中外混凝土设计荷载及抗力计算的比较

董春霞

（天津城市建设管理职业技术学院，天津 300401）

1 设计方法

桥梁结构的极限状态通常采用极限状态方程来描述，具体原理相似，各国标准系数规定相差很大，不等式左边为荷载设计值，右边为材料抗力设计值：

1.1 中国：

SGK，SQK，RK—永久荷载效应、可变荷载效应和结构构件抗力的标准值。

，，—永久荷载效应、可变荷载效应和结构构件抗力的分项系数。

1.2 美国

wu—荷载效应设计值；

Rn—为结构抗力标准值，由材料强度标准值计算确定；

φ—结构抗力折减系数。

2 荷载效应比较

荷载分项系数比较见表1。

表1 恒、活载分项系数[2]

设计荷载主要为活载不同车道折减系数见表2.

表2 车道折减系数

3 结构抗力的比较

表3 ACI318-99 名义承载力折减系数【2】

4 算例

桥梁横断面如图1所示，计算跨径l=19.5m，T 梁的预制长度20m，车道宽9m，人行道宽1.0m，整桥每跨采用5 根预制的钢筋混凝土T 梁，主梁的截面形式如图4.1 所示，设计荷载为公路—Ⅰ级，不计人群荷载，混凝土C40，钢筋HRB400。

图1 主梁的截面形式（单位cm）

4.1 弯矩效应计算

弯矩效应计算对比见表4。

表4 中美两国荷载及效应计算比较

4.2 正截面计算

中、美极限状态法正截面的计算如图 2。根据文献[4]混凝土设计强度=18.4N/mm2,

图2 正截而受弯承载力计算简图【2】

中国规范计算：得x=49.28mm，As=7124.5。按美国规范ACI318-99[2]计算

得x=43.03 mm，

5 结论

可见美国ACI-99 计算出的受压高度偏小，钢筋量为国内2004 规范的1.1 倍。由于我国规范规定的车辆荷载安全系数为1.40，低于美国的1.75，且我国规范规定的材料设计强度定的较高，造成总体的桥梁设计承载能力仅约为美国的80%。

此外，对于轴心受压构件,美国规范中受压承载力的折减系数小于中国规范；随着受力状态由大偏心受压向小偏心受压过渡，美国规范抗力折减系数的变化与构件受力破坏特征有关，调整荷载安全储备比中国规范更灵活。