桥梁结构裂缝计算方法的探讨步进电动机

桥梁结构裂缝计算方法的探讨

桥梁结构裂缝计算方法的探讨 2011： 1　对《桥规》裂缝计算方法的评述及修正意见　　我国现行《桥规》仅给出了矩型、T型和I字型截面钢筋混凝土受弯构件最大裂缝宽度计算公式，对其它受力构件（轴心受拉、偏压、偏拉构件）和其它截面型式（圆形和环形）未作明确规定，也未给出参照的计算公式，这给实际设计带来一定的困难．例如对于斜腿刚架桥中的偏压构件（主梁和斜腿），由于压力的存在，不能直接导用《桥规》的公式．又如图1(a)为近年来在城市立交桥和高架桥中常采用的桩柱式桥墩，其墩身及桩身均为偏压构件，亦不能直接导用《桥规》公式，很多设计者往往省略了裂缝宽度的计算，而对墩身较高的情况或地质条件较差的情况，裂缝往往控制设计（控制截面尺寸或配筋率）．又如图1(b)中所示无桥台斜腿刚架桥，适宜于堤填土较高或地基条件较差的情况，如主梁采用T梁，斜腿为矩形截面，桩基为圆截面，各控制设计断面如图1(b)所示，其中1-1和2-2所属部位为T形或倒T形截面弯拉构件；3-3和4-4断面所属部位为T形或倒T形截面偏压构件（倒T形可按矩形考虑）；5-5，6-6为矩形截面偏压构件断面；7-7为圆截面偏压构件断面．很显然，直接采用《桥规》中受弯构件公式是不行的．其中1-1和2-2所属部位为弯拉构件，此部位的裂缝计算尤为重要，它往往决定斜腿的倾角及弯拉构件的跨度．图1　桩柱式桥墩及无桥台桥梁　　我国现行《桥规》的最大裂缝宽度的计算公式　　　　　　　　　　　．　　(1)　　在使用荷载作用下，受拉钢筋应力简化计算公式　　　　　　　　　　　　　　　　σg=M/0.87Agh0． 　　(2)　　使用上述公式时注意以下几点．　　a. 裂缝计算属正常使用极限状态概念范畴，式（2）中M为全部使用荷载弯矩，有些设计者往往以计入荷载安全系数之Mj代入， 导致σg较大或达屈服强度，裂缝宽度超过容许值而增加钢筋，这种方法是错误的．b. 对于矩形、T形及I字形截面偏心受压（或偏心受拉、轴心受拉）构件，桥规未给出相应的计算方法,采用上述方法是错误的，因为式（2）之σg是根据图2所示计算图式近似得出的对混凝土受压区合力取矩写出平衡方程式,M=σgAg.Z,　σg=M/AgσgZ．近似假设Z=0.87h0,得σg=M/0.87Agh0.图2　正截面受弯构件计算图示　　很显然，σg简化公式未考虑轴力N的作用，如忽略N的作用，则裂缝计算偏差很大．事实上，由于混凝土受压区高度X随M的大小以及截面型式不同而变化，忽略了混凝土受拉区未开裂部分的工作，所以式（2）只是此类构件近似的一种简化计算公式．　　c. 当采用焊接钢筋骨架时，由于钢筋相互的焊接叠置，减少了与混凝土接触面积，这时的换算钢筋直径建议按如下方法计算．如图3所示为T梁梁肋所布设的5层钢筋,假设粗钢筋直径d1共6根,细钢筋直径为d2共4根(对螺纹钢筋d1和d2为其外径)．纵向受拉钢筋总周长　　S=2［(d1+2×3d1)+(d1-d2)+(2×2d2+d2)］=8(2d1+d2)，钢筋换算直径d=4Ag/S．图3　T梁梁肋焊接骨架示意图　　d. 严格来讲,σg应指的是受拉区最外缘钢筋拉应力,而公式(2)所求σg为受拉钢筋重心处应力,当钢筋层数较少时(2～3层)，两者差别很小；当钢筋层数较多时(4～5层)如图3,应乘以大于1的系数予以修正(根据试算，建议乘以1.1系数).2　各类构件最大裂缝宽度实用计算方法　　我国现行《混凝土结构设计规范》对矩形、T形和I字形等截面型式及各种受力特征的构件给出了统一的裂缝宽度计算公式,公式中的最外缘钢筋拉应力根据不同受力特征的构件给出了相应的计算公式,其优点是使各类构件裂缝计算公式统一,便于应用．但对于圆形和环形截面未给出计算方法；对于桥梁结构因为荷载情况不同，不能直接导用有关公式．　　考虑到矩形、T形及I字形截面几何形状相近，配筋方式相同（钢筋集中布置于受拉区），建议对这些截面受弯

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