3×22m彎橋鋼筋混凝土連續(xù)箱梁按新、老規(guī)范抗剪計(jì)算比較

張建軍

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市300051）

0 前言

2004年發(fā)布的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）以下簡稱新規(guī)范，與1985年發(fā)布的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 023-85）以下簡稱老規(guī)范相比，受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力的驗(yàn)算有一些變化，總體來說包括以下方面：增加連續(xù)梁和懸臂梁的驗(yàn)算公式；將老規(guī)范預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的兩項(xiàng)和（混凝土和箍筋分別抗剪）公式，改為與鋼筋混凝土簡支梁相同的兩項(xiàng)積（混凝土和箍筋共同抗剪）公式；抗剪表達(dá)式中的一些參數(shù)也有變化；另外增加了受扭構(gòu)件的剪扭、剪彎扭計(jì)算。

1 受彎構(gòu)件斜截面抗剪計(jì)算新、老規(guī)范的區(qū)別

（1）連續(xù)梁斜截面抗剪驗(yàn)算

對于連續(xù)梁邊支點(diǎn)梁段，新規(guī)范認(rèn)為其混凝土和箍筋共同抗剪的性質(zhì)與簡支梁相同，其計(jì)算按簡支梁的規(guī)定計(jì)算；對中支點(diǎn)梁段，則需考慮異號(hào)彎矩的影響，抗剪承載力有所降低，在新規(guī)范里這部分計(jì)算的影響是通過α1(中支點(diǎn)處取0.9，邊支點(diǎn)取1.0)來體現(xiàn)的，而在老規(guī)范里是沒有的。

（2）計(jì)算公式和計(jì)算參數(shù)的區(qū)別

為簡便起見，以下只列出新、老規(guī)范的計(jì)算公式，具體計(jì)算參數(shù)的取值及含義詳見各規(guī)范。

a.新規(guī)范受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算公式

b.老規(guī)范受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算公式

從以上新、老規(guī)范的計(jì)算公式可以發(fā)現(xiàn)新規(guī)范在計(jì)算上增加了3個(gè)影響系數(shù)，而且一些常數(shù)項(xiàng)的數(shù)值也有所變化，這樣可以更為靈活、科學(xué)的計(jì)算抗剪承載力。

（3）新規(guī)范和老規(guī)范在靠近支點(diǎn)處剪力設(shè)計(jì)值的分配上有所不同，老規(guī)范要求該處剪力設(shè)計(jì)值的40%由彎起鋼筋來承擔(dān)，剩余的60%由箍筋和混凝土來承擔(dān)；而新規(guī)范則要求箍筋和混凝土承擔(dān)的剪力設(shè)計(jì)值不小于60%，亦即不再硬性要求彎起鋼筋承擔(dān)的剪力比例。

（4）新規(guī)范考慮了預(yù)加應(yīng)力對抗剪承載力的影響，認(rèn)為預(yù)加應(yīng)力可以提高梁的抗剪承載力，在新規(guī)范里這部分計(jì)算的影響是通過α2來體現(xiàn)的，而在老規(guī)范里則沒有考慮預(yù)加應(yīng)力對計(jì)算的影響。

2 通過實(shí)例對新、老規(guī)范斜截面抗剪承載力驗(yàn)算比較

以石家莊市石環(huán)公路石太高速互通式立交中的3×22m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁計(jì)算為例，來說明其計(jì)算的不同。

3×22 m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，采用單箱單室截面，C30混凝土，梁高1.4m，橋梁寬度8.25m，腹板漸變段長度2.5 m。采用橋梁博士進(jìn)行縱向總體計(jì)算并得出內(nèi)力，作為抗剪驗(yàn)算的依據(jù)。跨中截面見圖1，支點(diǎn)截面見圖2。

計(jì)算位置分別取距離支點(diǎn)h/2處和腹板厚度變化處截面，剪力設(shè)計(jì)值分別為3 787 kN、1 803 kN。

腹板箍筋布置見圖3。

（1）腹板厚度變化處截面，用新、老規(guī)范對斜截面抗剪承載力驗(yàn)算進(jìn)行比較，以下用列表的形式分別把計(jì)算參數(shù)和結(jié)果表示出來（見表1、表2）。

表1 腹板厚度處截面新規(guī)范抗剪計(jì)算表

表2 腹板厚度處截面老規(guī)范抗剪計(jì)算表

（2）距離支點(diǎn)h/2處截面，用新、老規(guī)范對斜截面抗剪承載力驗(yàn)算進(jìn)行比較，以下用列表的形式分別把計(jì)算參數(shù)和結(jié)果表示出來（見表3、表 4）。

（3）體會(huì)

以上兩組表格是采用自編程序分別按新、老規(guī)范進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果，并且與橋梁博士和手算的結(jié)果做過對比，結(jié)果基本吻合。通過以上2組表格的對比，有以下幾點(diǎn)體會(huì)：

a.發(fā)現(xiàn)新規(guī)范箍筋和混凝土共同承擔(dān)的剪力承載力、彎起鋼筋承擔(dān)的剪力承載力與老規(guī)范相比均偏大一些，但相差不是很多。盡管新規(guī)范的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值要比老規(guī)范保守許多，但由于新規(guī)范對不同部位的剪力承載力采用不同的計(jì)算影響系數(shù)，計(jì)算比較科學(xué)和切合實(shí)際。

b.在腹板厚度變化處截面，按老規(guī)范計(jì)算，彎起鋼筋的配筋量是不能滿足的，需要增加彎起鋼筋的數(shù)量才能滿足規(guī)范要求；而按照新規(guī)范來計(jì)算，由于沒有彎起鋼筋承擔(dān)剪力比例的硬性規(guī)定，箍筋和混凝土承擔(dān)的比例多一點(diǎn)，所以同樣的配筋按新規(guī)范計(jì)算則可以通過而老規(guī)范則通不過。

c.同樣是腹板厚度變化處截面，通過新、老規(guī)范的計(jì)算都可以發(fā)現(xiàn)，如果在此處箍筋的間距變?yōu)?00 mm的話，斜截面的抗剪承載力安全度很低（基本為1）。在此處由于腹板厚度(b)減小、箍筋肢數(shù)(Asv)減少、箍筋間距(Sv)增大，由抗剪承載力驗(yàn)算公式可以看出，這三個(gè)因素對抗剪承載力都有很大的影響。在以往的設(shè)計(jì)中，很多設(shè)計(jì)者在此處都是采用200 mm間距的箍筋，個(gè)人認(rèn)為上述三個(gè)因素如果同時(shí)發(fā)生變化的話，對箱梁的抗剪承載力來說是很大的一個(gè)突變，對結(jié)構(gòu)比較不利，建議在此處的箍筋間距應(yīng)維持100 mm延續(xù)1.5～2m。

d.由于本聯(lián)箱梁半徑為60m，構(gòu)件受扭，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候按剪扭進(jìn)行了計(jì)算，按彎剪計(jì)算的承載力大于按彎剪扭計(jì)算的承載力，所以在施工圖中，該箱梁的箍筋采取全梁間距100 mm布置。在這里提醒設(shè)計(jì)者在今后的設(shè)計(jì)中如果是彎橋的話，一定要注意按彎剪扭驗(yàn)算其抗剪承載力，箍筋盡量采用全梁100mm間距布置。

表3 距離支點(diǎn)h/2處截面新規(guī)范抗剪計(jì)算表

表4 距離支點(diǎn)h/2處截面老規(guī)范抗剪計(jì)算表

3 橋梁博士抗剪模塊的應(yīng)用

橋梁博士自升級(jí)為3.0版本以來，增加了很多功能，這里針對抗剪模塊在實(shí)際應(yīng)用中容易出錯(cuò)的幾個(gè)地方進(jìn)行介紹，并把計(jì)算結(jié)果和以上所計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對比。

（1）總參：在總體參數(shù)界面里一定記得輸入“計(jì)算斜裂縫位置（下緣）”這欄內(nèi)容，否則無法計(jì)算，在該例中采用“相對坐標(biāo)”輸入方式，所計(jì)算位置即為腹板厚度變化處截面，其他輸入見圖4。

（2）彎起鋼筋的輸入，見圖5。

（3）alfa1的輸入：為新規(guī)范中的α1，兩x坐標(biāo)間α1數(shù)值按直線內(nèi)插，這一項(xiàng)一定要輸入，否則無法完成計(jì)算，其輸入見圖6。

（4）計(jì)算結(jié)果見圖7。通過以下計(jì)算結(jié)果與上述按新規(guī)范自編程序計(jì)算結(jié)果的對比，可以看出兩者彎起鋼筋抗剪承載力(均為583 kN)驗(yàn)算完全吻合；至于箍筋與混凝土的抗剪承載力(自編程序?yàn)? 996 kN，橋梁博士計(jì)算為1 851 kN)有所區(qū)別，是因?yàn)闃蛄翰┦吭谟?jì)算時(shí)，α1是按直線內(nèi)插計(jì)算的，和我們所取的α1＝1不同，這樣造成了結(jié)果有一點(diǎn)差異，如果把橋梁博士計(jì)算所用α1值輸入自編程序計(jì)算的話，結(jié)果基本一致。

4 結(jié)語

總之受彎構(gòu)件、受扭構(gòu)件的斜截面抗剪承載力計(jì)算是非常重要的，而且新、老規(guī)范在計(jì)算上是有所區(qū)別的，尤其是在彎起鋼筋抗剪承載力的計(jì)算及腹板厚度變化處箍筋間距的布置上。以上是使用新規(guī)范的一點(diǎn)體會(huì)，供大家參考。