新規范下上海標準小箱梁的適用性分析

周寶龍 （上海市隧道工程軌道交通設計研究院，上海 200235）

0 前言

上海市城鄉建設和交通委員會于2011年9月頒布了上海市建筑標準設計《簡支預應力混凝土小箱梁》（DBJT08-115-2011），目前其采用的規范大部分已經更新，比如《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2004）（下文簡稱舊通規） 已更新為（JTG D60-2015）（下文簡稱新通規）；《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2004）（下文簡稱舊混規）已更新為（JTG 3362-2018）（下文簡稱新混規）；《公路交通安全設施設計規范》（JTG D81-2006）（下文簡稱舊安規） 已更新為（JTG D81-2017）（下文簡稱新安規）。其中對于荷載（尤其是活載）、荷載組合、汽車橫向碰撞荷載的規定均有所調整，而圖集還未及時修編，對于本圖集是否還能滿足現行規范的要求并不明確，基于此原因，本文略做先行對比驗證并提供結論，可為標準圖集的選用提供參考依據。

1 規范主要修改內容

1.1 活載

相比舊通規，新通規對于公路-I級的車道荷載集中荷載Pk的取值有所調整。

調整的是50m跨徑以下的車道荷載的集中荷載，此調整對于小跨徑梁影響較大。

1.2 荷載組合

基本組合的效應設計值：

1.3 碰撞荷載

《公路交通安全設施設計規范》中對于橋梁護欄所受的橫向汽車碰撞荷載的規定見下表。

橋梁護欄所受碰撞荷載 表1

對于碰撞荷載的總大小基本無調整，調整最大的是碰撞荷載的分布寬度。對于小箱梁來說，本條調整直接影響邊梁的懸臂內力。

1.4 裂縫計算

2 設計參數

計算彎矩荷載橫向分布系數時，全跨采用剛接梁法；計算剪力荷載橫向分布系數時，支點采用杠桿法，跨中采用剛接梁法，支點到1/4跨采用直線漸變。邊梁的橫向分布系數，采用2片梁布置的橋梁斷面計算取值；中梁的橫向分布系數，采用3片梁布置的橋梁斷面計算取值。

其他計算參數詳見上海市建筑標準設計《簡支預應力混凝土小箱梁》（DBJT08-115-2011）通用圖集。限于篇幅，以下計算僅列出活載等級為公路-I級對應的結果。

3 承載能力極限狀態

承載能力極限狀態計算包含構件正截面承載力、斜截面承載能力計算。對于小箱梁這種受彎構件主要指抗彎承載能力、抗剪承載能力。

3.1 抗彎強度

對于主梁受彎構件的抗彎承載力計算，新混規、舊混規無調整，但是建筑鋼筋國家標準取消了HRB335牌號鋼筋，新混規中已用HRB400鋼筋將其替代。根據受彎構件的計算公式計算得到的主梁抗彎承載力及對比見下表。

主梁跨中抗彎強度（單位：kNm） 表2

主梁抗剪強度（支點，單位：kN） 表3

對比上表計算結果可見，新規范下截面抗彎承載能力均滿足要求，但是對于35m小箱梁，在不計普通鋼筋的情況下，截面抗彎強度略有不足，建議以后使用這套圖集時，35m小箱梁的縱向鋼筋適當加強。

3.2 抗剪強度

對于受彎構件的抗剪驗算有兩條要求：一是對抗剪截面尺寸的要求，防止出現斜壓破壞；二是配制抗剪鋼筋，防止出現剪壓破壞。

對比上表計算結果可見，新規范下截面抗剪強度均能滿足要求。

4 正常使用極限狀態

4.1 抗裂驗算

預應力混凝土受彎構件正截面抗裂驗算，對于A類預制構件，允許法向拉應力為0.7ftk=1.855MPa。主梁計算正截面混凝土拉應力結果如表4所示。

頻遇組合正截面下緣拉應力（單位：MPa） 表4

對于A類預制預應力混凝土受彎構件，驗算準永久組合作用下截面邊緣混凝土不出現法向拉應力，主梁計算拉應力結果如表5所示。

預應力混凝土受彎構件斜截面抗裂驗算，對于A類預制構件，允許主拉應力為0.7ftk=1.855MPa。主梁計算斜截面主拉應力結果如表6所示。

對比表4～表6計算對比結果，新通規下，各主梁的應力控制指標均有略微變化，但是變化幅度不大，調整后的應力指標均滿足規范設計要求。

4.2 持久狀況應力

預應力混凝土受彎構件進行持久狀況設計，使用階段混凝土正截面法向壓應力、斜截面主壓應力以及受拉鋼筋（鋼束）拉應力不得超過限值，對于A類預應力構件，允許法向應力為0.5ftk=16.2MPa，允許主壓應力為0.6ftk=19.44MPa，體內預應力鋼絞線允許拉應力為0.65ftk=1209MPa。標準組合正截面最大壓應力如表7所示。

準永久組合正截面下緣拉應力（單位：MPa） 表5

頻遇組合斜截面主拉應力（單位：MPa） 表6

標準組合正截面最大壓應力（單位：MPa） 表7

標準組合斜截面最大主壓應力如表8所示。

標準組合最大主壓應力（單位：MPa） 表8

根據表7～表8計算結果，相比舊通規，混凝土正截面最大法向壓應力、斜截面最大主壓應力均有略微變化，滿足規范設計要求。

持久工況下，預應力鋼束的最大拉應力計算結果如下表所示。

標準組合鋼束最大拉應力（單位：MPa） 表9

根據上表計算對比結果，標準組合下預應力鋼束的最大拉應力均略微增加，其中35m中梁最大拉應力為1214MPa，略超規范允許值0.4%，在工程允許范圍內，可認為這一指標仍能滿足規范設計要求。

4.3 撓度

按荷載頻遇組合并考慮長期效應的影響，在消除結構自重產生的長期撓度后，主梁的最大撓度計算結果見表10所示，允許撓度值為11600。

荷載頻遇組合下撓度（單位：MPa） 表10

上表計算結果表明，采用新通規計算的荷載頻遇組合下撓度相比舊通規均略微增加，且跨徑越小，增加比例越多，但均能滿足規范設計要求。

5 懸臂計算

計算采用懸臂長度L=1.0m，懸臂端部厚度200mm，根部厚度250mm，上緣配置鋼筋2d16@150mm，下緣配置d16@150mm。主要驗算結果匯總如下表。

懸臂驗算匯總表 表11

根據上表計算結果對比，由于《公路交通安全設施設計規范》對于汽車橫向碰撞荷載的調整，原小箱梁邊梁的懸臂已不滿足防撞等級SS級的防撞要求，實際經過計算，防撞等級A級的防撞要求也達不到。因此，本圖集的邊梁懸臂已不能滿足新規范的設計要求。

6 結語

2011年上海市城鄉建設和交通委員會原頒布的《簡支預應力混凝土小箱梁》（DBJT08-115-2011）標準圖集（圖集號2011滬Q001）縱向基本滿足現行《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2015）、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362-2018）設計要求，但對于《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81-2017)的防撞要求，需調整懸臂尺寸、鋼筋配置。