建筑结构与公路桥涵在混凝土结构设计上的差别_工程管理

1、建筑结构与公路桥涵在混凝土结构设计上的差别本文从规范的角度在设计方法、材料强度取值、计算公式、计算结果上说明白建筑结构与大路桥涵在混凝土结构设计上的差别。前 言1 在设计方法上的差别在建筑结构专业的混凝土结构设计规范GBJ10-89中(以下简称GBJ10-89)，采纳的是近似概率极限状态设计方法。以概率理论为基础，较完整的统计资料为依据，用结构牢靠度来衡量结构的牢靠性，按牢靠度指标来确定荷载分项系数与材料分项系数，使设计出来的不同结构，只要重要性相同，结构的牢靠度是相同的。在大路桥梁专业的大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范TJT023-85中(以下简称TJT023-85)，采纳的是半概率

2、半阅历的极限状态设计方法。虽然也采纳概率理论及结构牢靠度理论，但在设计公式中是用三个阅历系数来反映结构的平安性，即荷载平安系数、材料平安系数、结构工作条件系数。在设计中，对这种系数的差别要留意区分，不能混淆。2 材料强度取值上的差别2.1 混凝土的强度混凝土立方体抗压强度是混凝土的基本强度指标，是用标准试块在标准养护条件下养护后用标准试验方法测得的强度指标。两规范中所采纳的试块尺寸是不同的。GBJ10-89中采纳150mm立方体试块，TJT023-85中用200mm的立方体试块。GBJ10-89中，依据测得的具有95%保证率的立方体抗压极限值来确定混凝土的强度等级，一共分为十级，即C10，C1

3、5，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C60。TJT023-85中，依据测得到具有84.13%保证率的立方体抗压极限值来确定混凝土的强度等级，用混凝土标号表示，一共分为七级，即15号、20号、25号、30号、40号、50号、60号。由于所采纳的试块尺寸不同，两规范中相同数值等级的混凝土强度值是不同的，GBJ10-89的值大。如C15混凝土与15号混凝土，尽管都表示强度等级为15Mpa的混凝土，但实际强度C15混凝土比15号混凝土大。混凝土强度取值不同，这一点在设计中是要留意的。2.2 钢筋的强度两规范中，钢筋的标准强度取值是一样的，都采纳钢材的废品限制值作为取值依据。但钢

4、筋的设计强度取值不一样，GBJ10-89中以标准强度值除以材料分项系数作为取值依据，而TJT023-85中设计强度取值与标准强度取值是一样的。这样，相同的钢筋等级，TJT023-85中钢筋的设计强度取值大。3 荷载取值的差别两规范中荷载分类与取值都有明确的规定，不简单混淆。在荷载效应组合中有一点差别，应留意。GBJ10-89中，荷载效应组合时，既有荷载分项系数，又有荷载组合系数，要区分开来。TJT023-85中只有荷载分项系数。4 构件计算的差别两规范中在构件计算上，尽管依据的原理、计算假定、计算模型基本全都，但计算公式、计算结果是有较大差别的。构件计算是关系到设计结果的最重要的一环，值得重视

5、。限于篇幅，只以正截面受弯和斜截面受剪强度计算为例看计算上的差别。4.1 正截面受弯强度计算两规范在计算假定上就有差别。混凝土极限压应变取值，TJT023-85中为u=0.003GBJ10-89中u=0.0033。在等效矩形应力图形中，TJT023-85取=Rax=0.9x。GBJ10-89中取=1.1fcx=0.8x。由于u取值不同，两规范中混凝土界限受压区高度有些差别。从混凝土极限压应变、等效矩形应力图形的差别上可以看出，两规范中平安储备是不同的。TJT023-85的平安储备大。下面用算例来说明这一问题。有矩形截面梁，截面尺寸为250mm×500mm20号混凝土，级钢筋。计算截面

6、处计算弯矩为Mj=15KN.m试进行配筋计算。4.1.1先按TJT023-85计算。已知20号混凝土抗压强度设计值Ra=11MpaII级钢筋抗拉强度设计值Rg=340Mpa混凝土相对界限受压区高度jg=0.55，材料平安系数c=s=1.25。(1)求混凝土受压区高度x先假定钢 筋按一排布置，钢筋重心到混凝土受拉边缘的距离a=40mm，则有效高度h0=(500-40)mm=460mm由得解得X=133mmjgh0=0.55×460=253mm。(2)求所需钢筋数量Ag，由RgAg=Ra·bx，得Ag= = =1076mm2(3)验算最小配筋率= = =1%min=0.1%，满

7、意规范要求。4.1.2按GBJ10-89计算C20混凝土，弯曲抗压强度设计值fcm=11Mpa，钢筋抗拉强度设计值fy=310Mpa混凝土相对界限受压区高度b=0.544(1)求X 有Mj=fcmb×(h0-)得115×106=11×250×(460- )，解得x=(1-1- )h0 =102.3mmbh0=0.544×460=250.2mm满意要求4.1.3 受弯构件斜截面强度计算在斜截面强度计算中，两规范都是依据斜截面发生剪压破坏时的受力特征和试验资料所制定的。但两规范在计算公式表述上及计算结果上都有较大的差别。TJT023-85中，斜截面

8、强度计算公式为：QjQu=Qhk+QW，其中Qhk=0.0349bh0(2+p) R kRgk，Qw=0.06RgwAwsin，式中Qj：依据荷载组合得出的通过斜截面顶端正截面内的最大剪力，即计算剪力，单位为KN;Qhk：混凝土和箍筋的综合抗剪承载力(KN);Qw：弯起钢筋承受的剪力(KN);b：通过斜截面受压区顶端截面上的腹板厚度(cm);h0：通过斜截面受压区顶端截面上的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离(cm);k：箍筋配筋率k=nk·ak/(b·s);Rgk：箍筋的抗拉设计强度(Mpa)，设计时不得采纳大于340Mpa：R：混凝土标号(Mpa);p斜截面

9、内纵向受拉主筋的配筋率，p=100，=Ag/bh0当p3.5时，取p=3.5;Rgw：弯起钢筋的抗拉设计强度(Mpa);Aw在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋纵截面面积(cm2);：弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。公式的适用条件也是采纳上限值和下限值来保证。上限值要求截面最小尺寸满意V0.25fcbh0 当为薄腹梁，V0.2fcbh0 。满意下限值V=0.07 fbh0，可按构造要求配置箍筋。从上述公式中，可以看出，公式的表达形式不同，各物理量的单位也不同。下面以实际例子看看计算结果上的差别。已知T形截面简支梁，25号混凝土，纵筋采纳II级钢筋，箍筋采纳I级钢筋，计算截面的计算剪力为416.27KN受拉区有232的纵筋，爱护层厚30mm。进行腹筋设计。下表是依据两规范进行的计算比较。TJT023-85中，对斜截面抗剪计算，要求弯起钢筋担当40%的计算剪力，混凝土与箍筋共同担当60%的计算剪力。另依据规范对计算剪力的定义，TJT023-85中的计算剪力与GBJ10-89中的设计剪力是全都的。所以在GBJ10-89计算中，也