鐵路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性探微

張婧婧

摘 要：鋼鐵橋梁施工中常見的結(jié)構(gòu)主要是鋼筋混凝土形式。針對這種結(jié)構(gòu)的一些特殊性質(zhì)，必須在工程設(shè)計中對其可靠性進(jìn)行充分的考慮。本文結(jié)合鐵路橋梁中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗彎性和抗剪性進(jìn)行了分析，對如何提升其功能穩(wěn)定性給出了幾點建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路；橋梁；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.081

1 前言

作為鐵路橋梁的主要結(jié)構(gòu)部分的鋼筋混凝土，由于其結(jié)構(gòu)性質(zhì)的比較特殊，在進(jìn)行相關(guān)的工程設(shè)計時，必須對其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性加以重視。因為其良好的抗剪性及抗彎性，不僅能夠提升鋼筋橋梁的結(jié)構(gòu)安全性，還能夠使其投入使用后具有較好的使用壽命和穩(wěn)定性。所以，本文結(jié)合抗剪及抗壓兩個方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，希望能夠提升鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性。

2 鐵路橋梁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗彎可靠性的分析

2.1 鐵路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要抗彎形式

要想對鐵路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)抗彎性能進(jìn)行穩(wěn)定性分析，就必須了解其相應(yīng)的抗彎設(shè)計形式，按照現(xiàn)有的國家鐵路建設(shè)相關(guān)規(guī)定，鐵路鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計以容許應(yīng)力方法，主要表現(xiàn)以下幾種形式：

（1）平截面理想狀態(tài)設(shè)計，這種假設(shè)主要是考慮與軸桿垂直的截面沒有桿件變形的影響長期處于平面狀態(tài)。當(dāng)這種狀態(tài)存在時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在于中性軸平行的部分縱向纖維，切縱向纖維呈現(xiàn)于中性軸的正比例關(guān)系，也就是中性軸距離越大，縱向纖維越少。同時鋼筋和混凝土之間較強的粘結(jié)力，使得其能夠在同一水平面保持受力變形的一致性。

（2）彈性體的假設(shè)。從鋼筋及混凝土的本質(zhì)來看，鋼筋屬于彈性材料，混凝土屬于彈塑性材料。當(dāng)受力出現(xiàn)時，混凝土因自身的彈塑性特點來呈現(xiàn)直線式的應(yīng)力曲線，為此，受拉區(qū)域的混凝土盈利特征基本可以呈現(xiàn)三角圖形式。混凝土的應(yīng)力因其應(yīng)變性能的增加而呈現(xiàn)固定比例的增加，簡化了混凝土應(yīng)力及變形的計算關(guān)系。

（3）假設(shè)混凝土在受力區(qū)域內(nèi)不參與工作。當(dāng)受拉區(qū)域出現(xiàn)混凝土的裂縫時，因為只有一小部分混凝土參與到實際的受力中，且受力因素相對復(fù)雜，這部分的混凝土對整體的受力影響不大，所以可以對此部分的受力不予考慮。假設(shè)受拉鋼筋是最主要的拉力承載體，而不進(jìn)行混凝土受力的考慮，這種情況下的計算也得以簡化。通過選擇抗壓性能接近的兩種材料來進(jìn)行界面的組成，然后再進(jìn)行力學(xué)計算和相關(guān)換算，也就是可以進(jìn)行鋼筋及混凝土變形條件的相似性創(chuàng)設(shè)。

2.2 鐵路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的抗彎性能分析

（1）抗彎可靠性分析的意義。對于鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)施工中，鋼筋混凝土的受彎構(gòu)件是非常重要的部分，受彎構(gòu)件的可靠性分析必須作為一項重要的工作加以重視。受彎構(gòu)件遭到破壞主要分為兩種形式，一種是受拉鋼筋因外力而屈服，其周邊的混凝土也因此受到了破壞。另一種是受拉鋼筋雖然沒有遭到屈服，但相應(yīng)的邊緣混凝土已經(jīng)因遭受外力而發(fā)生了損壞，不論哪種破壞形式，都對鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了抗彎可靠性的破壞。在實際的破壞性分析中，并不能準(zhǔn)確的進(jìn)行破壞形式的確定，所以本文只能結(jié)合單筋混凝土的截面結(jié)構(gòu)，對兩種破壞形式導(dǎo)致的抗彎度可靠性破壞進(jìn)行分別考慮。以容許應(yīng)力的方式來進(jìn)行鐵路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎可靠度分析。

（2）鐵路抗彎度破壞的荷載分析。對于鐵路橋梁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞，最主要的是受荷載力的影響。常見的荷載主要有恒荷載、活荷載及附加荷載等幾種形式。其中的恒荷載/活荷載數(shù)值一般在0.2-1.0之間，恒荷載/附加恒荷載值在2.0-4.0之間。通過鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗彎度及配筋率的變化關(guān)系，可以得出當(dāng)破壞形式不同時，鋼筋混凝土的指標(biāo)可靠性也會呈現(xiàn)不同的變化趨勢，詳細(xì)來說，當(dāng)鋼筋屈服遭到破壞時，鋼筋混凝土的抗彎構(gòu)件可靠性會因配筋率的提升而有所增加。而當(dāng)混凝土先遭到壓碎破壞時，鋼筋混凝土抗彎構(gòu)件的可靠性指標(biāo)卻因配筋率的提升而有所下降。從而可以得出，當(dāng)荷載條件不變的情況下，可以通過配筋率的提升來是抗彎構(gòu)件可靠性得到有效的提升。在這種情況下，由于抗彎可靠性受混凝土強度的影響比較小，可以基本上予以忽視。

3 鐵路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的抗剪性能分析

（1）鋼筋混凝土的抗剪力分析。基于鐵路橋梁鋼筋混凝土的可靠性分析還包含其抗剪可靠度。當(dāng)構(gòu)件受到外力時所出現(xiàn)的斜向裂縫，對其的抗剪能力提出了要求。當(dāng)配置中缺少腹筋就會很容易導(dǎo)致斜向裂縫，且容易出現(xiàn)剪力較大鞋面的突發(fā)性破壞而影響整體的橋梁結(jié)構(gòu)性能，這在工程領(lǐng)域也稱為剪壞。從相關(guān)的配筋率及抗剪承載力指標(biāo)分析得出，縱筋及箍筋的配筋率對鋼筋混凝土的抗剪承載力指標(biāo)影響是有差異的。

（2）從相關(guān)的分析來看，構(gòu)件抗剪承載力與剪跨呈現(xiàn)一定的反比趨勢，但對于鋼筋混凝土的抗剪可靠性，不僅受配筋率的影響，還會受混凝土強度的影響。并且通過實際的分析還得出，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)抗剪可靠性還受到其他一些因素的影響，比如：當(dāng)構(gòu)件恒荷載和活荷載之間的比值變大時，鋼筋混凝土的抗剪可靠性也會有所提升，相反，當(dāng)期比值減小時，其抗剪可靠性指標(biāo)就會下降。要想進(jìn)行鋼筋混凝土抗剪的可靠性提升，可以通過降低剪跨比及提升混凝土強度來考慮，同時考慮到鐵路橋梁的活荷載不穩(wěn)定性，可以試單搞得進(jìn)行恒荷載的增加，來進(jìn)行恒荷載與活荷載比值的提升，從而能夠起到提升鐵路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)抗剪可靠性的作用。

4 結(jié)語

綜上所述，對于鐵路橋梁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠性來說，要從其結(jié)構(gòu)遭受破壞的兩個形式來加以分析，一方面是鋼筋先收到外力屈服，而隨著周邊的混凝土因壓力作用也會遭到破壞。另一方面，鋼筋混凝土在沒有發(fā)生屈服的情況下，混凝土因外力而發(fā)生破壞。本文結(jié)合鋼筋混凝土的彎性及剪性破壞，從抗剪和抗彎兩個角度進(jìn)行了鐵路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性分析，希望能夠為以后的工程維修和養(yǎng)護做好可靠性參考依據(jù)。

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