新旧规范对比公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.ppt
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1、现行公路桥梁标准规范,2004.6.28发布 2004.10.1实施,长安大学 2011,解 读,桥涵新规范,解读,1、制订04钢混规范的原则2、04钢混规范的总则解读3、04规范与85规范的比较4、04规范的特点,2004.6.28发布 2004.10.1实施,长安大学公路学院,制订原则,1、制订04钢混规范的原则,作为制订04规范的指导性文件,表明已将85规范的“经验极限状态设计法”改为04规范的“概率极限状态设计法”统一标准按可靠性理论进行编制,它与国标标准化组织第98技术委员会主持制定的国际标准ISO/DIS 2394较为贴近,该标准是目前通用于国际的唯一具有普遍意义的标准ISO/DI
2、S 2394.General Principles on Reliability for StructuresS.1998.,公路工程结构可靠度设计统一标准GB/T50283-1999,七方面解释:1、规范采用的混凝土立方体强度标准值以及结构构件中的混凝土强度标准值,系按统一标准给出的概率分布函数的0.05分位值确定的。0.05分位值是国际通用的强度取值原则 2、规范确定的材料强度设计值及其相关的分项系数,经分析符合统一标准规定的目标可靠指标,1、制订04钢混规范的原则,3、04规范将公路桥梁结构设计分为三个安全等级,这三个安全等级相应的结构重要性系数直接录自统一标准的规定。可靠度分析表明,在
3、荷载系数和材料系数已明确的情况下,按这三个系数计算的各种受力构件的可靠指标平均值与统一标准规定的目标可靠指标相近4、按04规范进行承载能力极限状态设计时,荷载的分项系数及作用(或荷载)的组合系数将采用统一标准的规定值,1、制订04钢混规范的原则,5、04规范明确确定了桥梁设计应分为:持久状况、短暂状况和偶然状况三个设计状况。持久状况必须进行承载能力和正常使用两种极限状态设计;短暂状况一般只作承载能力极限状态设计,必要时才作正常使用极限状态设计;偶然状况要求作承载能力极限状态设计,不考虑正常使用极限状态设计。这些也都是统一标准的要求,1、制订04钢混规范的原则,6、按照统一标准,04规范规定了在
4、正常使用极限状态设计时,作用(或荷载)取用短期效应组合(频遇值效应组合)和长期效应组合(准永久值效应组合),可变作用(或荷载)的频遇值和准永久值在公路桥涵设计通用规范中均有规定,1、制订04钢混规范的原则,2004.6.28发布 2004.10.1实施,7、04规范承载能力极限状态设计的设计表达式采用以设计值来表达基本设计参数,作用(或荷载)和材料均采用设计值,它们的分项系数均已包含其中。表达式中突出了主导作用(或荷载),其他作用(或荷载)则以组合系数予以折减。这都是统一标准推荐采用的形式之一,1、制订04钢混规范的原则,总则解读,2、04钢混规范的总则解读,1设计基准期:明确04规范以概率理
5、论为基础的极限状态设计原则,采用设计基准期为100年2耐久性设计:规定公路桥涵应根据其所处环境条件进行耐久性设计。给出结构混凝土耐久性基本要求的有关具体指标。提出位处类(海水环境)或类(受人为或自然侵蚀性物质影响的环境)环境的桥梁,当耐久性确实需要时,其主要受拉钢筋可配置环氧树脂涂层钢筋;预应力钢筋、锚具及连接器也应采取专门防护措施,3抗冻和抗渗 提出结构混凝土的抗冻和抗渗要求,规定抗冻和抗渗等级选用标准4对桥梁结构的设计、施工、使用和维护作出原则性要求,2、04钢混规范的总则解读,比较分析,1、混凝土标准试件尺寸 2、普通钢筋 3、预应力钢筋,材料方面,JTJ 023-85,JTG D62-
6、2004,比较分析,3、04规范与85规范的比较-材料方面,1、混凝土标准试件尺寸,85,04,85规范:边长为200mm,其标准值称为“混凝土标号”,保证率为85%,04规范:边长为150mm,称为“混凝土强度等级”,保证率为95%,表明:在同一批混凝土中,04规范混凝土强度标准值比85规范的低,也即04规范对混凝土质量的要求提高了,目的在于与国际标准接轨,也与国内其他规范统一 混凝土强度等级增加到C80,C50以下为普通强度混凝土,C50及以上为高强度混凝土,200mm,150mm,3、04规范与85规范的比较-材料方面,2、普通钢筋 04规范:相当于85规范:光圆钢筋 R235 级钢筋
7、带肋钢筋 HRB335 级钢筋 HRB400、KL400 级钢筋 这4种钢筋及其强度标准值均取自最新现行国家标准,保证率不小于95%。85规范中凡现行国家标准已取消的钢筋如级钢筋、5号钢钢筋,04规范均未保留 04规范还规定采用环氧树脂涂层钢筋,以便必要时使带裂缝的构件避免或减轻钢筋被锈蚀。环氧树脂涂层钢筋已有行业标准JG3042-1997,3、04规范与85规范的比较-材料方面,3、预应力钢筋 以钢绞线和钢丝为主:钢绞线:二股、三股和七股三种 钢 丝:消除应力的光面钢丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕钢丝 它们及其强度标准值都摘自最新相关现行国家标准。钢绞线和钢丝的品种和规格比原85规范有所增加。去掉
8、85规范中的冷拉钢筋和冷拔低碳钢丝,但考虑冷拉级钢筋可能尚有库存,在条文说明中给出它的设计参数 04规范还顾及以往实际工程情况,列出了精轧螺纹钢筋作为预应力钢筋,但仅限用于中、小型构件或大跨径桥梁的竖、横向钢筋。该钢筋尚无国家标准,其抗拉强度标准值取自企业标准,桥梁计算的一般规定,JTJ 023-85,JTG D62-2004,比较分析,3、04规范与85规范的比较-桥梁计算的一般规定,1、04规范提供了箱形截面梁翼缘有效宽度的计算方法,而85规范是“如无更精确的计算方法,箱形梁也可参照T形梁的规定办理”2、规定了预应力混凝土连续梁超静定结构,在承载能力极限状态计算中应考虑由预加应力引起的次效
9、应3、为验算变高度预应力混凝土梁斜截面抗裂的需要,04规范补充了该类梁考虑弯矩和轴向力引起的附加剪应力的计算方法,列于附录B中4、有关拱桥的计算,增加了桁架拱、刚架拱、系杆拱内容及拱轴线选择、活载横向不均匀分布、拱上建筑排架和横梁计算等规定,承载能力极限状态计算 1、增加的内容2、基本假定3、受弯构件斜截面抗剪强度计算4、受压构件5、钢筋混凝土受扭构件6、受冲切构件7、局部承压承载力,JTJ 023-85,JTG D62-2004,比较分析,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,1、增加的内容(1)连续梁和悬臂梁斜截面抗剪承载力计算(2)普通钢筋沿截面腹部均匀配置的钢筋混凝土偏心
10、 受压构件的正截面抗压承载力计算(3)钢筋混凝土双向偏心受压构件的正截面承载力计 算(4)T形、I形、箱形截面钢筋混凝土构件(矩形截面 85规范已有)的抗弯剪扭的承载力计算(5)混凝土板抗冲切承载力计算,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,2、基本假定 与85规范大致相同,参数应用上有所变化,表现在:(1)仍维持平截面假定,但受压区混凝土的极限压应变,85取;04对普通强度混凝土取,高强度混凝土C50-C80取,中值内插(2)受压区混凝土应力图形仍维持等效矩形应力块,但矩形应力图形高度与实际受压区高度之比,85规范对钢筋混凝土构件取=0.9;对预应力混凝土构件取=0.8;04规
11、范对普通强度混凝土取=0.8,高强度混凝土C50-C80取,中间按直线内插求得,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,3、受弯构件斜截面抗剪强度计算(04规范5.2.6-5.2.8)04规范将85规范预应力混凝土简支梁的两项和(混凝土和箍筋分别抗剪)公式改为两项积(混凝土和箍筋共同抗剪)公式,以便与钢筋混凝土的计算公式统一。此外,在计算表达式中作了如下改动:(1)85规范考虑了纵向钢筋的抗剪作用,但与国内外有关资料比较,其抗剪贡献率过大。04规范适当予以降低,具体做法就是将公式中的(2+p)改为(2+0.6p)(2)04规范考虑了梁的受压翼缘对抗剪承载力的有利因素,采用提高系数,
12、与试验数据比较,提高系数是偏于安全的,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,(3)04规范增加了连续梁的抗剪计算,在连续梁中间支点梁段由于出现正负弯矩区段,其抗剪承载力要降低,04规范根据试验资料取异号弯矩影响系数(4)考虑预应力对抗剪承载力的提高,按原苏联建筑法规2.03.01-84,04规范取提高系数。85规范未加考虑。但对允许出现裂缝的预应力混凝土梁,构件达到承载力时预加应力有可能消失,或当梁内钢筋的合力对截面引起的弯矩与外弯矩的方向相同时,预加应力不能充分发挥轴压作用,这两种情况取,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,4、受压构件(04规范5.3)(1)轴
13、心受压构件 钢筋混凝土两种轴心受压构件仍保留85规范的计算公式,但公式前面的系数由85规范的0.95改为0.9,适当提高其安全度。对配置螺旋式间接钢筋的轴压构件,其套箍系数85规范取。但试验表明,螺旋箍筋对高强度混凝土的约束效果不如对普通强度混凝土,04规范适当降低套箍系数,参照有关资料,对C55、C60、C65、C70,分别取、1.90、1.85、1.80,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,(2)圆截面偏心受压构件 对85规范圆截面偏心受压构件进行简化处理,减少附表的篇幅。经简化后构件承载力的计算值比85规范平均提高1.3%。另外,给出了计算承载力的诺谟图,扩展了计算途径,
14、3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,(3)偏心受压构件的偏心距增大系数 85规范是按弹性稳定理论推导出来的,它本来适用于钢压杆,为了使其也适用于钢筋混凝土构件,将 公式中按欧拉公式计算所得的临界荷载,用钢筋混凝土偏压构件截面刚度加以修正。由于钢筋混凝土构件系非均匀性材料,且出现裂缝,目前国际上一般不采用弹性稳定理论来求解。04规范参照工民建的研究资料按极限转动曲率法求得 值,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,(4)钢筋混凝土双向偏心受压构件承载力 04规范列出的钢筋混凝土双向偏心受压构件承载力的计算公式,是尼克丁根据材料力学方法按单向偏心受压构件推导的近似公式
15、,国内外规范普遍采用,只适用于正截面承载力的验算,不适用设计,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,5、钢筋混凝土受扭构件(04规范5.5)85规范只给出矩形截面构件的计算公式,是假定破坏裂缝与构件纵轴线成45角推演出来的,且不考虑混凝土的抗扭作用 04规范按变角度空间桁架理论(斜弯曲理论)建立抗扭承载力计算公式,破坏裂缝倾斜角也非仅45,同时也考虑了混凝土的抗扭作用。在抗扭构件中,矩形截面是其基本单元体,04规范还把抗扭构件计算扩展到T形、I形和箱形截面构件,85规范,04规范,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,6、受冲切构件(04规范5.6)04规范新增了受
16、冲切构件的承载力计算,计算式中考虑了板厚效应和预应力效应,具体取值引自有关规范和试验资料,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,7、局部承压承载力(04规范5.7)与85规范比较有以下三方面变化:(1)为了与国内规范的计算模式保持一致,以便于比较,将85规范按劈裂拉力理论建立的局压公式改为04规范按套箍理论建立的局压公式。在锚下混凝土抗裂计算中,考虑高强度素混凝土的开裂荷载与极限荷载力的比值要比普通强度素混凝土低较多,为了防止开裂,用混凝土局部承压修正系数 来限制高强度混凝土局部承压应力,使混凝土局部承压强度的提高随混凝土强度等级增大而相对降低,3、04规范与85规范的比较-承载
17、能力极限状态计算,(2)85规范在计算混凝土局部承压提高系数 时,规定对有预留孔道的局部承压要扣除孔道面积,这样,将造成扣除孔道的 比不扣孔道的 值反而加大了,而根据国内外试验资料,开孔试件的 比不开孔试件的 平均降低13.4%-15%。04规范规定在计算 值时,局部承压面积 和计算底面积 均不扣除孔洞面积,3、04规范与85规范的比较-承载能力极限状态计算,(3)85规范规定,局部承压承载力计算公式中由等号右边第二项钢筋承担的承载力不得超过第一项由混凝土承担的承载力的50%,这是因为试验表明,局部承压区间接钢筋配置过多,当局压区达到承载能力时,其局压垫板会产生过大下沉。按照85规范局压强度计
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