李學(xué)斌

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 鐵道建筑研究所，北京 100081）

近年來，我國在鐵路、公路、城市軌道交通和市政道路領(lǐng)域新建了大量的預(yù)制混凝土節(jié)段拼裝梁橋，如杭州灣嘉紹大橋引橋、南京長江四橋引橋、蘇通長江大橋引橋，鄭州四環(huán)高架橋，以及廣州地鐵4號(hào)線、鄭阜高鐵、徐連高鐵、拉林鐵路、黃韓侯鐵路上的一些橋梁，積累了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。節(jié)段拼裝梁最大特點(diǎn)是在接縫位置混凝土和普通鋼筋不連續(xù)，接縫截面沒有混凝土骨料和普通鋼筋提供抗剪強(qiáng)度。節(jié)段梁干接縫截面是通過正壓力引起的摩擦力和剪力鍵共同作用，實(shí)現(xiàn)剪力傳遞；膠接縫截面是通過正壓力、剪力鍵和環(huán)氧膠三者共同作用，實(shí)現(xiàn)剪力傳遞。由于節(jié)段梁在接縫處的剪切傳力機(jī)理與整體梁不一樣，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)節(jié)段梁接縫的抗剪承載力計(jì)算進(jìn)行了大量研究。

Buyukozturk 等對(duì)混凝土節(jié)段間的4 種接縫類型分別進(jìn)行了試驗(yàn)，研究了各種接縫的剪切性能和承載力。通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的回歸分析，提出了4種接縫的抗剪承載力計(jì)算式［1］。Rombach 和Alcalde通過有限元模型數(shù)值分析，分別提出了多鍵齒干接縫的抗剪承載力計(jì)算式［2-3］。Turmo通過研究提出了剪力鍵干接縫的抗剪承載力計(jì)算式［4］。Angelika等通過模型試驗(yàn)和有限元計(jì)算分析，提出了剪力鍵干接縫的抗剪承載力計(jì)算式，認(rèn)為干接縫的抗剪承載力由截面摩擦力和剪力鍵的抗剪承載力兩部分疊加而成。Zhou等通過模型試驗(yàn)研究了AASHTO 規(guī)范接縫抗剪承載力計(jì)算式的適用性［5］。盧文良通過理論和試驗(yàn)資料的結(jié)合，研究了接縫直接剪切破壞的模式和機(jī)理，提出了4種接縫形式的剪切承載力計(jì)算式［6］。申俊在總結(jié)現(xiàn)有理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)接縫截面提出了一種包含混凝土抗剪承載力、正壓應(yīng)力抗剪承載力增量以及破壞截面摩擦力三部分的抗剪承載力計(jì)算式［7］。姜海波等通過對(duì)節(jié)段施工體外預(yù)應(yīng)力梁接縫力學(xué)性能的研究，提出了接縫的抗剪承載力計(jì)算式［8-9］。李國平等通過節(jié)段式體外預(yù)應(yīng)力混凝土簡支模型梁試驗(yàn)，研究了梁體的剪切性能，提出了可用于體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁開裂接縫截面的抗剪承載力計(jì)算式［10-11］。袁愛民等通過對(duì)膠接縫剪力鍵模型的試驗(yàn)研究，提出了膠接縫的抗剪承載力計(jì)算式［12］。

在各種橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中，美國《節(jié)段式混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工指南》［13］給出了節(jié)段拼裝梁接縫截面的抗剪承載力計(jì)算式。我國現(xiàn)行TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》［14］和JTG 3362—2018《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》［15］中未專門給出節(jié)段拼裝梁接縫截面的抗剪承載力計(jì)算式，通常參照整體梁斜截面抗剪承載力進(jìn)行檢算。GB/T 51234—2017《城市軌道交通橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》［16］未對(duì)節(jié)段拼裝梁接縫截面抗剪承載力計(jì)算有規(guī)定，按鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算。CJJ 11—2011《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》［17］也未對(duì)節(jié)段拼裝梁接縫截面抗剪承載力計(jì)算有規(guī)定，按公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算。CJJ/T 293—2019《城市軌道交通預(yù)應(yīng)力混凝土節(jié)段預(yù)制橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［18］中規(guī)定抗剪承載力按鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算，但要計(jì)入強(qiáng)度折減系數(shù)。DG/TJ 08—2255—2018《節(jié)段預(yù)制拼裝預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》［19］中給出了節(jié)段拼裝梁斜截面和接縫截面的抗剪承載力計(jì)算式。DB32∕T 3564—2019《節(jié)段預(yù)制拼裝混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》［20］中給出了剪力鍵干接縫和膠接縫截面的抗剪承載力計(jì)算式。由此可以看出，我國鐵路、公路、城市軌道交通和城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范均未給出節(jié)段拼裝梁接縫截面的抗剪承載力計(jì)算式，僅在2個(gè)地方設(shè)計(jì)規(guī)范中給出了它的計(jì)算式。

節(jié)段拼裝梁接縫截面的抗剪承載力是由接縫處混凝土界面的剪切抗力和截面內(nèi)預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋所承受的剪力兩部分組成。本文通過1 片24 m 預(yù)制混凝土節(jié)段膠接縫拼裝梁的靜載試驗(yàn)進(jìn)行節(jié)段拼裝梁抗剪承載力計(jì)算研究。

1 試驗(yàn)梁靜載試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)梁設(shè)計(jì)

24 m 試驗(yàn)梁設(shè)計(jì)為全預(yù)應(yīng)力混凝土簡支結(jié)構(gòu)，截面為工字型，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60。梁體全長24.9 m，計(jì)算跨度24 m，梁高2.1 m，腹板寬0.38 m，頂板寬2.35 m，底板寬1.42 m；梁體沿縱向分為11個(gè)節(jié)段，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長2.4 m，梁端節(jié)段長1.65 m，節(jié)段編號(hào)為①—?；梁體沿縱向設(shè)10條豎向接縫，編號(hào)分別為1—5 和1′—5′；接縫剪力鍵采用密齒形式，截面上設(shè)13—15 個(gè)鍵；接縫面采用環(huán)氧膠黏結(jié)；梁體預(yù)應(yīng)力束采用體內(nèi)有黏結(jié)體系，由14 束6 根和7 根的鋼絞線組成，編號(hào)為N1—N7。設(shè)計(jì)活載為鐵路中-活載。試驗(yàn)梁尺寸如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)梁尺寸（單位：cm）

1.2 試驗(yàn)方法

24 m 試驗(yàn)梁靜載試驗(yàn)按TB∕T 2092—2003《預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》［21］中規(guī)定的方法進(jìn)行。試驗(yàn)采用5點(diǎn)集中荷載對(duì)稱加載，跨中設(shè)1 點(diǎn)，其余4 點(diǎn)左右對(duì)稱布置，各加載點(diǎn)沿梁縱向間距為4 m，作用于工字梁頂板頂面中心。為使試驗(yàn)加載數(shù)值準(zhǔn)確，采用油壓千斤頂施加豎向荷載，在每個(gè)加載點(diǎn)布置1臺(tái)壓力傳感器記錄試驗(yàn)荷載值。靜載試驗(yàn)如圖2所示。

圖2 靜載試驗(yàn)實(shí)景

1.3 計(jì)算截面

靜載試驗(yàn)加載至最大荷載時(shí)，中間8 條接縫截面的下緣均有不同程度的開裂，最靠近梁端的接縫5和接縫5′截面下緣沒有開裂［22］，試驗(yàn)梁裂縫分布如圖3所示。簡支梁的梁端剪切受力最大，選取接縫5截面作為接縫的抗剪承載力計(jì)算截面，設(shè)定為截面1。①號(hào)和?號(hào)節(jié)段為梁端支點(diǎn)擴(kuò)大截面，腹板基本無斜裂縫出現(xiàn)；②號(hào)和⑩號(hào)節(jié)段腹板兩側(cè)出現(xiàn)多條斜裂縫，且在該段內(nèi)開始出現(xiàn)變截面，將⑩號(hào)節(jié)段中間的標(biāo)準(zhǔn)截面作為實(shí)體段的抗剪承載力計(jì)算截面，設(shè)定為截面2。梁端裂縫如圖4所示，計(jì)算截面如圖5所示。

圖3 試驗(yàn)梁裂縫分布

圖4 梁端裂縫實(shí)景

圖5 計(jì)算截面示意圖（單位：cm）

1.4 截面參數(shù)

各規(guī)范對(duì)截面有效高度的計(jì)算方法有不同之處。鐵路規(guī)范和上海市設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算時(shí)考慮受拉側(cè)所有體內(nèi)鋼筋，公路規(guī)范計(jì)算時(shí)不計(jì)彎起鋼筋，鋼筋的計(jì)算強(qiáng)度各規(guī)范取值也不同，試驗(yàn)梁2 個(gè)計(jì)算截面的有效高度和面積見表1。預(yù)應(yīng)力鋼筋計(jì)算參數(shù)見表2。

表1 計(jì)算截面有效高度和面積

表2 計(jì)算截面預(yù)應(yīng)力鋼筋參數(shù)

1.5 試驗(yàn)荷載

受試驗(yàn)加載反力裝置自身強(qiáng)度的影響，靜載試驗(yàn)單點(diǎn)施加的最大外荷載為1 955 kN，試驗(yàn)梁2 個(gè)計(jì)算截面在最大試驗(yàn)荷載下的剪力、彎矩和應(yīng)力結(jié)果分別見表3和表4。

表3 計(jì)算截面剪力和彎矩

表4 計(jì)算截面應(yīng)力 MPa

截面1 試驗(yàn)最大剪力為5 377 kN，設(shè)計(jì)剪力為2 520 kN，試驗(yàn)值是設(shè)計(jì)值的2.13倍；截面2 試驗(yàn)最大剪力為5 326 kN，設(shè)計(jì)剪力為2 240 kN，試驗(yàn)值是設(shè)計(jì)值的2.38倍。2個(gè)截面的試驗(yàn)最大剪力并不是該截面真正意義的破壞剪力，實(shí)際的破壞剪力要大于試驗(yàn)值。從②號(hào)和⑩號(hào)節(jié)段腹板兩側(cè)已經(jīng)出現(xiàn)多條斜裂縫情況看，試驗(yàn)值比較接近實(shí)際破壞剪力。

2 抗剪承載力計(jì)算

2.1 依據(jù)各規(guī)范的計(jì)算

2.1.1 鐵路規(guī)范

國家鐵路局TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中未對(duì)節(jié)段拼裝梁有特殊規(guī)定，參照預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算，計(jì)算式為

式中：Fu為抗剪承載力；Fcv為斜截面內(nèi)混凝土與箍筋共同承受的剪力；Fb為與斜截面或接縫截面相交的預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋所承受的剪力；b為腹板寬度；p為斜截面受拉區(qū)縱向鋼筋的配筋百分率；fct為混凝土抗拉極限強(qiáng)度；μv為箍筋配筋率；fs為箍筋抗拉計(jì)算強(qiáng)度；fp為預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉計(jì)算強(qiáng)度；Apb為預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的截面面積。

截面抗剪承載力計(jì)算圖式如圖6所示，式（2）和式（3）中各參數(shù)取值見表5。由式（1）、式（2）和式（3）計(jì)算出截面2的Fcv為3 941 kN，F(xiàn)b為1 299 kN，F(xiàn)u為5 241 kN；截面1的Fu為5 134 kN。

圖6 截面抗剪承載力計(jì)算示意圖

表5 式（2）和式（3）參數(shù)取值

2.1.2 公路規(guī)范

交通運(yùn)輸部JTG 3362—2018《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》未對(duì)節(jié)段拼裝梁有特殊規(guī)定，參照預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算，計(jì)算式為

式中：Fcs為斜截面內(nèi)混凝土和箍筋共同的抗剪承載力；Fpb為與斜截面相交的體內(nèi)預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋抗剪承載力；α1為異號(hào)彎矩影響系數(shù)；α2為預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)；α3為受壓翼緣的影響系數(shù)；fcu，k邊長為150 mm 的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；ρsv為斜截面內(nèi)箍筋配筋率；fsv箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fpd為縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

式（5）和式（6）中各參數(shù)取值見表6。由式（4）、式（5）和式（6）計(jì)算出截面2 的Fcs為3 406 kN，F(xiàn)pb為815 kN，F(xiàn)u為4 221 kN；截面1的Fpb為944 kN，F(xiàn)u為4 292 kN。

表6 式（5）和式（6）參數(shù)取值

2.1.3 軌道交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部CJJ/T 293—2019《城市軌道交通預(yù)應(yīng)力混凝土節(jié)段預(yù)制橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：節(jié)段預(yù)制橋梁結(jié)構(gòu)斜截面抗剪承載力按鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算，但要計(jì)入強(qiáng)度折減，計(jì)算式為

式中：?V為抗剪扭強(qiáng)度折減系數(shù)，體內(nèi)預(yù)應(yīng)力體系取0.90。

由式（7）計(jì)算出截面2 的Fu為4 717 kN，截面1的Fu為4 621 kN。

2.1.4 上海市設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DG/TJ 08—2255—2018《節(jié)段預(yù)制拼裝預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中給出的節(jié)段預(yù)制拼裝受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算式，即

接縫截面抗剪承載力計(jì)算式為

式中：C1為接縫影響系數(shù)；λ為體內(nèi)外預(yù)應(yīng)力配筋的影響系數(shù)；?為截面形狀影響系數(shù)；C2為接縫影響系數(shù)；m為剪跨比；C為斜裂縫的水平投影長度；sv為斜裂縫范圍內(nèi)的箍筋間距；Asv為斜裂縫范圍內(nèi)一個(gè)間距內(nèi)鋼筋各肢的總截面面積；τc為接縫截面剪壓區(qū)混凝土的剪應(yīng)力；hj為接縫截面剪壓區(qū)的高度；th為加腋范圍內(nèi)翼板的平均厚度；b′f，s為受壓翼板的抗剪有效寬度。

式（8）和式（9）中各參數(shù)取值見表7。由式（8）計(jì)算出截面2 的Fu為6 052 kN，由式（9）計(jì)算出截面1的Fu為3 973 kN。

表7 式（8）和式（9）參數(shù)取值

2.1.5 江蘇省設(shè)計(jì)規(guī)范

江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DB32∕T 3564—2019《節(jié)段預(yù)制拼裝混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中給出的混凝土界面上干接縫的抗剪承載力計(jì)算式，即

膠接縫的抗剪承載力計(jì)算式為

式中：Fd，j為干接縫混凝土部分的抗剪承載力；Awk為接縫截面腹板上所有鍵齒根部的面積；Awsm為接縫截面腹板上豎直面接觸面積；σn為接縫截面重心軸位置混凝土壓應(yīng)力；Fe，j為膠接縫混凝土部分的抗剪承載力；α5為膠接縫鍵齒抗剪承載力折減系數(shù)；Aw為接縫截面腹板面積。

假設(shè)接縫5為干接縫時(shí)，抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫5的抗剪承載力計(jì)算式為

式中：Fu，d為干接縫截面的抗剪承載力；Fu，e為膠接縫截面的抗剪承載力。

式（10）和式（11）中各參數(shù)取值見表8。由式（10）和式（12）計(jì)算出截面1 的Fu，d為7 082 kN，由式（11）和式（13）計(jì)算出截面1 的Fu，e為9 707 kN。式（10）和式（11）中的面積只考慮了接縫截面的腹板部分，當(dāng)按全截面的面積計(jì)算時(shí)，F(xiàn)u，d為14 513 kN，F(xiàn)u，e為24 363 kN。

表8 式（10）—式（13）參數(shù)取值

2.1.6 美國設(shè)計(jì)指南

美國公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)《節(jié)段式混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工指南》給出的干接縫混凝土界面上的名義抗剪承載力計(jì)算式，即

美國規(guī)范公式采用的是英制單位，將式（14）轉(zhuǎn)換為國際單位制后計(jì)算式為

式中：Fnj為干接縫名義抗剪承載力；Ak為接縫面全部剪力鍵根部的面積；fc′為圓柱體試件混凝土抗壓強(qiáng)度；Asm為接縫面平面接觸部分的面積。

假設(shè)接縫5為干接縫時(shí)，抗剪承載力計(jì)算式為

美國規(guī)范中未給出膠接縫的抗剪承載力計(jì)算式，是按規(guī)范中干接縫名義承載力計(jì)算值并考慮強(qiáng)度折減后作為膠接縫的抗剪承載力［23］。膠接縫5的抗剪承載力計(jì)算式為

式中：?j，1為干接縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度折減系數(shù)；?j，2為膠接縫剪切強(qiáng)度折減系數(shù)。

式（15）—式（17）中各參數(shù)取值見表9。由式（15）和式（16）計(jì)算出截面1 的Fu，d為11 992 kN，由式（15）和式（17）計(jì)算出截面1 的Fu，e為14 201 kN。式（15）中的面積按接縫全截面計(jì)算，當(dāng)按腹板的面積計(jì)算時(shí)，F(xiàn)u，d為6 032 kN，F(xiàn)u，e為7 050 kN。

表9 式（15）—式（17）參數(shù)取值

2.2 依據(jù)研究人員成果的計(jì)算

截至目前，研究人員提出的計(jì)算式主要包括以下幾種。

（1）Buyukozturk 提出的干接縫混凝土界面上的抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫的抗剪承載力計(jì)算式為

式（18）和式（19）為英制單位，轉(zhuǎn)換為國際單位制后計(jì)算式為

假設(shè)接縫5為干接縫時(shí)，抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫5的抗剪承載力計(jì)算式為

由式（20）和式（22）計(jì)算出截面1 的Fu，d為8 495 kN，由式（21）和式（23）計(jì)算出截面1 的Fu，e為11 160 kN。

（2）盧文良提出的干接縫混凝土界面上的抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫抗剪承載力計(jì)算式為

假設(shè)接縫5為干接縫時(shí)，抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫5的抗剪承載力計(jì)算式為

由式（24）和式（26）計(jì)算出截面1 的Fu，d為6 920 kN，由式（25）和式（27）計(jì)算出截面1 的Fu，e為10 343 kN。

（3）申俊提出的干接縫混凝土界面上的抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫抗剪承載力計(jì)算式為

假設(shè)接縫5為干接縫時(shí)，抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫5的抗剪承載力計(jì)算式為

由式（28）和式（30）計(jì)算出截面1 的Fu，d為7 730 kN，由式（29）和式（31）計(jì)算出截面1的Fu，e為11 355 kN。

（4）李學(xué)斌提出的干接縫混凝土界面上的抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫抗剪承載力計(jì)算式為

式中：τku為剪力鍵混凝土的極限剪應(yīng)力，取5.0 MPa；τu為剪力鍵膠接縫的極限剪應(yīng)力，取6.1 MPa［24-25］。

假設(shè)接縫5為干接縫時(shí)，抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫5的抗剪承載力計(jì)算式為

由式（32）和式（34）計(jì)算出截面1 的Fu，d為6 203 kN，由式（33）和式（35）計(jì)算出截面1 的Fu，e為10 402 kN。

（5）姜海波提出的干接縫截面抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫截面抗剪承載力計(jì)算式為

由式（36）計(jì)算出截面1 的Fu，d為5 986 kN，由式（37）計(jì)算出截面1的Fu，e為8 191 kN。

（6）袁愛民提出的膠接縫混凝土界面上的抗剪承載力計(jì)算式為

膠接縫5的抗剪承載力計(jì)算式為

由式（38）和式（39）計(jì)算出截面1 的Fu，e為8 578 kN。

3 計(jì)算結(jié)果分析

3.1 接縫計(jì)算面積的影響

《節(jié)段預(yù)制拼裝混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》提供的接縫截面抗剪承載力計(jì)算式要求按腹板面積進(jìn)行計(jì)算。《節(jié)段式混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工指南》提供的計(jì)算式未明確是按接縫腹板面積，還是按全截面面積進(jìn)行計(jì)算。為分析接縫計(jì)算面積對(duì)抗剪承載力計(jì)算值的影響，依據(jù)2 種規(guī)范計(jì)算式并按接縫截面腹板面積和全截面面積計(jì)算的干接縫與膠接縫的抗剪承載力結(jié)果見表10。

表10 按不同計(jì)算面積計(jì)算的截面1抗剪承載力結(jié)果

對(duì)于干接縫和膠接縫，截面1 按全截面面積計(jì)算的抗剪承載力是按腹板面積計(jì)算的2 倍以上。按腹板面積計(jì)算時(shí)，膠接縫的計(jì)算值比干接縫的偏大約17%～37%；干接縫的計(jì)算值比試驗(yàn)值偏大約12%～32%；膠接縫的計(jì)算值比試驗(yàn)值偏大約31%～81%。按全截面面積計(jì)算時(shí)，膠接縫和干接縫的計(jì)算值相對(duì)試驗(yàn)值的偏大程度均在2 倍以上，計(jì)算結(jié)果偏大較多。按腹板面積計(jì)算的干接縫和膠接縫的抗剪承載力都大于試驗(yàn)值，也大于規(guī)范斜截面抗剪承載力計(jì)算值。從工字型截面的剪應(yīng)力分布情況看，腹板剪應(yīng)力較大，最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在腹板內(nèi)中性軸位置，頂?shù)装寮魬?yīng)力較小，故按腹板面積計(jì)算接縫的抗剪承載力是比較合理的，頂?shù)装宀糠挚勺鳛榭辜舫休d力的安全儲(chǔ)備。

3.2 實(shí)體段截面抗剪承載力

混凝土節(jié)段內(nèi)配有縱向普通鋼筋和豎向箍筋，截面2 可按照斜截面抗剪承載力計(jì)算式計(jì)算。依據(jù)鐵路規(guī)范、公路規(guī)范、軌道交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和上海市設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)給出的斜截面抗剪承載力計(jì)算式計(jì)算的結(jié)果及與試驗(yàn)結(jié)果的比值見表11，結(jié)果對(duì)比如圖7所示。

圖7 截面2各規(guī)范計(jì)算值對(duì)比

表11 依據(jù)各規(guī)范計(jì)算的截面2抗剪承載力結(jié)果

依據(jù)鐵路規(guī)范、公路規(guī)范和軌道交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算值均小于試驗(yàn)值，計(jì)算結(jié)果偏于安全。上海市設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算值大于試驗(yàn)值，計(jì)算結(jié)果偏于不利。鐵路規(guī)范計(jì)算值最接近試驗(yàn)值，公路規(guī)范計(jì)算值相對(duì)最保守。

3.3 接縫截面抗剪承載力

鐵路規(guī)范、公路規(guī)范和軌道交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中未針對(duì)節(jié)段梁接縫截面給出專門的抗剪承載力計(jì)算式，可按照斜截面抗剪承載力計(jì)算式計(jì)算，但接縫截面計(jì)算時(shí)不考慮縱向普通鋼筋的作用。上海市設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、江蘇省設(shè)計(jì)規(guī)范和美國設(shè)計(jì)指南給出了接縫截面的抗剪承載力計(jì)算式。依據(jù)各規(guī)范計(jì)算的截面1 的抗剪承載力結(jié)果及與試驗(yàn)結(jié)果比值見表12，結(jié)果對(duì)比如圖8所示。

圖8 截面1各規(guī)范計(jì)算值對(duì)比

表12 依據(jù)各規(guī)范計(jì)算的截面1抗剪承載力結(jié)果

依據(jù)鐵路規(guī)范、公路規(guī)范、軌道交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和上海市設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的抗剪承載力計(jì)算值均小于試驗(yàn)值，計(jì)算結(jié)果偏于安全。鐵路規(guī)范計(jì)算值最接近試驗(yàn)值，上海市設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算值相對(duì)最保守。美國設(shè)計(jì)指南計(jì)算值是鐵路規(guī)范計(jì)算值的1.37 倍，是公路規(guī)范計(jì)算值的1.64 倍，計(jì)算結(jié)果偏大較多。鐵路、公路、城市軌道交通和城市橋梁的節(jié)段拼裝梁進(jìn)行接縫截面的抗剪承載力計(jì)算時(shí)，可取各規(guī)范斜截面抗剪承載力計(jì)算值與美國節(jié)段梁設(shè)計(jì)指南計(jì)算值中的較小者，保證計(jì)算結(jié)果是偏于安全的。

依據(jù)各研究人員提出的計(jì)算式計(jì)算的試驗(yàn)得到的截面1 抗剪承載力結(jié)果及與試驗(yàn)結(jié)果比值見表13。該結(jié)果均是按接縫截面腹板面積進(jìn)行計(jì)算，考慮了截面內(nèi)預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋提供的剪力，計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖9所示。

表13 依據(jù)各計(jì)算式計(jì)算的截面1抗剪承載力結(jié)果

圖9 截面1各計(jì)算式計(jì)算值對(duì)比

依據(jù)研究人員提出的計(jì)算式中膠接縫的計(jì)算值均大于干接縫的，即膠接縫的抗剪承載力高于干接縫的。各推導(dǎo)式干接縫和膠接縫的計(jì)算值均大于試驗(yàn)值和按各規(guī)范計(jì)算的斜截面抗剪承載力值。干接縫計(jì)算值相對(duì)試驗(yàn)值的偏大程度約在11%～58%之間，膠接縫計(jì)算值相對(duì)試驗(yàn)值的偏大程度約在52%～111%之間，計(jì)算結(jié)果均偏大。各研究人員進(jìn)行試驗(yàn)的模型基本都是縮尺比例模型，為矩形截面且剪力鍵設(shè)置較少（多數(shù)為1～3 個(gè)）。本試驗(yàn)梁接縫截面腹板設(shè)置有7個(gè)剪力鍵，將小比例模型試驗(yàn)推導(dǎo)的計(jì)算式應(yīng)用于實(shí)體梁計(jì)算時(shí)，需考慮一定程度的折減，但合理的折減系數(shù)需要通過大量的試驗(yàn)或試算確定。

4 結(jié) 論

（1）在計(jì)算節(jié)段拼裝梁未開裂接縫截面的抗剪承載力時(shí)，計(jì)算式中的計(jì)算面積取腹板面積是合理的，頂?shù)装宀糠肿鳛榘踩珒?chǔ)備。

（2）依據(jù)研究人員提出的節(jié)段拼裝梁接縫截面抗剪承載力計(jì)算式計(jì)算的結(jié)果均偏大，應(yīng)考慮合理的折減。

（3）鐵路規(guī)范、公路規(guī)范和軌道交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)給出的斜截面抗剪承載力計(jì)算式可用于節(jié)段拼裝梁實(shí)體段和接縫截面的抗剪承載力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果是偏安全的。

（4）進(jìn)行鐵路、公路、城市軌道交通和城市橋梁的節(jié)段拼裝梁接縫截面抗剪承載力計(jì)算時(shí)，可取國內(nèi)各規(guī)范斜截面抗剪承載力計(jì)算值與美國節(jié)段梁設(shè)計(jì)指南計(jì)算值中的較小者。