基于新旧桥规的预应力混凝土T梁桥对比设计文献综述

 2022-10-31 11:10
  1. 调研报告(或文献综述):

本规范为规范和指导钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计,保障设计质量而制定的。适用于各级公路采用普通混凝土新建的钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵结构设计。本规范属于强制性规范,规定了公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土的基本要求。适用于采用硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥配置的公路桥涵实际工程中大量使用的普通混凝土、新建的钢筋混凝土及预应力混凝土结构的设计,不适用于特种混凝土如轻质混凝土桥涵结构的设计。

本次修订删除了相关已经定义了的常用术语,如原规范中有关可靠度、作用及作用组合等方面的术语;补充了本规范涉及的混凝土结构特有的专用术语,如应力扰动区、拉压杆模型、锚固长度、混凝土保护层厚度等。符号中有关材料性能、作用及作用效应、几何参数、计算系数及其他几部分列出,这些符号的主体符号是按现行国家标准的规定采用的;当现行国家标准无统一规定时,则按习惯采用。

为有效保证桥涵结构的安全耐久,新规范补充了有关结构设计的基本要求,结构设计的内容应考虑整个结构体系和单个构件两个层次,包括结构方案,内力分析,截面设计,连接构造,耐久性即工程的特殊性能设计等。

超静定结构的作用效应与构件的抗弯刚度有关,由于混凝土的反复承受作用,Ec值有所减小;对于允许开裂的构件,I值也有所减小。在以往超静定结构作用效应分析中,由于假设截面时尚无配筋数量,钢筋混凝土超静定结构的EcI值,按1975年《公路桥涵设计规范》第4.4条乘以1/1.5。现参考铁路方面有关钢筋混凝土超静定结构计算结构变形的规定,改为乘以0.8,。至于不允许开裂的预应力混凝土构件,以往设计中EcI值不打折扣,但由于假设截面时尚无配筋数量,故不计预应力钢筋截面,I值采用混凝土毛截面惯性矩,现仍按此方格计算。这条仅适用于作用效应分析,不适用于正常使用极限状态的挠度计算。

对于受弯构件斜截面抗剪承载力验算,与原规范相比,修改了配设竖向预应力钢筋的受弯构件计算时的取值。原规范规定:当采用竖向预应力钢筋时,计算公式中的和应换以和,和分别为竖向预应力钢筋的配筋率和抗拉强度设计值。原规范的规定在计算同时配置箍筋和竖向预应力钢筋的受弯构件时,有待商榷。在本次修编中,假定极限状态下竖向预应力钢筋的应力为其抗拉强度设计值,并考虑竖向预应力钢筋的有效性,引入折减系数0.6,计算公式中的替换为( 0.6)。对于变高段梁段,一般有限元计算时已经考虑截面形心位置的变化引起的附加剪力,没有必要重复计入。本次规范修订,删除了原规范条注中有关“变高度(承托)的钢筋混凝土连续梁和悬臂梁,在变高度梁段内当考虑附加剪力影响”的规定。在计算有效高度时纵向受拉钢筋可不计已弯起钢筋。

关于预应力钢筋张拉控制应力的规定,与原规范相比变化为:体外预应力钢绞线的张拉控制应力与体外束的预应力损失、活载应力增量和使用阶段的拉应力限值密切相关。已30m、50m和75m桥梁为样本,控制体外束使用阶段的应力不超过0.60,推算得到体外束的张拉控制应力取0.68至0.71。因此,本规范规定体外预应力钢绞线的张拉控制应力取0.70。在预应力螺纹钢筋张拉时,存在钢筋断裂现象,另参考现行《混凝土结构设计规范》(GB50010),适当降低了预应力螺纹钢筋的张拉控制应力。

对于斜截面抗裂验算,无论哪类受弯构件均不希望出现斜裂缝,本规范都要求进行斜截面抗裂验算。国内外规范对混凝土主拉应力的限制大体在接近的水平上,例如,《GBJ 10-89规范》规定,严格要求不出现裂缝的构件,0.85;一般要求不出现裂缝的构件,0.95;铁路规范规定,而《桥规JTJ023-85》规定0.8 。

公路规范低于国内其他两本规范。按照上述规定,无论是铁路桥梁或是建筑结构,多年来都不曾听到有不良反应,公路桥梁一般也是正常的。但是,近年来不时传来在公路大跨径连续梁和连续刚构桥上发生斜裂缝的消息,个别桥梁甚至在施工阶段上就已发生。斜裂缝具有规律性,说明桥梁实际主拉应力已超过混凝土的极限拉应力。尽管这些斜裂缝多半是稳定的,不致引起桥梁的安全事故,但它损坏了桥梁外观,可能造成人们心理上的不安。为此,本规范根据对这些桥梁的调查分析资料,在消除或减轻可能引起病害的原因方面作些补充规定或提出更严格的规定。

参考文献:

[1] 中华人民共和国交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)[s] . 北京:人民交通出版社,2004

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