全類預應力現澆梁在新老規范軟件計算中的差異比較

汪安強 劉永龍

（1.浙江潤浩城市建設設計有限公司，浙江杭州 310000；2.浙江工業大學工程設計集團有限公司，浙江杭州 310000）

《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范JTG 3362-2018》（簡稱《18混規》）于2018年7月16日正式發布，與《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范JTG 62-2004》（簡稱《04混規》）相比，的主要修訂內容包括：調整了混凝土橋涵用鋼筋等級；增加了橋梁結構設計的基本要求；強化了混凝土橋涵耐久性設計要求；補充了混凝土箱梁抗傾覆驗算要求、針對復雜橋梁的使用精細化分析方法、體外預應力橋梁設計方法、混凝土橋梁應力擾動區設計方法[1]；調整了圓形截面受壓構件的正截面承載力計算方法；增加了不同邊界條件下確定受壓構件計算長度系數的計算公式；調整了鋼筋混凝土及B類預應力混凝土結構裂縫寬度計算方法；補充調整了構造設計要求。

1.分析對象的基本情況

1.1 結構情況

上部結構采用（55+110+55）m變高度預應力混凝土連續剛構。懸澆箱梁根部高度6.8m（腹板外邊緣高度，下同），跨中、懸臂端部高度2.8m，箱梁根部底板厚90cm，跨中底板厚30cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.6次拋物線變化。箱梁腹板根部厚80cm，跨中厚60cm。箱梁頂板厚度30cm。箱梁頂寬12，底寬7.0m，采用單箱單室結構，頂板懸臂長度2.5m，懸臂板端部厚20cm，根部厚75cm。箱梁裸梁頂按雙向2%橫坡澆筑，見圖1。

圖1 構造描述

1.2 計算荷載情況

（1）恒載。

恒載：箱梁結構自重，混凝土容重取26 kN/m3。

橋面鋪裝：瀝青混凝土容重取24 kN/m3，防撞欄混凝土容重取26 kN/m3，同時考慮人行道（含基座）荷載等。

二期恒載合計：24.5×0.1×10+25×0.08×12+20×2=88.5kN/m。

（2）活載。

車道荷載：城—A級，活載按車道實際位置加載，按橋面寬度共布置2車道。參照《公路橋涵通用規范》JTG D60-2015計算車道橫向、縱向折減系數和沖擊系數。

（3）非線性溫度。主梁非線性溫度參照《公路橋涵通用規范》JTG D60-2015，橋面鋪裝按10cm 瀝青混凝土計算，橋面板最高溫度T1取14℃，T2取5.5℃，豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5。

（4）基礎沉降。各墩位置考慮10mm沉降。

（5）整體溫度。整體升溫20℃，整體降溫-20℃。

（6）預應力。縱向鋼束張拉控制應力：1395.0MPa。

（7）沖擊系數。沖擊系數的計算，參考規范（JTG D60-2015）第4.3.2。

（8）有效計算寬度。為了避免不同軟件之間計算方法之間的差異，統一不考慮該影響。

2.新老規范的對比分析

2.1 《04混規》中對全預應力構件的描述

根據《04混規》6.3.1中預應力混凝土受彎構件應按下列規定進行正截面和斜截面抗裂驗算：

（1）正截面抗裂應對構件正截面混凝土的拉應力進行驗算，并應符合下列要求：

全預應力混凝土構件,在作用（或荷載）短期效應組合下

分段澆筑或砂漿接縫的縱向分塊構件

（2）斜截面抗裂應對構件斜截面混凝土的主拉應力σtp進行驗算，并應符合下列要求：

全預應力混凝土構件，在作用（或荷載）短期效應組合下

現場澆筑（包括預制拼裝）構件

2.2 《18混規》中對全預應力構件的描述

根據《18混規》6.3.1中預應力混凝土受彎構件應按下列規定進行正截面和斜截面抗裂驗算：

（1）正截面混凝土拉應力應符合下列要求：

全預應力混凝土構件

分段澆筑或砂漿接縫的縱向分塊構件

（2）斜截面混凝土主拉應力σtp應符合下列要求：

全預應力混凝土構件

現場澆筑(包括預制拼裝)構件

綜上對比，新老規范在對應力指標的控制在公式上并沒有發生變化，從理論上得出計算結果不存在差異。

3.計算數據結果對比分析

本人分別通過橋博3.3和Midas2020對4x30m預應力現澆箱梁進行計算，在各種荷載和邊界條件基本一致的情況下，得出結果如下。

3.1 正截面抗裂驗算

在橋博3.3軟件計算下，最不利位置截面正應力沒有出現拉應力，為+0.53MPa，如圖2所示。

圖2 使用階段正截面抗裂驗算包絡圖（橋博3.3）

在Midas2020軟件計算下，最不利位置截面正應力沒有出現拉應力，為+0.951MPa，如圖3所示。

圖3 使用階段正截面頂底板抗裂驗算包絡圖（Midas2020）

3.2 斜截面抗裂驗算

在橋博3.3軟件計算下，最不利位置斜截面拉應力為-0.79MPa，如圖4所示。

圖4 使用階段斜截面抗裂驗算包絡圖（橋博3.3）

在Midas2020軟件計算下，最不利位置斜截面拉應力為-0.733MPa，如圖5所示。

圖5 使用階段斜截面抗裂驗算包絡圖（Midas2020）

3.3 對比分析結論

在使用階段正截面應力和斜截面主拉應力上對比，橋博和Midas的計算結果部分雖有差異，但結果基本一致，數據規律也基本相符，新舊規范在這2個重要指標上基本無差異[2-3]。

4.結語

在力學發展的幾百年近代歷史中，預應力結構的發展更加成熟，理論計算和實際使用的結果更加相符。《04混規》自執行以來，指導了中國橋梁等結構的建設10余年，在指導橋涵設計中有不可撼動的地位，根據歷年的建設經驗，《04混規》有效地保證了工程的使用質量。隨著《18混規》的執行，是在原有規范的基礎上進行了更加精細化的分析，對極限狀態的承載能力、抗傾覆穩定性和普通鋼筋裂縫的計算有所加強。但通過計算實例的分析，全預應力結構的應力結果并沒有多大的差異，所以已經建設完成的橋梁或者經過舊規范軟件計算的橋梁結構是能夠經得起新規范考驗的。