公路桥梁盖梁斜截面抗剪理论比较分析

贾鑫磊, 李松波

(驻马店市华中公路设计有限公司, 河南驻马店 463800)



公路桥梁盖梁斜截面抗剪理论比较分析

贾鑫磊, 李松波

(驻马店市华中公路设计有限公司, 河南驻马店 463800)

【摘要】盖梁中的深受弯构件也称短梁，其斜截面抗剪受力复杂，斜截面抗剪理论分析方法较多。文章通过分析现行规范，探讨短梁斜截面抗剪承载力的主要理论的异同，旨在讨论如何正确的进行盖梁短梁的斜截面抗剪配筋设计。

【关键词】短梁；抗剪；弯起钢筋

1盖梁短梁抗剪计算方法概述

盖梁斜截面剪切破坏的分析方法主要有极限平衡分析法、统计分析法、桁架理论、桁架-拱理论及非线性有限元分析法等。目前我国规范采用的分析方法为统计分析法。统计分析法是对大量的试验资料进行数理统计分析，通过研究各影响因素与受剪承载力的关系，建立具有一定保证率的经验公式。各混凝土设计规范对于钢筋混凝土斜截面受剪承载力的计算方法不尽相同，但对其受剪承载力的表达方式基本一致，目的是控制构件不发生脆性剪切破坏。

经研究，盖梁斜截面抗剪影响因素主要有箍筋、跨高比、剪跨比及纵向配筋率等。现行规范规定，盖梁跨径L与盖梁高度h比值(L/h)的不同，盖梁分为深梁、短梁与浅梁。具体规定为：L/h≪2的简支梁和L/h<2.5的连续梁定义为深梁；25的简支梁为浅梁。盖梁根据L/h的变化，其受力行为发生变化，其承载力计算方法也不同。建筑规范不仅考虑了跨高比的影响，也引入了剪跨比的影响，本文主要分析深受弯构件斜截面抗剪承载力计算方法的异同。

2建筑结构规范盖梁短梁抗剪计算公式

建筑结构规范中因荷载形式的不同，斜截面受剪承载力计算公式分为两种。在均布荷载作用下，斜截面抗剪承载力计算公式为：

对集中荷载作用下的深受弯构件(包括作用有多种荷载，且其中集中荷载对支座截面所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况)，其斜截面的受剪承载力应符合下列规定：

上述斜截面抗剪计算公式中包括三项，第一项为混凝土提供的抗剪承载力，第二项为竖向箍筋提供的抗剪承载力，第三项为水平抗拉钢筋提供的抗剪承载力。集中荷载作用下，公式中盖梁抗剪承载力不仅与跨高比有关，而且还与剪跨比有关。设计中配筋计算时，对于L/h<2的深梁，第二项箍筋产生的承载力不起作用，深梁斜截面抗剪承载力包括混凝土与水平抗拉钢筋共同提供，箍筋不提供抗剪承载力；对于2

3《公路桥规》短梁斜截面抗剪计算公式

《公路桥规》对于盖梁斜截面抗剪承载力按下列规定计算:

式中：ρsv为箍筋配筋率；fsv为箍筋的抗拉强度设计值；P为受拉区纵向受拉钢筋的配筋率。

公路桥规对于短梁斜截面承载力计算公式与建筑规范不同，公路桥梁对于不同材料提供的抗剪承载力采用乘积的方式。从公式可以看出，短梁斜截面承载力与混凝土强度、箍筋配筋率及水平抗拉钢筋配筋率有关，而弯起钢筋在短梁内不贡献斜截面承载力。

4两种计算方法的差异

(1)在国内外一系列规范中，建筑结构规范中根据荷载形式的不同把计算方法分为两种；而公路设计规范中的受剪承载力计算公式均与荷载形式无关，只用一套统一的公式来计算受弯构件的斜截面受剪承载力。

(2)两本规范对混凝土强度的取值不同。建筑设计规范取用混凝土抗拉设计强度值，而公路桥梁设计规范采用混凝土抗压设计强度值。

(3)建筑规范斜截面抗剪公式不仅与跨高比有关，而且与剪跨比有关，而公路桥梁规范盖梁斜截面抗剪承载力只与跨高比有关。建筑结构设计规范认为，在集中荷载作用下，盖梁斜截面抗剪承载力影响因素主要为剪跨比，剪跨比过小，对于短梁及浅梁都有发生斜压破坏的可能，抗剪承载力随剪跨比增大而下降。

通过对算例分析，找出两种不同计算方法的结果差异。某桥桥台盖梁高1.2 m、宽1.6 m，下部采用三柱式结构，柱间距为4.2 m。盖梁采用C30混凝土，箍筋间距为10 cm，箍筋直径12 mm，水平纵向钢筋直径为25 mm，共10根。配筋率为0.4%，水平抗拉钢筋配筋率为0.5%，箍筋及水平抗拉钢筋强度设计值为330 MPa。盖梁荷载采用均布荷载，采用两种不同的计算公式计算，结果见表1。

表1　短梁承载力计算结果对比

从计算结果看出，两种计算方法结果接近，相差不大，但建筑规范公式表达的更为清晰，而且综合了深梁与短梁的两种情况的计算公式；而公路规范采用乘积的形式，概念模糊，仅适用于短梁斜截面抗剪分析。

5总结

以上探讨了目前现行规范盖梁斜截面承载力的计算公式，旨在对桥梁盖梁配筋计算起到一定的帮助。目前桥梁设计中，经常将浅梁抗剪理论用到短梁内，在短梁内配置大量弯起钢筋抗剪。上述理论公式表明，短梁内配置弯起钢筋不起抗剪作用，而对短梁斜截面抗剪作用最大的就是混凝土与竖向箍筋。通过提高短梁混凝土强度与竖向箍筋均能增加短梁斜截面抗剪能力，但通过增大宽度与高度则更有效的提高短梁的斜截面抗剪能力。

[作者简介]贾鑫磊(1980～),男，硕士研究生，工程师，从事桥梁设计工作；李松波(1981～),男，本科，工程师，从事桥梁设计工作。

【中图分类号】TU311

【文献标志码】A

[定稿日期]2015-12-21