(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 202210996527.9 (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 范小春　崔祺　章锋　黄祎晨　 谢助兵　刘志刚　张澳　 (74)专利代理 机构 武汉开元知识产权代理有限 公司 42104 专利代理师 刘琳 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/26(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种混凝土梁的受弯承载力和配筋率的计 算方法 (57)摘要 本发明提出了一种混凝土梁的受弯承载力 和配筋率的计算方法， 对现有理论进行了修正， 通过建立有 限元模型对玄武岩筋混杂钢纤维超 高性能混凝土梁的受弯性能进行试验和综合分 析， 推导出了玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝 土梁的受弯承 载力的计算公式， 并将计算结果与 实测值比较以验证计算公式的准确性， 另外， 通 过受弯性能试验还得到了玄武岩筋混杂钢纤维 超高性能混凝土梁的最小配筋率和界限平衡配 筋率的计算公 式。 本发明的计算方法为玄武岩筋 混杂钢纤维超高性能混凝土梁在工程中的应用 提供了参 考。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 115472245 A 2022.12.13 CN 115472245 A 1.一种混凝 土梁的受弯承载力和配筋率的计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 实测混凝 土梁受弯承载力， 得到实测值； 步骤二、 建立混凝土梁 的有限元模型： 通过ABAQUS软件建立混凝土梁的模型并确定混 凝土梁的材 料本构关系模型； 步骤三、 利用有限元模型， 施加边界条件和荷载， 模拟混凝土梁的受弯试验， 获取混凝 土梁的受弯承载力的模拟值， 将实测值与模拟值对比， 若未达到要求， 则重复步骤二至步骤 三， 若达到要求， 则有限元模型的准确度可 行； 步骤四、 推导混凝土梁的受弯承载力的计算公式， 并将计算结果与实测值比较， 若未达 到要求， 则重复步骤二至步骤四， 若达 到要求， 则输出受弯承载力的计算公式； 步骤五、 根据混凝土梁的模拟受弯试验发生的少筋破坏和超筋破坏， 得到最小配筋率 和界限平衡 配筋率的计算公式； 所述混凝 土梁为玄武岩筋混杂钢纤维超高性能混凝 土梁。 2.根据权利要求1所述的一种混凝土梁的受弯承载力和配筋率的计算方法， 其特征在 于： 所述步骤二中， 材 料本构关系模型采用塑性损伤模型， 受压 本构模型为： 其中， σc为混凝土压应力； fc为混凝土轴心抗压强度； εc为混凝土压应变； ε0为混凝土达 到fc时的压应 变； εcu为混凝土极限压应 变； 受拉本构模型为： 其中， σt为混凝土拉应力； ft为混凝土抗拉强度； Ec为混凝土 弹性模量； εt0为混凝土峰值 应变； εtu为混凝土极限拉应 变； 玄武岩筋的本构模型为： 其中， σf为玄武岩筋应变； Ef为玄武岩筋弹性模量； εf、 εfu为分别是玄武岩筋应变和极限 拉应变。 3.根据权利要求2所述的一种混凝土梁的受弯承载力和配筋率的计算方法， 其特征在 于： 所述步骤三中， 混凝 土梁的受弯承载力的实测值与模拟值的比值要求≥0.9并≤1.1。 4.根据权利要求2或3所述的一种混凝土梁的受弯承载力和配筋率的计算方法， 其特征 在于： 所述 步骤四中， 混凝 土梁的受弯承载力的计算公式为： 其中， Mu为受弯承载力， fc为混凝土轴心抗压 强度， b为梁宽， x为等效后截面 受压区矩 形 应力分布高度， h0为截面有效高度， ft为混凝土轴心抗拉强度， h为梁高， af为截面受拉边缘 混凝土到玄武岩筋合力点的距离 。 5.根据权利要求4所述的一种混凝土梁的受弯承载力和配筋率的计算方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115472245 A 2于： 所述步骤四中， 混凝 土梁的受弯承载力的计算 值与实测值的比值要求≥0.9并≤1.1。 6.根据权利要求5所述的一种混凝土梁的受弯承载力和配筋率的计算方法， 其特征在 于： 所述步骤五中， 最小配筋率 为： 其中， ρmin为最小配筋率， ft为混凝土轴心抗拉强度， ffy为玄武岩筋的名义屈服强度值； 界限平衡 配筋率为： 其中， ρb为界限平衡配筋率， Af为玄武岩筋截面面积， b 为梁宽， h0为截面有效高度， ξb为 界限相对受压区高度， α、 β为截面设计系数， fc为混凝土轴心抗压强度， k为拉应力等效系 数， ft为混凝土轴心抗拉强度， ffy为玄武岩筋的名义屈服强度值， h为梁高。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115472245 A 3