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、对公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范若干问题的探讨,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004(以下简称桥规JTG D62)己颁实行了三年,设计单位在使用过程中发现和反映了一些疑难问题。现仅就其中某些带共性的问题,谈一下自己的看法,与桥梁界同行商榷探讨。,一、配有竖向预应力筋的预应力混凝土受弯构件斜截面抗剪承载力计算方法,桥规条规定,矩形T形和工截面受弯构件,当配置箍筋和弯起钢筋时,其斜截面抗剪承载力计算应符合下列规定:,(1-1),其中:混凝土和箍筋共同的抗剪承载力,(kN)(1-2),普通弯起钢筋的抗剪承载力,(kN)(1-3),预应力弯起钢筋的抗剪承载力,(k
2、N)(1-4),式中:,异号弯矩影响系数,计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时,计算连续和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时,;,预应力提高系数,对钢筋混凝土受弯构件,;对预应力混凝土受弯构件,;但当由钢筋合力引起的截面弯矩与外弯矩的方向相同时,或允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件,取;,受压翼缘影响系数,取;,斜截面受压端截面处,矩形截面宽度或T形和I形截面腹板宽度(mm);,斜截面受压端正截面的有效高度,自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离(mm);,斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率,当,p2.5时,取p=2.5;,边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值(Mpa),即为混凝土
3、强度等级;,斜截面内箍筋配筋率,;,箍筋抗拉强度设计值(MPa);,斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积(mm2);,斜截面内箍筋的间距(mm);,斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋的截面面积(mm2);,普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋(在斜截面受压端正截面处)的切线与水平线的夹角;,普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋抗拉强度设计,对于配有竖向预应力筋的预应力混凝土受弯构,进行斜截面抗剪承载力计算时,桥规注(1)规定,可将计算 的计算公式(1-2)中的箍筋配筋率 和抗拉强度设计值,以竖向预应力筋配筋率 和抗拉强度设计值 代替。这样规定的实质是将竖向预应力钢筋的作用视为箍筋一样处
4、理。,在实际工程中,通常的作法是采用竖向预应力钢筋时,也还要配置一定数量的箍筋,箍筋和竖向预应力筋两者怎么替换?,笔者认为箍筋和竖向预应力筋的作用机理是不同的,两者不能互相替换对于同时配有竖向预应力筋和箍筋的情况,建议将竖向预应力钢筋的抗剪承载力单独计算。这样,斜截面抗剪承载力计算的基本方程(.1-1)可改为下形式:(1-5),式中,为与斜截面相交的竖向预应力钢筋的抗剪承载力,其数值可按下式计算:(1-6)式中,0.75为考虑竖向预应力钢筋应力不均匀分布的影 响系数;为与斜裂缝相交的竖向预应力钢筋的截面面积(mm2);为竖向预应力钢筋的抗拉强度设计值(MPa)。,二 使用阶段应力验算时荷载效用
5、组合的探讨,桥规和条规定,使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力预应力钢筋的拉应力和斜截面的主压应力,应符合下列规定:,1 受压区混凝士的最大压应力 0.5fck2 预应力钢筋的拉应力 0.65 fpk 0.8fpk算3 混凝土最大主压应力,很多设计单位反映,在使用阶段应力验算中若考虑温度作用等多种可变作用效应组合,很难满足规范规定的上述应力限值要求,使用阶段应力验算应以那种效应组合控制设计?,预应力混凝土使用阶段的应力验算做承载能力极限状态的补充,应考虑结构上可能同时出现的作用(或荷载),取其最不利效应组合进行计算,并应考虑多种可变作用(或荷载)效应组合的影响。例如,在预应力连续箱
6、梁使用阶段应力计算时,除了考虑车辆荷载和人群荷载等可变荷载作用的基本组合情况外,通常还要考虑车辆荷载,人群荷载,温度作用,支座不均匀沉陷等多种可变作用(或荷载)效应组合。,在使用阶段应力验算中如何考虑不同作用(或荷载)效应组合的影响,新老规范的处理方法是不同的,众所周知,老规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ023-85(以下简称桥规JTJ023-85)规定的使用阶段应力限值,是按不同荷载组合情况分别列出的,即应符合下列规定:,荷载组合,;荷载组合或,。(式中 相当于)。荷载组合或,对钢绞线、钢丝,;对冷拉粗钢筋,。,桥规JTJ023-85中的荷载组合,系指基本可变荷载(平板挂车
7、或履带车除外)的一种或几种与永久荷载的一种或几种与其他可变荷载的一种或几种相组合的情况;桥规JTJ023在计算预应力混凝土构件使用阶段应力时,将荷载组合或作用下的混凝土最大压应力限值提高12%,预应力钢筋最大拉应力限值提高10.7%。这样处理粗略地反应了多种可变荷载组合作用的影响。,桥规JTG D62给出的使用阶段应力限值,不再区分作用(或荷载)效应组合情况,采用了相同的数值。这一限值相当于桥规JTJ023-85荷载组合I的水平。换句话说,在进行预应力混凝土梁使用阶段应力验算时,如何考虑多种可变作用(或荷载)效应组合的影响,在桥规JTG D62中没有更明确的规定。这样,势必造成参与组合的可变作
8、用(或荷载)项目越多,计算应力越大,显然以这种多项效应组合的最大应力控制设计是不合理的。,笔者建议:在预应力混凝土受弯构件使用阶段应力验算中,引入作用(或荷载)效应组合系数c,考虑多种可变作用(或荷载)效应组合的影响。作用(或荷载)效应组合系数c,可参照公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004给出的承载能力极限状态计算的基本组合中的规定取值。,这样,用于使用阶段应力验算时,作用(或荷载)效应组合标准值可表达为下列形式:(2-1),式中 Sk 使用阶段作用基本组合的效应组合标准值;SGik 第i个永久作用效应的标准值;SQ1k 汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的标 准值;SQjk 在作用
9、效应组合中,除汽车荷载效应(含汽车 冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效 应的标准值;,c 在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击 力、离心力)外的其他可变作用效应的组合系:当永久作用与汽车荷载和人群荷载(或其他一种 可变作用)组合时,人群荷载(或其他一种可变作 用)的组合系数取c=0.8;当除汽车荷载(含汽 车冲击力、离心力)外尚有两种其他可变作用参 与组合时,其组合系数取c=0.70;尚有三种 可变作用参与组合时,其组合系数取c=0.60;尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时,取c=0.50。,例如:除汽车荷载效应外,只有一种可变作用参与组合,取c=0.8 除汽车荷载效应外,尚有
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