新规范下上海标准小箱梁的适用性分析

周宝龙 （上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海 200235）

0 前言

上海市城乡建设和交通委员会于2011年9月颁布了上海市建筑标准设计《简支预应力混凝土小箱梁》（DBJT08-115-2011），目前其采用的规范大部分已经更新，比如《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）（下文简称旧通规） 已更新为（JTG D60-2015）（下文简称新通规）；《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）（下文简称旧混规）已更新为（JTG 3362-2018）（下文简称新混规）；《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81-2006）（下文简称旧安规） 已更新为（JTG D81-2017）（下文简称新安规）。其中对于荷载（尤其是活载）、荷载组合、汽车横向碰撞荷载的规定均有所调整，而图集还未及时修编，对于本图集是否还能满足现行规范的要求并不明确，基于此原因，本文略做先行对比验证并提供结论，可为标准图集的选用提供参考依据。

1 规范主要修改内容

1.1 活载

相比旧通规，新通规对于公路-I级的车道荷载集中荷载Pk的取值有所调整。

调整的是50m跨径以下的车道荷载的集中荷载，此调整对于小跨径梁影响较大。

1.2 荷载组合

基本组合的效应设计值：

1.3 碰撞荷载

《公路交通安全设施设计规范》中对于桥梁护栏所受的横向汽车碰撞荷载的规定见下表。

桥梁护栏所受碰撞荷载 表1

对于碰撞荷载的总大小基本无调整，调整最大的是碰撞荷载的分布宽度。对于小箱梁来说，本条调整直接影响边梁的悬臂内力。

1.4 裂缝计算

2 设计参数

计算弯矩荷载横向分布系数时，全跨采用刚接梁法；计算剪力荷载横向分布系数时，支点采用杠杆法，跨中采用刚接梁法，支点到1/4跨采用直线渐变。边梁的横向分布系数，采用2片梁布置的桥梁断面计算取值；中梁的横向分布系数，采用3片梁布置的桥梁断面计算取值。

其他计算参数详见上海市建筑标准设计《简支预应力混凝土小箱梁》（DBJT08-115-2011）通用图集。限于篇幅，以下计算仅列出活载等级为公路-I级对应的结果。

3 承载能力极限状态

承载能力极限状态计算包含构件正截面承载力、斜截面承载能力计算。对于小箱梁这种受弯构件主要指抗弯承载能力、抗剪承载能力。

3.1 抗弯强度

对于主梁受弯构件的抗弯承载力计算，新混规、旧混规无调整，但是建筑钢筋国家标准取消了HRB335牌号钢筋，新混规中已用HRB400钢筋将其替代。根据受弯构件的计算公式计算得到的主梁抗弯承载力及对比见下表。

主梁跨中抗弯强度（单位：kNm） 表2

主梁抗剪强度（支点，单位：kN） 表3

对比上表计算结果可见，新规范下截面抗弯承载能力均满足要求，但是对于35m小箱梁，在不计普通钢筋的情况下，截面抗弯强度略有不足，建议以后使用这套图集时，35m小箱梁的纵向钢筋适当加强。

3.2 抗剪强度

对于受弯构件的抗剪验算有两条要求：一是对抗剪截面尺寸的要求，防止出现斜压破坏；二是配制抗剪钢筋，防止出现剪压破坏。

对比上表计算结果可见，新规范下截面抗剪强度均能满足要求。

4 正常使用极限状态

4.1 抗裂验算

预应力混凝土受弯构件正截面抗裂验算，对于A类预制构件，允许法向拉应力为0.7ftk=1.855MPa。主梁计算正截面混凝土拉应力结果如表4所示。

频遇组合正截面下缘拉应力（单位：MPa） 表4

对于A类预制预应力混凝土受弯构件，验算准永久组合作用下截面边缘混凝土不出现法向拉应力，主梁计算拉应力结果如表5所示。

预应力混凝土受弯构件斜截面抗裂验算，对于A类预制构件，允许主拉应力为0.7ftk=1.855MPa。主梁计算斜截面主拉应力结果如表6所示。

对比表4～表6计算对比结果，新通规下，各主梁的应力控制指标均有略微变化，但是变化幅度不大，调整后的应力指标均满足规范设计要求。

4.2 持久状况应力

预应力混凝土受弯构件进行持久状况设计，使用阶段混凝土正截面法向压应力、斜截面主压应力以及受拉钢筋（钢束）拉应力不得超过限值，对于A类预应力构件，允许法向应力为0.5ftk=16.2MPa，允许主压应力为0.6ftk=19.44MPa，体内预应力钢绞线允许拉应力为0.65ftk=1209MPa。标准组合正截面最大压应力如表7所示。

准永久组合正截面下缘拉应力（单位：MPa） 表5

频遇组合斜截面主拉应力（单位：MPa） 表6

标准组合正截面最大压应力（单位：MPa） 表7

标准组合斜截面最大主压应力如表8所示。

标准组合最大主压应力（单位：MPa） 表8

根据表7～表8计算结果，相比旧通规，混凝土正截面最大法向压应力、斜截面最大主压应力均有略微变化，满足规范设计要求。

持久工况下，预应力钢束的最大拉应力计算结果如下表所示。

标准组合钢束最大拉应力（单位：MPa） 表9

根据上表计算对比结果，标准组合下预应力钢束的最大拉应力均略微增加，其中35m中梁最大拉应力为1214MPa，略超规范允许值0.4%，在工程允许范围内，可认为这一指标仍能满足规范设计要求。

4.3 挠度

按荷载频遇组合并考虑长期效应的影响，在消除结构自重产生的长期挠度后，主梁的最大挠度计算结果见表10所示，允许挠度值为11600。

荷载频遇组合下挠度（单位：MPa） 表10

上表计算结果表明，采用新通规计算的荷载频遇组合下挠度相比旧通规均略微增加，且跨径越小，增加比例越多，但均能满足规范设计要求。

5 悬臂计算

计算采用悬臂长度L=1.0m，悬臂端部厚度200mm，根部厚度250mm，上缘配置钢筋2d16@150mm，下缘配置d16@150mm。主要验算结果汇总如下表。

悬臂验算汇总表 表11

根据上表计算结果对比，由于《公路交通安全设施设计规范》对于汽车横向碰撞荷载的调整，原小箱梁边梁的悬臂已不满足防撞等级SS级的防撞要求，实际经过计算，防撞等级A级的防撞要求也达不到。因此，本图集的边梁悬臂已不能满足新规范的设计要求。

6 结语

2011年上海市城乡建设和交通委员会原颁布的《简支预应力混凝土小箱梁》（DBJT08-115-2011）标准图集（图集号2011沪Q001）纵向基本满足现行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）设计要求，但对于《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2017)的防撞要求，需调整悬臂尺寸、钢筋配置。