A類預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆梁在新老規(guī)范軟件計(jì)算中的差異比較

劉永龍 汪安強(qiáng)

（1.浙江工業(yè)大學(xué)工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，浙江杭州 310000；2.浙江潤浩城市建設(shè)設(shè)計(jì)有限公司，浙江杭州 310000）

《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JTG 3362-2018》（簡稱《18混規(guī)》）于2018年7月16日正式發(fā)布，與《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JTG 62-2004》（簡稱《04混規(guī)》）相比，的主要修訂內(nèi)容包括[1-3]：調(diào)整了混凝土橋涵用鋼筋等級；增加了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求；強(qiáng)化了混凝土橋涵耐久性設(shè)計(jì)要求；補(bǔ)充了混凝土箱梁抗傾覆驗(yàn)算要求、針對復(fù)雜橋梁的使用精細(xì)化分析方法、體外預(yù)應(yīng)力橋梁設(shè)計(jì)方法、混凝土橋梁應(yīng)力擾動(dòng)區(qū)設(shè)計(jì)方法；調(diào)整了圓形截面受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算方法；增加了不同邊界條件下確定受壓構(gòu)件計(jì)算長度系數(shù)的計(jì)算公式；調(diào)整了鋼筋混凝土及B類預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度計(jì)算方法；補(bǔ)充調(diào)整了構(gòu)造設(shè)計(jì)要求。

1.分析對象的基本情況

1.1 結(jié)構(gòu)情況

本次計(jì)算對比分析對象為一聯(lián)4m×30m等高梁，標(biāo)準(zhǔn)寬度為26.0m，橫斷面采用斜腹板單箱三室斷面，標(biāo)準(zhǔn)斷面梁高為2.0m。其中頂板厚度為28cm；底板厚度為25cm；腹板厚度為50cm～80cm；懸臂端部厚20cm，根部厚60cm，標(biāo)準(zhǔn)懸臂長3.9m，標(biāo)準(zhǔn)跨徑端橫梁厚2.0m，中橫梁厚2.5m，見圖1。

圖1 構(gòu)造描述

1.2 計(jì)算荷載情況

（1）恒載。

恒載：箱梁結(jié)構(gòu)自重，混凝土容重取26kN/m3；

橋面鋪裝：瀝青混凝土容重取24kN/m3，防撞欄混凝土容重取26kN/m3，同時(shí)考慮防拋網(wǎng)、聲屏障及路燈（含基座）荷載等；

二期恒載合計(jì)：24.5×0.1×24+25×0.08×25+19.2×2+8.32=155.5kN/m。

（2）活載。車道荷載：城—A級，活載按車道實(shí)際位置加載，按橋面寬度共布置6車道；參照《公路橋涵通用規(guī)范》JTG D60-2015計(jì)算車道橫向、縱向折減系數(shù)和沖擊系數(shù)。

（3）非線性溫度。主梁非線性溫度參照《公路橋涵通用規(guī)范》JTG D60-2015，橋面鋪裝按10cm 瀝青混凝土計(jì)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(chǔ)沉降。各墩位置考慮10mm沉降。

（5）整體溫度。整體升溫25℃，整體降溫-25℃。

（6）預(yù)應(yīng)力?？v向鋼束張拉控制應(yīng)力：1395.0 MPa。

（7）沖擊系數(shù)。沖擊系數(shù)的計(jì)算，參考規(guī)范（JTG D60-2015）第 4.3.2。

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

2.新老規(guī)范的對比分析

2.1 《04混規(guī)》中對A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的描述

根據(jù)《04混規(guī)》6.3.1中預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行正截面和斜截面抗裂驗(yàn)算：

（1）正截面抗裂應(yīng)對構(gòu)件正截面混凝土的拉應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算，并應(yīng)符合下列要求：

（2）斜截面抗裂應(yīng)對構(gòu)件斜截面混凝土的主拉應(yīng)力σtp進(jìn)行驗(yàn)算，并應(yīng)符合下列要求：

2.2 《18混規(guī)》中對A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的描述

根據(jù)《18混規(guī)》6.3.1中預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行正截面和斜截面抗裂驗(yàn)算：

（1）正截面混凝土拉應(yīng)力應(yīng)符合下列要求：

（2）斜截面混凝土主拉應(yīng)力σtp應(yīng)符合下列要求：

綜上對比，新老規(guī)范在對應(yīng)力指標(biāo)的控制并沒有增大或者降低，從理論上得出計(jì)算結(jié)果不存在差異。

3.計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果對比分析

本人分別通過橋博3.3和Midas2020對4m×30m預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁進(jìn)行計(jì)算，在各種荷載和邊界條件基本一致的情況下得出結(jié)果如下：

3.1 正截面抗裂驗(yàn)算

在橋博3.3軟件計(jì)算下，最不利位置截面正應(yīng)力沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，為+0.23MPa，如圖2所示。

圖2 使用階段正截面抗裂驗(yàn)算包絡(luò)圖（橋博3.3）

在Midas2020軟件計(jì)算下，最不利位置截面正應(yīng)力沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，為+0.26MPa，如圖3所示。

圖3 使用階段正截面頂?shù)装蹇沽羊?yàn)算包絡(luò)圖（Midas2020）

3.2 斜截面抗裂驗(yàn)算

在橋博3.3軟件計(jì)算下，最不利位置斜截面拉應(yīng)力為-1.32MPa，如圖4所示。

圖4 使用階段斜截面抗裂驗(yàn)算包絡(luò)圖（橋博3.3）

在Midas2020軟件計(jì)算下，最不利位置斜截面拉應(yīng)力為-1.31MPa，如圖5所示。

圖5 使用階段斜截面抗裂驗(yàn)算包絡(luò)圖（Midas2020）

3.3 對比分析結(jié)論

在使用階段正截面應(yīng)力和斜截面主拉應(yīng)力上對比，橋博和Midas的計(jì)算結(jié)果基本一致，數(shù)據(jù)規(guī)律也基本相符，新舊規(guī)范在這2個(gè)重要指標(biāo)上基本無差異。

4.結(jié)語

在力學(xué)發(fā)展的幾百年近代歷史中，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的發(fā)展越發(fā)的成熟，理論計(jì)算和實(shí)際使用的結(jié)果越發(fā)相符?！?4混規(guī)》自執(zhí)行以來，指導(dǎo)了中國橋梁等結(jié)構(gòu)的建設(shè)十余年，在指導(dǎo)橋涵設(shè)計(jì)中有不可撼動(dòng)的地位，根據(jù)歷年的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，《04混規(guī)》有效地保證了工程的使用質(zhì)量。隨著《18混規(guī)》的執(zhí)行，是在原有規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)行了更加細(xì)致的精細(xì)化分析，對極限狀態(tài)的承載能力、抗傾覆穩(wěn)定性和普通鋼筋裂縫的計(jì)算有所加強(qiáng)。但通過這是計(jì)算實(shí)例的分析，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的應(yīng)力結(jié)果并沒有多大的差異，所以已經(jīng)建設(shè)完成的橋梁或者經(jīng)過舊規(guī)范軟件計(jì)算的橋梁結(jié)構(gòu)，是能夠經(jīng)得起新規(guī)范考驗(yàn)的。