公路橋梁蓋梁斜截面抗剪理論比較分析

賈鑫磊, 李松波

(駐馬店市華中公路設(shè)計有限公司, 河南駐馬店 463800)

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公路橋梁蓋梁斜截面抗剪理論比較分析

賈鑫磊, 李松波

(駐馬店市華中公路設(shè)計有限公司, 河南駐馬店 463800)

【摘要】蓋梁中的深受彎構(gòu)件也稱短梁，其斜截面抗剪受力復(fù)雜，斜截面抗剪理論分析方法較多。文章通過分析現(xiàn)行規(guī)范，探討短梁斜截面抗剪承載力的主要理論的異同，旨在討論如何正確的進(jìn)行蓋梁短梁的斜截面抗剪配筋設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】短梁；抗剪；彎起鋼筋

1蓋梁短梁抗剪計算方法概述

蓋梁斜截面剪切破壞的分析方法主要有極限平衡分析法、統(tǒng)計分析法、桁架理論、桁架-拱理論及非線性有限元分析法等。目前我國規(guī)范采用的分析方法為統(tǒng)計分析法。統(tǒng)計分析法是對大量的試驗資料進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計分析，通過研究各影響因素與受剪承載力的關(guān)系，建立具有一定保證率的經(jīng)驗公式。各混凝土設(shè)計規(guī)范對于鋼筋混凝土斜截面受剪承載力的計算方法不盡相同，但對其受剪承載力的表達(dá)方式基本一致，目的是控制構(gòu)件不發(fā)生脆性剪切破壞。

經(jīng)研究，蓋梁斜截面抗剪影響因素主要有箍筋、跨高比、剪跨比及縱向配筋率等。現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，蓋梁跨徑L與蓋梁高度h比值(L/h)的不同，蓋梁分為深梁、短梁與淺梁。具體規(guī)定為：L/h?2的簡支梁和L/h<2.5的連續(xù)梁定義為深梁；25的簡支梁為淺梁。蓋梁根據(jù)L/h的變化，其受力行為發(fā)生變化，其承載力計算方法也不同。建筑規(guī)范不僅考慮了跨高比的影響，也引入了剪跨比的影響，本文主要分析深受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算方法的異同。

2建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范蓋梁短梁抗剪計算公式

建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范中因荷載形式的不同，斜截面受剪承載力計算公式分為兩種。在均布荷載作用下，斜截面抗剪承載力計算公式為：

對集中荷載作用下的深受彎構(gòu)件(包括作用有多種荷載，且其中集中荷載對支座截面所產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75%以上的情況)，其斜截面的受剪承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：

上述斜截面抗剪計算公式中包括三項，第一項為混凝土提供的抗剪承載力，第二項為豎向箍筋提供的抗剪承載力，第三項為水平抗拉鋼筋提供的抗剪承載力。集中荷載作用下，公式中蓋梁抗剪承載力不僅與跨高比有關(guān)，而且還與剪跨比有關(guān)。設(shè)計中配筋計算時，對于L/h<2的深梁，第二項箍筋產(chǎn)生的承載力不起作用，深梁斜截面抗剪承載力包括混凝土與水平抗拉鋼筋共同提供，箍筋不提供抗剪承載力；對于2

3《公路橋規(guī)》短梁斜截面抗剪計算公式

《公路橋規(guī)》對于蓋梁斜截面抗剪承載力按下列規(guī)定計算:

式中：ρsv為箍筋配筋率；fsv為箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；P為受拉區(qū)縱向受拉鋼筋的配筋率。

公路橋規(guī)對于短梁斜截面承載力計算公式與建筑規(guī)范不同，公路橋梁對于不同材料提供的抗剪承載力采用乘積的方式。從公式可以看出，短梁斜截面承載力與混凝土強(qiáng)度、箍筋配筋率及水平抗拉鋼筋配筋率有關(guān)，而彎起鋼筋在短梁內(nèi)不貢獻(xiàn)斜截面承載力。

4兩種計算方法的差異

(1)在國內(nèi)外一系列規(guī)范中，建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范中根據(jù)荷載形式的不同把計算方法分為兩種；而公路設(shè)計規(guī)范中的受剪承載力計算公式均與荷載形式無關(guān)，只用一套統(tǒng)一的公式來計算受彎構(gòu)件的斜截面受剪承載力。

(2)兩本規(guī)范對混凝土強(qiáng)度的取值不同。建筑設(shè)計規(guī)范取用混凝土抗拉設(shè)計強(qiáng)度值，而公路橋梁設(shè)計規(guī)范采用混凝土抗壓設(shè)計強(qiáng)度值。

(3)建筑規(guī)范斜截面抗剪公式不僅與跨高比有關(guān)，而且與剪跨比有關(guān)，而公路橋梁規(guī)范蓋梁斜截面抗剪承載力只與跨高比有關(guān)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范認(rèn)為，在集中荷載作用下，蓋梁斜截面抗剪承載力影響因素主要為剪跨比，剪跨比過小，對于短梁及淺梁都有發(fā)生斜壓破壞的可能，抗剪承載力隨剪跨比增大而下降。

通過對算例分析，找出兩種不同計算方法的結(jié)果差異。某橋橋臺蓋梁高1.2 m、寬1.6 m，下部采用三柱式結(jié)構(gòu)，柱間距為4.2 m。蓋梁采用C30混凝土，箍筋間距為10 cm，箍筋直徑12 mm，水平縱向鋼筋直徑為25 mm，共10根。配筋率為0.4%，水平抗拉鋼筋配筋率為0.5%，箍筋及水平抗拉鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值為330 MPa。蓋梁荷載采用均布荷載，采用兩種不同的計算公式計算，結(jié)果見表1。

表1　短梁承載力計算結(jié)果對比

從計算結(jié)果看出，兩種計算方法結(jié)果接近，相差不大，但建筑規(guī)范公式表達(dá)的更為清晰，而且綜合了深梁與短梁的兩種情況的計算公式；而公路規(guī)范采用乘積的形式，概念模糊，僅適用于短梁斜截面抗剪分析。

5總結(jié)

以上探討了目前現(xiàn)行規(guī)范蓋梁斜截面承載力的計算公式，旨在對橋梁蓋梁配筋計算起到一定的幫助。目前橋梁設(shè)計中，經(jīng)常將淺梁抗剪理論用到短梁內(nèi)，在短梁內(nèi)配置大量彎起鋼筋抗剪。上述理論公式表明，短梁內(nèi)配置彎起鋼筋不起抗剪作用，而對短梁斜截面抗剪作用最大的就是混凝土與豎向箍筋。通過提高短梁混凝土強(qiáng)度與豎向箍筋均能增加短梁斜截面抗剪能力，但通過增大寬度與高度則更有效的提高短梁的斜截面抗剪能力。

[作者簡介]賈鑫磊(1980～),男，碩士研究生，工程師，從事橋梁設(shè)計工作；李松波(1981～),男，本科，工程師，從事橋梁設(shè)計工作。

【中圖分類號】TU311

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

[定稿日期]2015-12-21