全类预应力现浇梁在新老规范软件计算中的差异比较

汪安强 刘永龙

（1.浙江润浩城市建设设计有限公司，浙江杭州 310000；2.浙江工业大学工程设计集团有限公司，浙江杭州 310000）

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG 3362-2018》（简称《18混规》）于2018年7月16日正式发布，与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG 62-2004》（简称《04混规》）相比，的主要修订内容包括：调整了混凝土桥涵用钢筋等级；增加了桥梁结构设计的基本要求；强化了混凝土桥涵耐久性设计要求；补充了混凝土箱梁抗倾覆验算要求、针对复杂桥梁的使用精细化分析方法、体外预应力桥梁设计方法、混凝土桥梁应力扰动区设计方法[1]；调整了圆形截面受压构件的正截面承载力计算方法；增加了不同边界条件下确定受压构件计算长度系数的计算公式；调整了钢筋混凝土及B类预应力混凝土结构裂缝宽度计算方法；补充调整了构造设计要求。

1.分析对象的基本情况

1.1 结构情况

上部结构采用（55+110+55）m变高度预应力混凝土连续刚构。悬浇箱梁根部高度6.8m（腹板外边缘高度，下同），跨中、悬臂端部高度2.8m，箱梁根部底板厚90cm，跨中底板厚30cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.6次抛物线变化。箱梁腹板根部厚80cm，跨中厚60cm。箱梁顶板厚度30cm。箱梁顶宽12，底宽7.0m，采用单箱单室结构，顶板悬臂长度2.5m，悬臂板端部厚20cm，根部厚75cm。箱梁裸梁顶按双向2%横坡浇筑，见图1。

图1 构造描述

1.2 计算荷载情况

（1）恒载。

恒载：箱梁结构自重，混凝土容重取26 kN/m3。

桥面铺装：沥青混凝土容重取24 kN/m3，防撞栏混凝土容重取26 kN/m3，同时考虑人行道（含基座）荷载等。

二期恒载合计：24.5×0.1×10+25×0.08×12+20×2=88.5kN/m。

（2）活载。

车道荷载：城—A级，活载按车道实际位置加载，按桥面宽度共布置2车道。参照《公路桥涵通用规范》JTG D60-2015计算车道横向、纵向折减系数和冲击系数。

（3）非线性温度。主梁非线性温度参照《公路桥涵通用规范》JTG D60-2015，桥面铺装按10cm 沥青混凝土计算，桥面板最高温度T1取14℃，T2取5.5℃，竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。

（4）基础沉降。各墩位置考虑10mm沉降。

（5）整体温度。整体升温20℃，整体降温-20℃。

（6）预应力。纵向钢束张拉控制应力：1395.0MPa。

（7）冲击系数。冲击系数的计算，参考规范（JTG D60-2015）第4.3.2。

（8）有效计算宽度。为了避免不同软件之间计算方法之间的差异，统一不考虑该影响。

2.新老规范的对比分析

2.1 《04混规》中对全预应力构件的描述

根据《04混规》6.3.1中预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正截面和斜截面抗裂验算：

（1）正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，并应符合下列要求：

全预应力混凝土构件,在作用（或荷载）短期效应组合下

分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件

（2）斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力σtp进行验算，并应符合下列要求：

全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下

现场浇筑（包括预制拼装）构件

2.2 《18混规》中对全预应力构件的描述

根据《18混规》6.3.1中预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正截面和斜截面抗裂验算：

（1）正截面混凝土拉应力应符合下列要求：

全预应力混凝土构件

分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件

（2）斜截面混凝土主拉应力σtp应符合下列要求：

全预应力混凝土构件

现场浇筑(包括预制拼装)构件

综上对比，新老规范在对应力指标的控制在公式上并没有发生变化，从理论上得出计算结果不存在差异。

3.计算数据结果对比分析

本人分别通过桥博3.3和Midas2020对4x30m预应力现浇箱梁进行计算，在各种荷载和边界条件基本一致的情况下，得出结果如下。

3.1 正截面抗裂验算

在桥博3.3软件计算下，最不利位置截面正应力没有出现拉应力，为+0.53MPa，如图2所示。

图2 使用阶段正截面抗裂验算包络图（桥博3.3）

在Midas2020软件计算下，最不利位置截面正应力没有出现拉应力，为+0.951MPa，如图3所示。

图3 使用阶段正截面顶底板抗裂验算包络图（Midas2020）

3.2 斜截面抗裂验算

在桥博3.3软件计算下，最不利位置斜截面拉应力为-0.79MPa，如图4所示。

图4 使用阶段斜截面抗裂验算包络图（桥博3.3）

在Midas2020软件计算下，最不利位置斜截面拉应力为-0.733MPa，如图5所示。

图5 使用阶段斜截面抗裂验算包络图（Midas2020）

3.3 对比分析结论

在使用阶段正截面应力和斜截面主拉应力上对比，桥博和Midas的计算结果部分虽有差异，但结果基本一致，数据规律也基本相符，新旧规范在这2个重要指标上基本无差异[2-3]。

4.结语

在力学发展的几百年近代历史中，预应力结构的发展更加成熟，理论计算和实际使用的结果更加相符。《04混规》自执行以来，指导了中国桥梁等结构的建设10余年，在指导桥涵设计中有不可撼动的地位，根据历年的建设经验，《04混规》有效地保证了工程的使用质量。随着《18混规》的执行，是在原有规范的基础上进行了更加精细化的分析，对极限状态的承载能力、抗倾覆稳定性和普通钢筋裂缝的计算有所加强。但通过计算实例的分析，全预应力结构的应力结果并没有多大的差异，所以已经建设完成的桥梁或者经过旧规范软件计算的桥梁结构是能够经得起新规范考验的。