鐵路橋梁鋼筋混凝土結構的可靠性探微

張婧婧

摘 要：鋼鐵橋梁施工中常見的結構主要是鋼筋混凝土形式。針對這種結構的一些特殊性質，必須在工程設計中對其可靠性進行充分的考慮。本文結合鐵路橋梁中的鋼筋混凝土結構抗彎性和抗剪性進行了分析，對如何提升其功能穩定性給出了幾點建議，以供參考。

關鍵詞：鐵路；橋梁；鋼筋混凝土結構；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.081

1 前言

作為鐵路橋梁的主要結構部分的鋼筋混凝土，由于其結構性質的比較特殊，在進行相關的工程設計時，必須對其結構穩定性加以重視。因為其良好的抗剪性及抗彎性，不僅能夠提升鋼筋橋梁的結構安全性，還能夠使其投入使用后具有較好的使用壽命和穩定性。所以，本文結合抗剪及抗壓兩個方面進行了詳細的分析，希望能夠提升鐵路橋梁的結構穩定性和可靠性。

2 鐵路橋梁的鋼筋混凝土結構抗彎可靠性的分析

2.1 鐵路橋梁鋼筋混凝土結構的主要抗彎形式

要想對鐵路橋梁鋼筋混凝土結構的相關抗彎性能進行穩定性分析，就必須了解其相應的抗彎設計形式，按照現有的國家鐵路建設相關規定，鐵路鋼筋混凝土受彎構件的設計以容許應力方法，主要表現以下幾種形式：

（1）平截面理想狀態設計，這種假設主要是考慮與軸桿垂直的截面沒有桿件變形的影響長期處于平面狀態。當這種狀態存在時，鋼筋混凝土結構存在于中性軸平行的部分縱向纖維，切縱向纖維呈現于中性軸的正比例關系，也就是中性軸距離越大，縱向纖維越少。同時鋼筋和混凝土之間較強的粘結力，使得其能夠在同一水平面保持受力變形的一致性。

（2）彈性體的假設。從鋼筋及混凝土的本質來看，鋼筋屬于彈性材料，混凝土屬于彈塑性材料。當受力出現時，混凝土因自身的彈塑性特點來呈現直線式的應力曲線，為此，受拉區域的混凝土盈利特征基本可以呈現三角圖形式。混凝土的應力因其應變性能的增加而呈現固定比例的增加，簡化了混凝土應力及變形的計算關系。

（3）假設混凝土在受力區域內不參與工作。當受拉區域出現混凝土的裂縫時，因為只有一小部分混凝土參與到實際的受力中，且受力因素相對復雜，這部分的混凝土對整體的受力影響不大，所以可以對此部分的受力不予考慮。假設受拉鋼筋是最主要的拉力承載體，而不進行混凝土受力的考慮，這種情況下的計算也得以簡化。通過選擇抗壓性能接近的兩種材料來進行界面的組成，然后再進行力學計算和相關換算，也就是可以進行鋼筋及混凝土變形條件的相似性創設。

2.2 鐵路橋梁鋼筋混凝土結構中的抗彎性能分析

（1）抗彎可靠性分析的意義。對于鐵路橋梁的結構施工中，鋼筋混凝土的受彎構件是非常重要的部分，受彎構件的可靠性分析必須作為一項重要的工作加以重視。受彎構件遭到破壞主要分為兩種形式，一種是受拉鋼筋因外力而屈服，其周邊的混凝土也因此受到了破壞。另一種是受拉鋼筋雖然沒有遭到屈服，但相應的邊緣混凝土已經因遭受外力而發生了損壞，不論哪種破壞形式，都對鋼筋混凝土的結構產生了抗彎可靠性的破壞。在實際的破壞性分析中，并不能準確的進行破壞形式的確定，所以本文只能結合單筋混凝土的截面結構，對兩種破壞形式導致的抗彎度可靠性破壞進行分別考慮。以容許應力的方式來進行鐵路橋梁鋼筋混凝土結構的抗彎可靠度分析。

（2）鐵路抗彎度破壞的荷載分析。對于鐵路橋梁的鋼筋混凝土結構遭到破壞，最主要的是受荷載力的影響。常見的荷載主要有恒荷載、活荷載及附加荷載等幾種形式。其中的恒荷載/活荷載數值一般在0.2-1.0之間，恒荷載/附加恒荷載值在2.0-4.0之間。通過鋼筋混凝土結構抗彎度及配筋率的變化關系，可以得出當破壞形式不同時，鋼筋混凝土的指標可靠性也會呈現不同的變化趨勢，詳細來說，當鋼筋屈服遭到破壞時，鋼筋混凝土的抗彎構件可靠性會因配筋率的提升而有所增加。而當混凝土先遭到壓碎破壞時，鋼筋混凝土抗彎構件的可靠性指標卻因配筋率的提升而有所下降。從而可以得出，當荷載條件不變的情況下，可以通過配筋率的提升來是抗彎構件可靠性得到有效的提升。在這種情況下，由于抗彎可靠性受混凝土強度的影響比較小，可以基本上予以忽視。

3 鐵路橋梁鋼筋混凝土結構中的抗剪性能分析

（1）鋼筋混凝土的抗剪力分析。基于鐵路橋梁鋼筋混凝土的可靠性分析還包含其抗剪可靠度。當構件受到外力時所出現的斜向裂縫，對其的抗剪能力提出了要求。當配置中缺少腹筋就會很容易導致斜向裂縫，且容易出現剪力較大鞋面的突發性破壞而影響整體的橋梁結構性能，這在工程領域也稱為剪壞。從相關的配筋率及抗剪承載力指標分析得出，縱筋及箍筋的配筋率對鋼筋混凝土的抗剪承載力指標影響是有差異的。

（2）從相關的分析來看，構件抗剪承載力與剪跨呈現一定的反比趨勢，但對于鋼筋混凝土的抗剪可靠性，不僅受配筋率的影響，還會受混凝土強度的影響。并且通過實際的分析還得出，相應的結構抗剪可靠性還受到其他一些因素的影響，比如：當構件恒荷載和活荷載之間的比值變大時，鋼筋混凝土的抗剪可靠性也會有所提升，相反，當期比值減小時，其抗剪可靠性指標就會下降。要想進行鋼筋混凝土抗剪的可靠性提升，可以通過降低剪跨比及提升混凝土強度來考慮，同時考慮到鐵路橋梁的活荷載不穩定性，可以試單搞得進行恒荷載的增加，來進行恒荷載與活荷載比值的提升，從而能夠起到提升鐵路橋梁混凝土結構抗剪可靠性的作用。

4 結語

綜上所述，對于鐵路橋梁的鋼筋混凝土結構可靠性來說，要從其結構遭受破壞的兩個形式來加以分析，一方面是鋼筋先收到外力屈服，而隨著周邊的混凝土因壓力作用也會遭到破壞。另一方面，鋼筋混凝土在沒有發生屈服的情況下，混凝土因外力而發生破壞。本文結合鋼筋混凝土的彎性及剪性破壞，從抗剪和抗彎兩個角度進行了鐵路橋梁混凝土結構的可靠性分析，希望能夠為以后的工程維修和養護做好可靠性參考依據。

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