公路鋼筋混凝土梁橋承載能力對(duì)比研究

魏鑫杰

摘要：本文主要將我國1985年開始實(shí)施的《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》和2004年開始實(shí)施的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》為標(biāo)準(zhǔn)，分別采用汽車-超20級(jí)、掛車-120和公路I級(jí)兩組荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)鋼筋銹蝕和混凝土碳化等因素也加以考慮，對(duì)舊有橋梁的承載能力對(duì)比分析，繼而提出一些橋梁加固的意見。

關(guān)鍵詞：公路；鋼筋混凝土；梁橋承載能力；對(duì)比研究

我國在1985年頒布了《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，成為現(xiàn)行于2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》。這兩部規(guī)范的規(guī)定在很多方面都有不同，例如設(shè)計(jì)方法、材料性能及荷載取值等等。本文從兩部規(guī)范的不同之處進(jìn)行對(duì)比，以此來分析舊有橋梁的承載能力。公路鋼筋混凝土橋梁在運(yùn)營過程中，會(huì)受到各種因素的影響，導(dǎo)致橋梁的承載能力下降，例如材料老化、混凝土機(jī)構(gòu)損傷等。結(jié)構(gòu)的承載能力下降，會(huì)使其可靠度降低。為了對(duì)兩種規(guī)范施用期間所建造的橋梁的承載能力進(jìn)行對(duì)比，得出其差異，現(xiàn)以裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋的設(shè)計(jì)為例，分析其在承載能力方面的不同。

橋梁橋面的凈空計(jì)算方式為：凈空-7+2×0.75m，人行道的具體情況為：墩中心距離為20.00m，支座中心距離為19.50m，主梁預(yù)制長度為19.96m。

一、荷載效應(yīng)的組合計(jì)算及分析對(duì)比

為了減少工作量，本文只對(duì)主梁進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程中，根據(jù)資料的設(shè)計(jì)和二列汽車的布置來進(jìn)行荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算。簡(jiǎn)支梁的主要尺寸及配筋見表1。

在上表中，1-85指的是按照85年的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，荷載為汽車-超20、掛車-120的梁、人群荷載3.5kN/m2；2-04指的是按照04年的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，荷載為公路II級(jí)的梁、人群載荷為3.0kN/m2；3-04指的是按照04年的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，荷載為公路I級(jí)的梁、人群荷載和1-85相同。且縱筋和彎筋均為II級(jí)，箍筋為I級(jí)。

1、荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值組合

按照85年的規(guī)范進(jìn)行裂縫、變形驗(yàn)算，按照04年的規(guī)范進(jìn)行正常使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，不對(duì)荷載分項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行考慮，均取荷載標(biāo)準(zhǔn)值，并且對(duì)汽車的荷載沖擊系數(shù)也不予考慮。

兩種規(guī)范對(duì)荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合的計(jì)算方法相同，都有兩個(gè)計(jì)算公式：S2=SGK+S汽+SQ2K以及S2=（SGK+S掛）/1.25。計(jì)算結(jié)果見表2。

通過上述數(shù)據(jù)能夠反映出以下信息：（1）同級(jí)荷載的條件下，85年的規(guī)范和04年的規(guī)范荷載效應(yīng)相同，荷載效應(yīng)組合則有不大的差異，分別是0.991和0.992，造成差異的主要原因是人群荷載的取值不同。85年的規(guī)范取值較小，04年的規(guī)范則取值較大；（2）85年的規(guī)范和04年的規(guī)范在荷載只相差一級(jí)的情況下，荷載效應(yīng)及荷載效應(yīng)組合的差距較大。

2、荷載設(shè)計(jì)值組合

85年的規(guī)范中荷載設(shè)計(jì)值的計(jì)算方式為Sj=1.2SGK+1.4（S汽+SQ2K），04年的規(guī)范則按照Sj=1.2SGK+1.1S掛來進(jìn)行計(jì)算。并且在04年的規(guī)范中還有關(guān)于第一個(gè)式子中的SGK、S汽+SQ2K等系數(shù)的變化的規(guī)定。具體是：汽車的荷載效應(yīng)占總荷載效應(yīng)的5%及以上時(shí)，提高5%；大于等于33%時(shí)提高3%；大于等于50%時(shí)不再提高。第二個(gè)式子中的SGK和S掛則是根據(jù)下述情況提高：履帶車或掛車荷載效應(yīng)占總荷載效應(yīng)的比例小于等于百分之百時(shí)提高3%；小于等于60%時(shí)提高2%，小于等于45時(shí)，不再提高。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不難得出，在兩種規(guī)范下的同級(jí)荷載作用中，荷載設(shè)計(jì)值的差異非常大；不同規(guī)范下相差一級(jí)荷載，設(shè)計(jì)值的差距依然非常大；而同一規(guī)范下相差一級(jí)的荷載，設(shè)計(jì)值差距比較大。

結(jié)束語

通過對(duì)上述所有荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值組合、荷載設(shè)計(jì)組合（彎矩設(shè)計(jì)及剪力設(shè)計(jì)）以及承載能力方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并通過仔細(xì)的分析研究，并對(duì)結(jié)論進(jìn)行高度總結(jié)，最終能夠得出如下結(jié)論：三根梁的斜截面抗剪承載能力相近。在同級(jí)規(guī)范下，按照85年的規(guī)范設(shè)計(jì)的公路鋼筋混凝土梁橋完全可以在04年的規(guī)范下實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)營。并且如果對(duì)其進(jìn)行合理的維護(hù)，還可以在現(xiàn)行的規(guī)范情況下，對(duì)原等級(jí)提高一級(jí)進(jìn)行運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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