(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 202211182464.X (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 吴小勇　胡记磊　陈灯红　王颖　 陈兴华　张齐　程淦　杨仲祥　 陈绍杰　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 专利代理师 危松 (51)Int.Cl. E04C 3/26(2006.01) E04C 5/06(2006.01) E04C 5/07(2006.01)E04C 5/08(2006.01) E04C 5/16(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 采用先张法的预应力 BFRP筋T型叠合梁及其 设计方法 (57)摘要 本发明提供一种采用先张法的预应力BFRP 筋T型叠合梁及其设计方法， 该采用先张法的预 应力BFRP筋T型叠合梁， 包括预制梁和现浇叠合 层混凝土， 预制梁包括钢筋笼和预制混凝土， 钢 筋笼包括 设置在底部的若干预应力BFRP纵筋， 预 应力BFRP纵筋通过若干箍筋连接， 箍筋沿预应力 BFRP纵筋 的长度排列分布， 箍筋两侧设有腰筋， 腰筋与各个箍筋相互连接， 箍筋顶部设有上部纵 筋， 预制混凝土分布在预应力BF RP纵筋和腰筋分 布区域， 箍筋上部穿出预制混凝土， 现浇叠合层 混凝土浇注在预制混凝土上侧， 上部纵筋和箍筋 上部埋设在现浇叠合层混凝土内。 该叠合梁及其 设计方法预应力技术、 BFRP筋与叠合梁相结合， 解决BFRP筋弹性模量较低带来的问题。 权利要求书5页 说明书13页 附图3页 CN 115370068 A 2022.11.22 CN 115370068 A 1.一种采用先张法的预应力BFRP筋T型叠合梁， 其特征在于， 包括预制梁和现浇叠合层 混凝土， 预制梁包括钢筋笼和预制混凝土(1)， 钢筋笼包括设置在底部的若干预应力 BFRP纵 筋(2)， 预应力BFRP纵筋(2)通过若干箍筋(3)连接， 箍筋(3)沿预应力BFRP纵筋(2)的长度排 列分布， 箍筋(3)两侧设有腰筋(4)， 腰筋(4)与各个箍筋(3)相互连接， 箍筋(3)顶部设有上 部纵筋(5)， 预制混凝土(1)分布在预应力BFRP纵筋(2)和腰筋(4)分布区域， 箍筋(3)上部穿 出预制混凝土(1)， 现浇叠合层混凝土浇注在预制混凝土(1)上侧， 上部纵筋(5)和箍筋(3) 上部埋设在现浇 叠合层混凝 土内。 2.根据权利要求1所述的一种采用先张法的预应力BFRP筋T型叠合梁， 其特征在于， 所 述预应力BFRP纵筋(2)、 腰筋(4)以及上部纵筋(5)两端穿出预制混凝土(1)或现浇叠合层混 凝土。 3.根据权利要求1所述的一种采用先张法的预应力BFRP筋T型叠合梁， 其特征在于， 所 述预制混凝 土(1)顶部和与叠合梁连接的预制楼板底部平齐。 4.一种采用先张法的预应力BFRP筋T型叠合梁的设计方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： 步骤一、 确定预应力BFRP筋T型叠合梁的尺寸b， h， h1,， b'f， h'f， b为梁宽， h为叠合梁整 体高度， h1为预制梁高度， b'f叠合梁截面受压区的翼缘宽度， h'f为叠合梁截面受压区的翼 缘高度； 步骤二、 第 一阶段受力计算： 此阶段为现浇叠合混凝土未达到强度设计值之前的阶段， 预制梁截面按矩形截面梁进行设计， 包括预应力BFRP筋反拱值计算、 正截面承载力计算和 斜截面承载力计算； 步骤三、 第 二阶段受力计算： 此阶段为现浇叠合混凝土达到强度设计值之后的阶段， 叠 合梁截面按T 型截面进 行设计， 包括正截面承载力计算、 斜截面承载力计算和叠合面的受剪 承载力计算； 步骤四、 预应力BFRP筋T型叠合梁极限状态验算， 包括BFRP筋应力验算、 裂缝宽度验算 和挠度值验算。 5.根据权利要求4所述的一种采用先张法的预应力BFRP筋T型叠合梁的设计方法， 其特 征在于， 所述步骤二中， 预应力BFRP筋反拱值计算、 正截面承载力计算和斜截面承载力计算 如下： a.BFRP筋预应力短期反拱值计算 对BFRP筋施加的预应力要满足预制梁的设计要求， 避免预制梁会出现反拱， 按短期刚 度计算： Bs1＝0.85EcI0； σpe： BFRP预应力筋的有效预应力； ep： 预应力损失后的BFRP筋的有效预应力的偏心 距； l： 梁的跨度； Bs1： 第一阶段 预应力混凝 土矩形梁的短期刚度； b.正截面承载力计算；权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115370068 A 2Ec： 预制梁混凝 土的弹性模量； I0： 预制梁换算截面的惯性矩； 预制构件弯 矩设计值： M＝M1G+M1Q α1fcbx＝fpyAp； M： 弯矩设计值； M1G： 预制梁自重、 预制楼板自重和叠合层自重在 计算截面产生的弯矩设 计值； M1Q： 第一阶段施工活荷载在计算截面产生的弯矩 设计值； α1： 系数， 按规范取值； fc： 混 凝土轴心抗压强度设计值； b： 梁宽； x： 等效矩形应力图形的混凝土受压区高度； h0： 预制构 件截面有效高度； fpy： 预应力BFRP筋抗拉强度设计值； Ap： 受拉区BFRP预应力纵筋的截面面 积； c.斜截面承载力计算 考虑BFRP筋的预应力影响， 按BFRP筋的有效预应力计算： 预制构件剪力设计值： V＝V1G+V1Q V≤VcS+Vp Vp＝0.05NP0 NP0＝σp0Ap σp0＝σcon‑σl； V1G： 预制构件自重、 预制楼板自动和叠合层自重在计算截面产生的剪力设计值； V1Q： 第一阶段施工活荷载在计算截面产生的剪力设计值； VCS： 梁斜截面上混凝 土和箍筋的受剪承载力设计值； Vp： BFRP筋的预应力所提高的梁受剪承载力设计值； αcv： 斜截面混凝 土受剪承载力系数； ft： 混凝土抗拉强度设计值； fyv： 箍筋的抗拉强度设计值； Asv： 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面 面积； S： 沿梁长度方向的箍筋间距； NP0： 计算截面混凝 土法向预应力等于零时的预加力； σp0： 受拉区BFRP预应力筋合力点处混凝 土法向应力等于零时的BFRP预应力筋应力； Ap： 受拉区BFRP预应力筋的截面 面积； σcon： BFRP预应力筋的张拉控制应力； σl： 相应阶段BFRP筋的预应力损失值。 6.根据权利要求4所述的一种采用先张法的预应力BFRP筋T型叠合梁的设计方法， 其特 征在于， 所述步骤三中， 正截面承载力计算、 斜截面承载力计算和叠合面的受剪承载力计算 如下： a.正截面承载力计算 叠合构件的正弯 矩区段弯 矩设计值： M＝M1G+M2G+M2Q； 叠合构件的负弯 矩区段弯 矩设计值： M＝M2G+M2Q；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115370068 A 3