曹 碩,常永振

(1. 浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院,浙江 杭州 310006；2.浙江中誠工程管理科技有限公司,浙江 杭州 310012)

墩臺蓋梁作為傳遞梁橋上部結(jié)構(gòu)恒載和活載的重要承重構(gòu)件,在常規(guī)預(yù)制梁橋中廣泛使用。新版《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG 3362—2018)》(以下簡稱“新規(guī)”)已于2018年11月1日投入使用,其中對墩臺蓋梁的計算相比較于《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D62—2004)》(以下簡稱“舊規(guī)”)來說,既有繼承,又有發(fā)展。本文首先介紹新舊規(guī)范對墩臺蓋梁計算的異同,然后結(jié)合工程實例,考察新舊規(guī)范計算墩臺蓋梁配筋的變化規(guī)律,旨在為新規(guī)實施后墩臺蓋梁的設(shè)計提供一定的參考[1]。

1 新舊規(guī)范對比

1.1 計算模式

新規(guī)規(guī)定“墩臺蓋梁與柱宜按剛架計算”，而舊規(guī)規(guī)定“除墩臺蓋梁與柱應(yīng)按剛構(gòu)計算外,在蓋梁與柱的線剛度之比大于5時,雙柱蓋梁可簡化為簡支梁,多柱蓋梁可簡化為連續(xù)梁計算”。由文獻[2]的計算結(jié)果可以看出,在蓋梁與柱的線剛度之比大于5時,采用簡化模式(簡支梁或連續(xù)梁),由于“剛度效應(yīng)”,跨中正彎矩比剛架模式要大,支點負彎矩比剛架模式要小,計算結(jié)果的誤差都可以控制在10%以內(nèi),但這種誤差會隨著蓋梁與柱的線剛度之比減小而增大。而在電算軟件較為普及的當下,新規(guī)取消了蓋梁的簡化計算模式,使得蓋梁的計算更為準確。

另外,舊規(guī)中對于蓋梁按剛構(gòu)計算時基礎(chǔ)固結(jié)點并無規(guī)定,日常設(shè)計中常取樁頂作為固結(jié)點。新規(guī)中明確墩臺蓋梁按剛架計算時,等效固結(jié)點深度取為地面以下1.8/α,α為樁的變形系數(shù),α具體計算可參見文獻[3]中的附錄P。考慮了樁頂?shù)奈灰?新規(guī)中對固結(jié)點的規(guī)定更接近實際受力情況,也更為合理。

1.2 配筋計算

經(jīng)對比,新舊規(guī)范對墩臺蓋梁正截面抗彎、抗剪和斜截面抗剪的計算完全一致。

但是,當蓋梁懸臂部分存在外邊梁,且外邊梁作用點到柱邊緣(圓形截面柱需換算成0.8倍直徑的方形截面柱)的距離小于蓋梁梁高時,即“短懸臂蓋梁”,而這也是日常設(shè)計中較為普遍的情況,新規(guī)與舊規(guī)有較大區(qū)別。舊規(guī)規(guī)定,此時應(yīng)按“撐桿-系桿體系”計算懸臂部分正截面抗彎承載力,按一般受彎構(gòu)件計算抗剪承載力。而新規(guī)規(guī)定,這種情況應(yīng)采用“拉壓桿模型”計算。

具體來說,對于圖1所示的短懸臂鋼筋混凝土蓋梁,舊規(guī)蓋梁墩頂負彎矩抗彎承載力配筋公式為：

γ0Td≤fsdAS,Td=Fd(0.15h0+x)/h0

新規(guī)蓋梁墩頂負彎矩抗彎承載力配筋公式為：

γ0Td≤fsdAS,Td=Fd(b/2+x)/(0.9h0)

其中：h0為蓋梁有效高度;

AS為墩頂抗拉鋼筋面積;

Fd為按基本組合算得的上部結(jié)構(gòu)支座反力;

b為柱寬(圓柱為0.8倍柱徑)；

x為蓋梁懸臂豎向力作用點至柱邊緣的距離。

圖1 蓋梁短懸臂模型

此外,因新規(guī)范中鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫計算公式發(fā)生變化,新舊規(guī)范墩臺蓋梁裂縫配筋也不相同。而日常設(shè)計中,對蓋梁配筋起控制作用的常常是裂縫配筋,因此,有必要對新舊規(guī)范墩臺蓋梁裂縫配筋作進一步的考察和分析。

2 新舊規(guī)范對蓋梁配筋的影響

通過以上分析可以看出,新舊規(guī)范對墩臺蓋梁配筋計算的區(qū)別主要體現(xiàn)在兩個方面：1)短懸臂蓋梁負彎矩抗彎承載力配筋；2)蓋梁裂縫配筋。下面參照國內(nèi)東部已通車的某高速公路蓋梁尺寸,考察新舊規(guī)范對蓋梁配筋在這兩方面的差異。

圖2 橋墩蓋梁構(gòu)造

本項目預(yù)制T梁跨徑包括25、30、35、40 m四種跨徑,其橋墩蓋梁構(gòu)造見圖2,選取典型跨徑和柱徑,將橋墩蓋梁分類匯總(表1),其中d表示圓形墩柱直徑,b=0.8d。

表1 蓋梁尺寸參數(shù)表 mm

這四類蓋梁中,蓋梁與柱的線剛度之比均小于5,且均為短懸臂蓋梁。為考察新舊規(guī)范對蓋梁裂縫計算的區(qū)別,假定四類蓋梁墩頂均采用30根直徑28 HRB400鋼筋,跨中均采用15根直徑28 HRB400鋼筋。對于蓋梁墩頂和跨中裂縫,本文采用橋梁通軟件建立計算模型,恒載主要考慮上部梁重，附屬設(shè)施重量及蓋梁自重,活載考慮以下主要工況：單列車對稱布置及非對稱布置，雙列車及多列車對稱布置及非對稱布置,最后進行車道折減,計取最大值。通過橋梁通模型計算得到墩頂和跨中短期組合及長期組合彎矩值,分別根據(jù)新規(guī)和舊規(guī)手算得到蓋梁墩頂和墩間跨中裂縫。四類蓋梁計算得到的墩頂裂縫和跨中裂縫結(jié)果見表2。

表2 計算結(jié)果

由計算結(jié)果可以看出,新規(guī)計算出的短懸臂蓋梁墩頂Td均遠大于舊規(guī),對25、30、35、40 m四種跨徑,新規(guī)計算出的結(jié)果分別為舊規(guī)計算值的1.44、1.47、1.51、1.60倍。這主要是新舊規(guī)范計算模式的不同引起的,“拉壓桿模型”比“撐桿-系桿模型”算得的配筋面積更大。

墩頂裂縫中,對25、30、35、40 m四種跨徑,新規(guī)計算出的裂縫寬度分別是舊規(guī)的1.17、1.16、1.18、1.20倍。跨中裂縫中,對25、30、35、40 m四種跨徑,新規(guī)計算出的裂縫寬度分別是舊規(guī)的1.30、1.32、1.32、1.34倍。新規(guī)范對舊規(guī)的裂縫計算公式進行了進一步的改進,在墩臺蓋梁同等受力和同樣配筋的情況下,新規(guī)計算出的裂縫寬度更大。

3 結(jié) 語

通過以上分析可以看出,新規(guī)對墩臺蓋梁配筋計算的規(guī)定與舊規(guī)相比,主要有以下三方面的區(qū)別：

1)新規(guī)取消了舊規(guī)對蓋梁與柱的線剛度之比大于5時的簡化計算規(guī)定,而且明確規(guī)定了剛構(gòu)計算基礎(chǔ)固結(jié)點；

2)新規(guī)對短懸臂蓋梁墩頂抗彎承載力的計算與舊規(guī)完全不同,而且計算出的配筋也比舊規(guī)大50%左右；

3)同樣配筋情況下,新規(guī)計算的蓋梁墩頂裂縫寬度比舊規(guī)要大20%左右,而蓋梁墩間跨中裂縫寬度，新規(guī)比舊規(guī)要大30%左右。