3×22m彎橋鋼筋混凝土連續(xù)箱梁按新、老規(guī)范抗剪計算比較

張建軍

（天津市市政工程設計研究院，天津市300051）

0 前言

2004年發(fā)布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）以下簡稱新規(guī)范，與1985年發(fā)布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG 023-85）以下簡稱老規(guī)范相比，受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力的驗算有一些變化，總體來說包括以下方面：增加連續(xù)梁和懸臂梁的驗算公式；將老規(guī)范預應力混凝土簡支梁的兩項和（混凝土和箍筋分別抗剪）公式，改為與鋼筋混凝土簡支梁相同的兩項積（混凝土和箍筋共同抗剪）公式；抗剪表達式中的一些參數(shù)也有變化；另外增加了受扭構(gòu)件的剪扭、剪彎扭計算。

1 受彎構(gòu)件斜截面抗剪計算新、老規(guī)范的區(qū)別

（1）連續(xù)梁斜截面抗剪驗算

對于連續(xù)梁邊支點梁段，新規(guī)范認為其混凝土和箍筋共同抗剪的性質(zhì)與簡支梁相同，其計算按簡支梁的規(guī)定計算；對中支點梁段，則需考慮異號彎矩的影響，抗剪承載力有所降低，在新規(guī)范里這部分計算的影響是通過α1(中支點處取0.9，邊支點取1.0)來體現(xiàn)的，而在老規(guī)范里是沒有的。

（2）計算公式和計算參數(shù)的區(qū)別

為簡便起見，以下只列出新、老規(guī)范的計算公式，具體計算參數(shù)的取值及含義詳見各規(guī)范。

a.新規(guī)范受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算公式

b.老規(guī)范受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算公式

從以上新、老規(guī)范的計算公式可以發(fā)現(xiàn)新規(guī)范在計算上增加了3個影響系數(shù)，而且一些常數(shù)項的數(shù)值也有所變化，這樣可以更為靈活、科學的計算抗剪承載力。

（3）新規(guī)范和老規(guī)范在靠近支點處剪力設計值的分配上有所不同，老規(guī)范要求該處剪力設計值的40%由彎起鋼筋來承擔，剩余的60%由箍筋和混凝土來承擔；而新規(guī)范則要求箍筋和混凝土承擔的剪力設計值不小于60%，亦即不再硬性要求彎起鋼筋承擔的剪力比例。

（4）新規(guī)范考慮了預加應力對抗剪承載力的影響，認為預加應力可以提高梁的抗剪承載力，在新規(guī)范里這部分計算的影響是通過α2來體現(xiàn)的，而在老規(guī)范里則沒有考慮預加應力對計算的影響。

2 通過實例對新、老規(guī)范斜截面抗剪承載力驗算比較

以石家莊市石環(huán)公路石太高速互通式立交中的3×22m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁計算為例，來說明其計算的不同。

3×22 m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，采用單箱單室截面，C30混凝土，梁高1.4m，橋梁寬度8.25m，腹板漸變段長度2.5 m。采用橋梁博士進行縱向總體計算并得出內(nèi)力，作為抗剪驗算的依據(jù)?？缰薪孛嬉妶D1，支點截面見圖2。

計算位置分別取距離支點h/2處和腹板厚度變化處截面，剪力設計值分別為3 787 kN、1 803 kN。

腹板箍筋布置見圖3。

（1）腹板厚度變化處截面，用新、老規(guī)范對斜截面抗剪承載力驗算進行比較，以下用列表的形式分別把計算參數(shù)和結(jié)果表示出來（見表1、表2）。

表1 腹板厚度處截面新規(guī)范抗剪計算表

表2 腹板厚度處截面老規(guī)范抗剪計算表

（2）距離支點h/2處截面，用新、老規(guī)范對斜截面抗剪承載力驗算進行比較，以下用列表的形式分別把計算參數(shù)和結(jié)果表示出來（見表3、表 4）。

（3）體會

以上兩組表格是采用自編程序分別按新、老規(guī)范進行計算的結(jié)果，并且與橋梁博士和手算的結(jié)果做過對比，結(jié)果基本吻合。通過以上2組表格的對比，有以下幾點體會：

a.發(fā)現(xiàn)新規(guī)范箍筋和混凝土共同承擔的剪力承載力、彎起鋼筋承擔的剪力承載力與老規(guī)范相比均偏大一些，但相差不是很多。盡管新規(guī)范的材料強度設計值要比老規(guī)范保守許多，但由于新規(guī)范對不同部位的剪力承載力采用不同的計算影響系數(shù)，計算比較科學和切合實際。

b.在腹板厚度變化處截面，按老規(guī)范計算，彎起鋼筋的配筋量是不能滿足的，需要增加彎起鋼筋的數(shù)量才能滿足規(guī)范要求；而按照新規(guī)范來計算，由于沒有彎起鋼筋承擔剪力比例的硬性規(guī)定，箍筋和混凝土承擔的比例多一點，所以同樣的配筋按新規(guī)范計算則可以通過而老規(guī)范則通不過。

c.同樣是腹板厚度變化處截面，通過新、老規(guī)范的計算都可以發(fā)現(xiàn)，如果在此處箍筋的間距變?yōu)?00 mm的話，斜截面的抗剪承載力安全度很低（基本為1）。在此處由于腹板厚度(b)減小、箍筋肢數(shù)(Asv)減少、箍筋間距(Sv)增大，由抗剪承載力驗算公式可以看出，這三個因素對抗剪承載力都有很大的影響。在以往的設計中，很多設計者在此處都是采用200 mm間距的箍筋，個人認為上述三個因素如果同時發(fā)生變化的話，對箱梁的抗剪承載力來說是很大的一個突變，對結(jié)構(gòu)比較不利，建議在此處的箍筋間距應維持100 mm延續(xù)1.5～2m。

d.由于本聯(lián)箱梁半徑為60m，構(gòu)件受扭，所以在設計的時候按剪扭進行了計算，按彎剪計算的承載力大于按彎剪扭計算的承載力，所以在施工圖中，該箱梁的箍筋采取全梁間距100 mm布置。在這里提醒設計者在今后的設計中如果是彎橋的話，一定要注意按彎剪扭驗算其抗剪承載力，箍筋盡量采用全梁100mm間距布置。

表3 距離支點h/2處截面新規(guī)范抗剪計算表

表4 距離支點h/2處截面老規(guī)范抗剪計算表

3 橋梁博士抗剪模塊的應用

橋梁博士自升級為3.0版本以來，增加了很多功能，這里針對抗剪模塊在實際應用中容易出錯的幾個地方進行介紹，并把計算結(jié)果和以上所計算的結(jié)果進行對比。

（1）總參：在總體參數(shù)界面里一定記得輸入“計算斜裂縫位置（下緣）”這欄內(nèi)容，否則無法計算，在該例中采用“相對坐標”輸入方式，所計算位置即為腹板厚度變化處截面，其他輸入見圖4。

（2）彎起鋼筋的輸入，見圖5。

（3）alfa1的輸入：為新規(guī)范中的α1，兩x坐標間α1數(shù)值按直線內(nèi)插，這一項一定要輸入，否則無法完成計算，其輸入見圖6。

（4）計算結(jié)果見圖7。通過以下計算結(jié)果與上述按新規(guī)范自編程序計算結(jié)果的對比，可以看出兩者彎起鋼筋抗剪承載力(均為583 kN)驗算完全吻合；至于箍筋與混凝土的抗剪承載力(自編程序為1 996 kN，橋梁博士計算為1 851 kN)有所區(qū)別，是因為橋梁博士在計算時，α1是按直線內(nèi)插計算的，和我們所取的α1＝1不同，這樣造成了結(jié)果有一點差異，如果把橋梁博士計算所用α1值輸入自編程序計算的話，結(jié)果基本一致。

4 結(jié)語

總之受彎構(gòu)件、受扭構(gòu)件的斜截面抗剪承載力計算是非常重要的，而且新、老規(guī)范在計算上是有所區(qū)別的，尤其是在彎起鋼筋抗剪承載力的計算及腹板厚度變化處箍筋間距的布置上。以上是使用新規(guī)范的一點體會，供大家參考。