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(jiàn)的結(jié)構(gòu)主要是鋼筋混凝土形式。針對(duì)這種結(jié)構(gòu)的一些特殊性質(zhì)，必須在工程設(shè)計(jì)中對(duì)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(duì)如何提升其功能穩(wěn)定性給出了幾點(diǎn)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(jì)時(shí)，必須對(duì)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性加以重視。因?yàn)槠淞己玫目辜粜约翱箯澬裕粌H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(gè)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(duì)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(jì)形式，按照現(xiàn)有的國(guó)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(jì)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(jì)，這種假設(shè)主要是考慮與軸桿垂直的截面沒(méi)有桿件變形的影響長(zhǎng)期處于平面狀態(tài)。當(dāng)這種狀態(tài)存在時(shí)，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(shí)鋼筋和混凝土之間較強(qiáng)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(lái)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(shí)，混凝土因自身的彈塑性特點(diǎn)來(lái)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?；炷恋膽?yīng)力因其應(yīng)變性能的增加而呈現(xiàn)固定比例的增加，簡(jiǎn)化了混凝土應(yīng)力及變形的計(jì)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(shí)，因?yàn)橹挥幸恍〔糠只炷羺⑴c到實(shí)際的受力中，且受力因素相對(duì)復(fù)雜，這部分的混凝土對(duì)整體的受力影響不大，所以可以對(duì)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(jì)算也得以簡(jiǎn)化。通過(guò)選擇抗壓性能接近的兩種材料來(lái)進(jìn)行界面的組成，然后再進(jìn)行力學(xué)計(jì)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(duì)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(xiàng)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(méi)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(duì)鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了抗彎可靠性的破壞。在實(shí)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(duì)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(lái)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(duì)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(jiàn)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(guò)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(shí)，鋼筋混凝土的指標(biāo)可靠性也會(huì)呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，詳細(xì)來(lái)說(shuō)，當(dāng)鋼筋屈服遭到破壞時(shí)，鋼筋混凝土的抗彎構(gòu)件可靠性會(huì)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(shí)，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(guò)配筋率的提升來(lái)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(qiáng)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?；阼F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(shí)所出現(xiàn)的斜向裂縫，對(duì)其的抗剪能力提出了要求。當(dāng)配置中缺少腹筋就會(huì)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(duì)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(lái)看，構(gòu)件抗剪承載力與剪跨呈現(xiàn)一定的反比趨勢(shì)，但對(duì)于鋼筋混凝土的抗剪可靠性，不僅受配筋率的影響，還會(huì)受混凝土強(qiáng)度的影響。并且通過(guò)實(shí)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(shí)，鋼筋混凝土的抗剪可靠性也會(huì)有所提升，相反，當(dāng)期比值減小時(shí)，其抗剪可靠性指標(biāo)就會(huì)下降。要想進(jìn)行鋼筋混凝土抗剪的可靠性提升，可以通過(guò)降低剪跨比及提升混凝土強(qiáng)度來(lái)考慮，同時(shí)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(lái)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(yǔ)

綜上所述，對(duì)于鐵路橋梁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠性來(lái)說(shuō)，要從其結(jié)構(gòu)遭受破壞的兩個(gè)形式來(lái)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(huì)遭到破壞。另一方面，鋼筋混凝土在沒(méi)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(gè)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?yàn)橐院蟮墓こ叹S修和養(yǎng)護(hù)做好可靠性參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉秉京.橋梁混凝土耐久性設(shè)計(jì)[J].公路，2001（02）：70-74.

[2]許艷松.大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制技術(shù)[J].城市建筑，2014（01）：301.

[3]謝祖文.公路工程施工機(jī)械選擇與配套方法[J].交通世界，2012（15）：42-43.

[4]蔡學(xué)倫.如何選擇鋼板樁施工機(jī)具[J].交通世界，2013（09）：155-156.