中外混凝土設(shè)計(jì)荷載及抗力計(jì)算的比較

董春霞

（天津城市建設(shè)管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300401）

1 設(shè)計(jì)方法

橋梁結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)通常采用極限狀態(tài)方程來描述，具體原理相似，各國標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)規(guī)定相差很大，不等式左邊為荷載設(shè)計(jì)值，右邊為材料抗力設(shè)計(jì)值：

1.1 中國：

SGK，SQK，RK—永久荷載效應(yīng)、可變荷載效應(yīng)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的標(biāo)準(zhǔn)值。

，，—永久荷載效應(yīng)、可變荷載效應(yīng)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的分項(xiàng)系數(shù)。

1.2 美國

wu—荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值；

Rn—為結(jié)構(gòu)抗力標(biāo)準(zhǔn)值，由材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算確定；

φ—結(jié)構(gòu)抗力折減系數(shù)。

2 荷載效應(yīng)比較

荷載分項(xiàng)系數(shù)比較見表1。

表1 恒、活載分項(xiàng)系數(shù)[2]

設(shè)計(jì)荷載主要為活載不同車道折減系數(shù)見表2.

表2 車道折減系數(shù)

3 結(jié)構(gòu)抗力的比較

表3 ACI318-99 名義承載力折減系數(shù)【2】

4 算例

橋梁橫斷面如圖1所示，計(jì)算跨徑l=19.5m，T 梁的預(yù)制長度20m，車道寬9m，人行道寬1.0m，整橋每跨采用5 根預(yù)制的鋼筋混凝土T 梁，主梁的截面形式如圖4.1 所示，設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級，不計(jì)人群荷載，混凝土C40，鋼筋HRB400。

圖1 主梁的截面形式（單位cm）

4.1 彎矩效應(yīng)計(jì)算

彎矩效應(yīng)計(jì)算對比見表4。

表4 中美兩國荷載及效應(yīng)計(jì)算比較

4.2 正截面計(jì)算

中、美極限狀態(tài)法正截面的計(jì)算如圖 2。根據(jù)文獻(xiàn)[4]混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度=18.4N/mm2,

圖2 正截而受彎承載力計(jì)算簡圖【2】

中國規(guī)范計(jì)算：得x=49.28mm，As=7124.5。按美國規(guī)范ACI318-99[2]計(jì)算

得x=43.03 mm，

5 結(jié)論

可見美國ACI-99 計(jì)算出的受壓高度偏小，鋼筋量為國內(nèi)2004 規(guī)范的1.1 倍。由于我國規(guī)范規(guī)定的車輛荷載安全系數(shù)為1.40，低于美國的1.75，且我國規(guī)范規(guī)定的材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度定的較高，造成總體的橋梁設(shè)計(jì)承載能力僅約為美國的80%。

此外，對于軸心受壓構(gòu)件,美國規(guī)范中受壓承載力的折減系數(shù)小于中國規(guī)范；隨著受力狀態(tài)由大偏心受壓向小偏心受壓過渡，美國規(guī)范抗力折減系數(shù)的變化與構(gòu)件受力破壞特征有關(guān)，調(diào)整荷載安全儲備比中國規(guī)范更靈活。