【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑工程结构加固，尤其涉及一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法及应用。
技术介绍
1、随着时间的推移及社会的发展，既有建筑经常会面临如下情况：
2、(1)达到设计工作年限需要继续使用；
3、(2)改建、扩建、移位以及建筑用途或使用环境改变；
4、(3)原设计未考虑抗震设防或抗震设防要求提高。在上述情况下，既有建筑经安全性鉴定或抗震鉴定后认为存在安全性问题或抗震能力不足时，需要进行加固处理。
5、圆形钢筋混凝土构件在民用建筑、城市轨道交通等领域应用广泛。在对圆形钢筋混凝土构件进行加固设计时，现行规范均未对其加固设计方法进行说明，商业软件亦无相关的计算模块。设计人员经常依靠经验进行简化处理，例如根据刚度相等的原则，将圆柱等效为方柱进行加固计算。上述简化方法计算得到的构件内力误差在允许范围内，但是无法进行圆形构件加固后的配筋设计。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法及应用，旨在解决现有技术的不足，为圆形构件加固设计提供依据。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，包括如下步骤：
4、s1、提取鉴定报告中既有圆形构件设计参数；
5、s2、确定圆形构件加固尺寸t；
6、s3、计算加固后圆形构件设计参数；
7、s4、假定加固后圆形构件中
8、s41、根据中和轴位置确定α0，并根据下列公式计算αt0；
9、αt0＝1.25-2α0 (式1)
10、α0-既有圆形构件对应于受压区混凝土截面面积的圆心角(rad)与2π的比值；
11、αt0-既有圆形构件纵向受拉普通钢筋截面面积与全部纵向普通钢筋截面面积的比值，当α0大于0.625时，取αt0为0。
12、s42、根据中和轴位置确定α，并根据下列公式计算αt；
13、αt＝1.25-2α (式2)
14、α-加固后圆形构件对应于受压区混凝土截面面积的圆心角(rad)与2π的比值；
15、αt-新增纵向受拉普通钢筋截面面积与全部新增纵向普通钢筋截面面积的比值，当α大于0.625时，取αt为0。
16、s43、α0和α存在下式所示关系：
17、r cosαπ＝r0cosα0π (式3)
18、s5、列加固后圆形截面轴力平衡方程，计算截面配筋as，记为as(5)，平衡方程如下式：
19、
20、式中：
21、n-轴向力设计值(n)；
22、fcc-新旧混凝土组合截面的混凝土轴心抗压强度设计值(n/mm2)，可按式确定；
23、fc、fc0-分别为新旧混凝土轴心抗压强度设计值(n/mm2)；
24、α1-系数，当混凝土强度等级不超过c50时，取1.0，当混凝土强度等级为c80时，取0.94，其间按线性内插法确定；
25、a-加固后圆形构件截面面积(mm2)；
26、fy、fy0-分别为新旧普通钢筋抗拉强度设计值(n/mm2)；
27、as、as0-分别为新旧全部纵向普通钢筋截面面积(mm2)；
28、s6、列加固后圆形截面弯矩平衡方程，计算截面配筋as，记为as(6)，平衡方程如下式：
29、
30、式中：
31、m-弯矩设计值(n*mm)；
32、r-加固后圆形构件截面半径(mm)；
33、rs、rs0-新旧纵向普通钢筋重心所在圆周的半径(mm)；
34、s7、比较步骤s5和步骤s6计算结果：1)当as(5)＝as(6)时，停止计算，输出α、α0、as；2)当as(5)≠as(6)时，返回步骤s4，调整中和轴位置，重复步骤s5、s6、s7，直至as(5)＝as(6)。
35、在一个实施例中，步骤s1中，既有圆形构件设计参数包括半径r0、保护层厚度c0、混凝土轴心抗压强度设计值fc0、纵向普通钢筋强度设计值fy0、既有圆形构件中全部纵向普通钢筋截面面积as0。
36、在一个实施例中，步骤s2中，经方案比选，采用增大截面加固法；经整体建模计算且各项指标均满足规范要求后，即可确定圆形构件加固尺寸t，并提取待加固圆形构件轴向力设计值n和弯矩设计值m。
37、在一个实施例中，步骤s3中，加固后圆形构件设计参数包括半径r、保护层厚度c、混凝土轴心抗压强度设计值fc、纵向普通钢筋强度设计值fy。
38、在一个实施例中，步骤s4中，根据初始假定的圆形截面中和轴位置及步骤s4公式即可确定α、α0、αt、αt0。
39、在一个实施例中，步骤s5中，经过步骤s1～s4，轴力平衡方程仅存在1个未知数as，解方程即可得as，记为as(5)。
40、在一个实施例中，步骤s6中，经过步骤s1～s4，弯矩平衡方程仅存在1个未知数as，解方程即可得as，记为as(6)。
41、在一个实施例中，步骤s7中，所述圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面计算方法包含5个方程：式(1)～式(5)和5个未知数：α、α0、αt、αt0、as。上述计算公式存在超越方程，数值求解法不宜求解，故推荐采用迭代法。
42、在一个实施例中，步骤s7中，为快速找到合理的中和轴位置，可将式(1)～式(3)代入式(4)和式(5)，此时式(4)、式(5)的自变量为α，因变量为as。通过调整中和轴位置，在excel表格中即可输出n组点[α，as]，采用散点拟合法将式(4)、式(5)两条曲线表示出来，交点即为所求值。
43、本专利技术的第二个专利技术目的在于：提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述所述的圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法。
44、本专利技术的有益效果是：针对现行规范未给出圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法以及商业软件无圆形构件加固计算模块的问题，本专利技术提出了一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，解决了以往工程依靠经验进行简化处理导致的计算结果不准确且无法配筋的问题，保证了既有建筑加固设计的安全适用、经济合理，为各种建筑工程圆形钢筋混凝土构件的加固设计提供理论依据。
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1.一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：步骤S1中，既有圆形构件设计参数包括半径r0、保护层厚度c0、混凝土轴心抗压强度设计值fc0、纵向普通钢筋强度设计值fy0、既有圆形构件中全部纵向普通钢筋截面面积As0。
3.根据权利要求1所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：步骤S2中，采用增大截面加固法，经整体建模计算且各项指标均满足规范要求后，即可确定圆形构件加固尺寸t，并提取待加固圆形构件轴向力设计值N和弯矩设计值M。
4.根据权利要求3所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：步骤S3中，加固后圆形构件设计参数包括半径r、保护层厚度c、混凝土轴心抗压强度设计值fc、纵向普通钢筋强度设计值fy。
5.根据权利要求4所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面
7.根据权利要求6所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：步骤S6中，列加固后圆形截面弯矩平衡方程，计算截面配筋As，记为As(6)，平衡方程如下式：
8.根据权利要求7所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：步骤S7中，所述圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面计算方法包含5个方程：式(1)～式(5)和5个未知数：α、α0、αt、αt0、As，采用迭代法求解。
9.根据权利要求8所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：步骤S7中，为快速找到合理的中和轴位置，可将式(1)～式(3)代入式(4)和式(5)，此时式(4)、式(5)的自变量为α，因变量为As，通过调整中和轴位置，在Excel表格中即可输出n组点[α，As]，采用散点拟合法将式(4)、式(5)两条曲线表示出来，交点即为所求值。
10.一种计算机设备，其特征在于：所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～9任意一项所述的圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法。
...【技术特征摘要】
1.一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：步骤s1中，既有圆形构件设计参数包括半径r0、保护层厚度c0、混凝土轴心抗压强度设计值fc0、纵向普通钢筋强度设计值fy0、既有圆形构件中全部纵向普通钢筋截面面积as0。
3.根据权利要求1所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：步骤s2中，采用增大截面加固法，经整体建模计算且各项指标均满足规范要求后，即可确定圆形构件加固尺寸t，并提取待加固圆形构件轴向力设计值n和弯矩设计值m。
4.根据权利要求3所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：步骤s3中，加固后圆形构件设计参数包括半径r、保护层厚度c、混凝土轴心抗压强度设计值fc、纵向普通钢筋强度设计值fy。
5.根据权利要求4所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种圆形钢筋混凝土偏心受压构件正截面加固计算方法，其特征在于：步骤s5中，列加固后圆形截面轴力平衡方程，计算截面配筋as，...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐旭东，井司南，张春雷，高修建，武继虎，艾馨，宋智勇，刘哲，刘传名，赵男，林敏博，李楠，刘文锐，靳瑞杰，董晓宇，尹书昊，王楚皓，牛先俐，韩倩，王新艳，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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