公路橋梁蓋梁斜截面抗剪理論比較分析

賈鑫磊, 李松波

(駐馬店市華中公路設計有限公司, 河南駐馬店 463800)

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公路橋梁蓋梁斜截面抗剪理論比較分析

賈鑫磊, 李松波

(駐馬店市華中公路設計有限公司, 河南駐馬店 463800)

【摘要】蓋梁中的深受彎構件也稱短梁，其斜截面抗剪受力復雜，斜截面抗剪理論分析方法較多。文章通過分析現行規范，探討短梁斜截面抗剪承載力的主要理論的異同，旨在討論如何正確的進行蓋梁短梁的斜截面抗剪配筋設計。

【關鍵詞】短梁；抗剪；彎起鋼筋

1蓋梁短梁抗剪計算方法概述

蓋梁斜截面剪切破壞的分析方法主要有極限平衡分析法、統計分析法、桁架理論、桁架-拱理論及非線性有限元分析法等。目前我國規范采用的分析方法為統計分析法。統計分析法是對大量的試驗資料進行數理統計分析，通過研究各影響因素與受剪承載力的關系，建立具有一定保證率的經驗公式。各混凝土設計規范對于鋼筋混凝土斜截面受剪承載力的計算方法不盡相同，但對其受剪承載力的表達方式基本一致，目的是控制構件不發生脆性剪切破壞。

經研究，蓋梁斜截面抗剪影響因素主要有箍筋、跨高比、剪跨比及縱向配筋率等。現行規范規定，蓋梁跨徑L與蓋梁高度h比值(L/h)的不同，蓋梁分為深梁、短梁與淺梁。具體規定為：L/h?2的簡支梁和L/h<2.5的連續梁定義為深梁；25的簡支梁為淺梁。蓋梁根據L/h的變化，其受力行為發生變化，其承載力計算方法也不同。建筑規范不僅考慮了跨高比的影響，也引入了剪跨比的影響，本文主要分析深受彎構件斜截面抗剪承載力計算方法的異同。

2建筑結構規范蓋梁短梁抗剪計算公式

建筑結構規范中因荷載形式的不同，斜截面受剪承載力計算公式分為兩種。在均布荷載作用下，斜截面抗剪承載力計算公式為：

對集中荷載作用下的深受彎構件(包括作用有多種荷載，且其中集中荷載對支座截面所產生的剪力值占總剪力值的75%以上的情況)，其斜截面的受剪承載力應符合下列規定：

上述斜截面抗剪計算公式中包括三項，第一項為混凝土提供的抗剪承載力，第二項為豎向箍筋提供的抗剪承載力，第三項為水平抗拉鋼筋提供的抗剪承載力。集中荷載作用下，公式中蓋梁抗剪承載力不僅與跨高比有關，而且還與剪跨比有關。設計中配筋計算時，對于L/h<2的深梁，第二項箍筋產生的承載力不起作用，深梁斜截面抗剪承載力包括混凝土與水平抗拉鋼筋共同提供，箍筋不提供抗剪承載力；對于2

3《公路橋規》短梁斜截面抗剪計算公式

《公路橋規》對于蓋梁斜截面抗剪承載力按下列規定計算:

式中：ρsv為箍筋配筋率；fsv為箍筋的抗拉強度設計值；P為受拉區縱向受拉鋼筋的配筋率。

公路橋規對于短梁斜截面承載力計算公式與建筑規范不同，公路橋梁對于不同材料提供的抗剪承載力采用乘積的方式。從公式可以看出，短梁斜截面承載力與混凝土強度、箍筋配筋率及水平抗拉鋼筋配筋率有關，而彎起鋼筋在短梁內不貢獻斜截面承載力。

4兩種計算方法的差異

(1)在國內外一系列規范中，建筑結構規范中根據荷載形式的不同把計算方法分為兩種；而公路設計規范中的受剪承載力計算公式均與荷載形式無關，只用一套統一的公式來計算受彎構件的斜截面受剪承載力。

(2)兩本規范對混凝土強度的取值不同。建筑設計規范取用混凝土抗拉設計強度值，而公路橋梁設計規范采用混凝土抗壓設計強度值。

(3)建筑規范斜截面抗剪公式不僅與跨高比有關，而且與剪跨比有關，而公路橋梁規范蓋梁斜截面抗剪承載力只與跨高比有關。建筑結構設計規范認為，在集中荷載作用下，蓋梁斜截面抗剪承載力影響因素主要為剪跨比，剪跨比過小，對于短梁及淺梁都有發生斜壓破壞的可能，抗剪承載力隨剪跨比增大而下降。

通過對算例分析，找出兩種不同計算方法的結果差異。某橋橋臺蓋梁高1.2 m、寬1.6 m，下部采用三柱式結構，柱間距為4.2 m。蓋梁采用C30混凝土，箍筋間距為10 cm，箍筋直徑12 mm，水平縱向鋼筋直徑為25 mm，共10根。配筋率為0.4%，水平抗拉鋼筋配筋率為0.5%，箍筋及水平抗拉鋼筋強度設計值為330 MPa。蓋梁荷載采用均布荷載，采用兩種不同的計算公式計算，結果見表1。

表1　短梁承載力計算結果對比

從計算結果看出，兩種計算方法結果接近，相差不大，但建筑規范公式表達的更為清晰，而且綜合了深梁與短梁的兩種情況的計算公式；而公路規范采用乘積的形式，概念模糊，僅適用于短梁斜截面抗剪分析。

5總結

以上探討了目前現行規范蓋梁斜截面承載力的計算公式，旨在對橋梁蓋梁配筋計算起到一定的幫助。目前橋梁設計中，經常將淺梁抗剪理論用到短梁內，在短梁內配置大量彎起鋼筋抗剪。上述理論公式表明，短梁內配置彎起鋼筋不起抗剪作用，而對短梁斜截面抗剪作用最大的就是混凝土與豎向箍筋。通過提高短梁混凝土強度與豎向箍筋均能增加短梁斜截面抗剪能力，但通過增大寬度與高度則更有效的提高短梁的斜截面抗剪能力。

[作者簡介]賈鑫磊(1980～),男，碩士研究生，工程師，從事橋梁設計工作；李松波(1981～),男，本科，工程師，從事橋梁設計工作。

【中圖分類號】TU311

【文獻標志碼】A

[定稿日期]2015-12-21