础梁的特征长度，S x ＝1/λ x ,S y ＝1/λ y ；λ为梁的弹性特征， k—文克尔地基的基床系数； 和 分别为x方向和y方向梁的沉降系数；B x 和B y 分别为x方向和y方向的梁截面宽度； 为钢筋混凝土梁弹性模量，E g 和E c 分别为钢筋和素混凝土弹性模量，A s 和A c 分别为混凝土和钢筋的截面面积； 为钢筋混凝土梁截面惯性矩，b和h分别为梁截面宽度与高度，A 1 和A 2 分别为上下侧纵向配筋面积，cl 1 和cl 2 分别为上下侧纵向配筋的保护层厚度， 为梁中轴线与中性轴之间的距离；P为十字梁节点设计锚固荷载。 3.根据权利要求2所述的装配式锚索或锚杆框格梁结构设计方法，其特征为：梁体预应力荷载等效化算法包括如下内容：假设梁总长为L，以跨中梁底作为原点O、水平向作为x轴、竖向作为y轴建立xOy坐标系，则梁右侧端部x坐标为L/2；假定跨中部位预应力钢绞线距离梁中心轴线距离为e，梁体端部预应力钢绞线与水平方向夹角为θ，钢绞线施加的预应力为N；①抛物线型配筋预应力钢绞线对梁任一截面产生之弯矩为： 当θ很小时，梁任一截面剪力为： ②直线型预应力配筋预应力钢绞线对梁任一截面产生之弯矩为： 梁任一截面剪力为：Q＝0；③折线型预应力配筋在(0，L/2)区段，折线方程为： 倾角为 荷载集度为 跨中集中反力为 跨中弯矩为 ④弯起型预应力配筋 当θ较小时，sinθ≈tanθ≈θ则： 因此 梁左端弯矩为M p ＝Ne 上 ，梁右端弯矩为M p ＝Ne 上 ；其中e 上 和e 下 分别是弯起型钢筋上部和下部距离梁中心轴线的距离。