中外混凝土設計荷載及抗力計算的比較

董春霞

（天津城市建設管理職業技術學院，天津 300401）

1 設計方法

橋梁結構的極限狀態通常采用極限狀態方程來描述，具體原理相似，各國標準系數規定相差很大，不等式左邊為荷載設計值，右邊為材料抗力設計值：

1.1 中國：

SGK，SQK，RK—永久荷載效應、可變荷載效應和結構構件抗力的標準值。

，，—永久荷載效應、可變荷載效應和結構構件抗力的分項系數。

1.2 美國

wu—荷載效應設計值；

Rn—為結構抗力標準值，由材料強度標準值計算確定；

φ—結構抗力折減系數。

2 荷載效應比較

荷載分項系數比較見表1。

表1 恒、活載分項系數[2]

設計荷載主要為活載不同車道折減系數見表2.

表2 車道折減系數

3 結構抗力的比較

表3 ACI318-99 名義承載力折減系數【2】

4 算例

橋梁橫斷面如圖1所示，計算跨徑l=19.5m，T 梁的預制長度20m，車道寬9m，人行道寬1.0m，整橋每跨采用5 根預制的鋼筋混凝土T 梁，主梁的截面形式如圖4.1 所示，設計荷載為公路—Ⅰ級，不計人群荷載，混凝土C40，鋼筋HRB400。

圖1 主梁的截面形式（單位cm）

4.1 彎矩效應計算

彎矩效應計算對比見表4。

表4 中美兩國荷載及效應計算比較

4.2 正截面計算

中、美極限狀態法正截面的計算如圖 2。根據文獻[4]混凝土設計強度=18.4N/mm2,

圖2 正截而受彎承載力計算簡圖【2】

中國規范計算：得x=49.28mm，As=7124.5。按美國規范ACI318-99[2]計算

得x=43.03 mm，

5 結論

可見美國ACI-99 計算出的受壓高度偏小，鋼筋量為國內2004 規范的1.1 倍。由于我國規范規定的車輛荷載安全系數為1.40，低于美國的1.75，且我國規范規定的材料設計強度定的較高，造成總體的橋梁設計承載能力僅約為美國的80%。

此外，對于軸心受壓構件,美國規范中受壓承載力的折減系數小于中國規范；隨著受力狀態由大偏心受壓向小偏心受壓過渡，美國規范抗力折減系數的變化與構件受力破壞特征有關，調整荷載安全儲備比中國規范更靈活。