前 言
１ 在設(shè)計方法上的差別
在建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》ＧＢＪ１０－８９中（以下簡稱ＧＢＪ１０－８９），采用的是近似概率極限狀態(tài)設(shè)計方法。以概率理論為基礎(chǔ)，較完整的統(tǒng)計資料為依據(jù)，用結(jié)構(gòu)可靠度來衡量結(jié)構(gòu)的可靠性，按可靠度指標(biāo)來確定荷載分項(xiàng)系數(shù)與材料分項(xiàng)系數(shù)，使設(shè)計出來的不同結(jié)構(gòu)，只要重要性相同，結(jié)構(gòu)的可靠度是相同的。
在公路橋梁專業(yè)的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》ＴＪＴ０２３－８５中（以下簡稱ＴＪＴ０２３－８５），采用的是半概率半經(jīng)驗(yàn)的極限狀態(tài)設(shè)計方法。雖然也采用概率理論及結(jié)構(gòu)可靠度理論，但在設(shè)計公式中是用三個經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來反映結(jié)構(gòu)的安全性，即荷載安全系數(shù)、材料安全系數(shù)、結(jié)構(gòu)工作條件系數(shù)。
在設(shè)計中，對這種系數(shù)的差別要注意區(qū)別，不能混淆。
２ 材料強(qiáng)度取值上的差別
２．１ 混凝土的強(qiáng)度
混凝土立方體抗壓強(qiáng)度是混凝土的基本強(qiáng)度指標(biāo)，是用標(biāo)準(zhǔn)試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)后用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的強(qiáng)度指標(biāo)。兩規(guī)范中所采用的試塊尺寸是不同的。ＧＢＪ１０－８９中采用１５０ｍｍ立方體試塊，ＴＪＴ０２３ －８５中用２００ｍｍ的立方體試塊。ＧＢＪ１０－８９中，根據(jù)測得的具有９５％保證率的立方體抗壓極限值來確定混凝土的強(qiáng)度等級，一共分為十級，即Ｃ１０，Ｃ１５，Ｃ２０，Ｃ２５，Ｃ３０，Ｃ３５，Ｃ４０，Ｃ４５，Ｃ５０，Ｃ６０。
ＴＪＴ０２３－８５中，根據(jù)測得到具有８４．１３％保證率的立方體抗壓極限值來確定混凝土的強(qiáng)度等級，用混凝土標(biāo)號表示，一共分為七級，即１５號、２０號、２５號、３０號、４０號、５０號、６０號。由于所采用的試塊尺寸不同，兩規(guī)范中相同數(shù)值等級的混凝土強(qiáng)度值是不同的，ＧＢＪ１０－８９的值大。如Ｃ１５混凝土與１５號混凝土，盡管都表示強(qiáng)度等級為１５Ｍｐａ的混凝土，但實(shí)際強(qiáng)度Ｃ１５混凝土比１５號混凝土大。混凝土強(qiáng)度取值不同，這一點(diǎn)在設(shè)計中是要注意的。
２．２ 鋼筋的強(qiáng)度
兩規(guī)范中，鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度取值是一樣的，都采用鋼材的廢品限制值作為取值依據(jù)。但鋼筋的設(shè)計強(qiáng)度取值不一樣，ＧＢＪ１０－８９中以標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值除以材料分項(xiàng)系數(shù)作為取值依據(jù)，而ＴＪＴ０２３－８５中設(shè)計強(qiáng)度取值與標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度取值是一樣的。這樣，相同的鋼筋等級，ＴＪＴ０２３－８５中鋼筋的設(shè)計強(qiáng)度取值大。
３ 荷載取值的差別
兩規(guī)范中荷載分類與取值都有明確的規(guī)定，不容易混淆。在荷載效應(yīng)組合中有一點(diǎn)差別，應(yīng)注意。ＧＢＪ１０－８９中，荷載效應(yīng)組合時，既有荷載分項(xiàng)系數(shù)，又有荷載組合系數(shù)，要區(qū)別開來。ＴＪＴ０２３－８５中只有荷載分項(xiàng)系數(shù)。
４ 構(gòu)件計算的差別
兩規(guī)范中在構(gòu)件計算上，盡管依據(jù)的原理、計算假定、計算模型基本一致，但計算公式、計算結(jié)果是有較大差別的。構(gòu)件計算是關(guān)系到設(shè)計結(jié)果的最重要的一環(huán)，值得重視。限于篇幅，只以正截面受彎和斜截面受剪強(qiáng)度計算為例看計算上的差別。
４．１ 正截面受彎強(qiáng)度計算
兩規(guī)范在計算假定上就有差別。混凝土極限壓應(yīng)變?nèi)≈担裕剩裕埃玻常福抵袨棣牛酰剑埃埃埃?ＧＢＪ１０－８９中εｕ＝０．００３３。在等效矩形應(yīng)力圖形中，ＴＪＴ０２３－８５取γσ＝Ｒａ?βｘ＝０．９ｘ。ＧＢＪ１０－８９中取γσ＝１．１ｆｃ?βｘ＝０．８ｘ。由于εｕ取值不同，兩規(guī)范中混凝土界限受壓區(qū)高度有些差別。從混凝土極限壓應(yīng)變、等效矩形應(yīng)力圖形的差別上可以看出，兩規(guī)范中安全儲備是不同的。ＴＪＴ０２３－８５的安全儲備大。
下面用算例來說明這一問題。
有矩形截面梁，截面尺寸為２５０ｍｍ×５００ｍｍ?２０號混凝土，Ⅱ級鋼筋。計算截面處計算彎矩為Ｍｊ＝１５ＫＮ．ｍ?試進(jìn)行配筋計算。
４．１．１先按ＴＪＴ０２３－８５計算。
已知２０號混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值Ｒａ＝１１Ｍｐａ?ＩＩ級鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值Ｒｇ＝３４０Ｍｐａ?混凝土相對界限受壓區(qū)高度ξｊｇ＝０．５５，材料安全系數(shù)γｃ＝γｓ＝１．２５。
（１）求混凝土受壓區(qū)高度ｘ
先假定鋼筋按一排布置，鋼筋重心到混凝土受拉邊緣的距離ａ＝４０ｍｍ，則有效高度ｈ０＝（５００－４０）ｍｍ＝４６０ｍｍ由
得
解得Ｘ＝１３３ｍｍ＜ξｊｇｈ０＝０．５５×４６０＝２５３ｍｍ。
（２）求所需鋼筋數(shù)量Ａｇ，由ＲｇＡｇ＝Ｒａ·ｂｘ，得
Ａｇ＝ ＝ ＝１０７６ｍｍ２
（３）驗(yàn)算最小配筋率μ＝ ＝ ＝１％＞μｍｉｎ＝
０．１％，滿足規(guī)范要求。
４．１．２按ＧＢＪ１０－８９計算
Ｃ２０混凝土，彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計值ｆｃｍ＝１１Ｍｐａ，鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值ｆｙ＝３１０Ｍｐａ?混凝土相對界限受壓區(qū)高度ξｂ＝０．５４４
（１）求Ｘ 有Ｍｊ＝ｆｃｍｂ×（ｈ０－ ）得１１５×１０６＝１１×２５０×（４６０－ ），解得ｘ＝（１－１－ ）ｈ０ ＝１０２．３ｍｍ＜ξｂｈ０＝０．５４４×４６０＝２５０．２ｍｍ滿足要求
（２）求Ａｓ由Ａｓｆｙ＝ｆｃｍｂｘ得Ａｓ＝ｆｃｍｂｘ ／ ｆｙ＝（１１ｘ２５０×１０２．３）／ ３１０＝９０７．５ｍｍ２＞μｍｉｎｂｈ０＝０．１５％×２５０×４６０＝１７２．５ｍｍ２
如果扣除由于２０號混凝土與Ｃ２０混凝土之間強(qiáng)度取值的差別，２０號混凝土按ＧＢＪ１０－８９，ｆｃｍ＝１１×０．９５＝１０．４５ＭＰａ?則ｘ＝（１－ １－ ）×４６０＝１０８．５ｍｍ， Ａｓ＝（１０．４５ｘ２５０ｘ１０８．５）／３１０＝９１４．４ｍｍ２
從上述計算中看出，按ＴＪＴ０２３－８５比按ＧＢＪ１０－８９鋼筋用量多１７．７％。
４．１．３ 受彎構(gòu)件斜截面強(qiáng)度計算
在斜截面強(qiáng)度計算中，兩規(guī)范都是根據(jù)斜截面發(fā)生剪壓破壞時的受力特征和試驗(yàn)資料所制定的。但兩規(guī)范在計算公式表述上及計算結(jié)果上都有較大的差別。
ＴＪＴ０２３－８５中，斜截面強(qiáng)度計算公式為：Ｑｊ≤Ｑｕ＝Ｑｈｋ＋ＱＷ，其中Ｑｈｋ＝０．０３４９ｂｈ０ （２＋ｐ） Ｒ μｋＲｇｋ，Ｑｗ＝０．０６ＲｇｗΣＡｗｓｉｎα，式中Ｑｊ：根據(jù)荷載組合得出的通過斜截面頂端正截面內(nèi)的最大剪力，即計算剪力，單位為ＫＮ；Ｑｈｋ：混凝土和箍筋的綜合抗剪承載力（ＫＮ）；Ｑｗ：彎起鋼筋承受的剪力（ＫＮ）；ｂ：通過斜截面受壓區(qū)頂端截面上的腹板厚度（ｃｍ）；ｈ０：通過斜截面受壓區(qū)頂端截面上的有效高度，自縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓邊緣的距離（ｃｍ）；μｋ：箍筋配筋率?μｋ＝ｎｋ·ａｋ／（ｂ·ｓ）；Ｒｇｋ：箍筋的抗拉設(shè)計強(qiáng)度（Ｍｐａ），設(shè)計時不得采用大于３４０Ｍｐａ：Ｒ：混凝土標(biāo)號（Ｍｐａ）；ｐ斜截面內(nèi)縱向受拉主筋的配筋率，ｐ＝１００μ，μ＝Ａｇ／ｂｈ０?當(dāng)ｐ＞３．５時，取ｐ＝３．５；Ｒｇｗ：彎起鋼筋的抗拉設(shè)計強(qiáng)度（Ｍｐａ）；Ａｗ在一個彎起鋼筋平面內(nèi)的彎起鋼筋縱截面面積（ｃｍ２）；α：彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角。
上式中工作條件系數(shù)、安全系數(shù)均已記入。公式的適用條件采用上限值和下限值來保證。上限值要求截面最小尺寸滿足Ｑｊ≤０．０５１Ｒｈ０（ＫＮ）。滿足下限值，Ｑｊ≤０．０３８Ｒ１ｂｈ０（ＫＮ）?可按構(gòu)造要求配置箍筋，式中?Ｒ１：混凝土抗拉設(shè)計強(qiáng)度（Ｍｐａ）。ＧＢＪ１０－８９中，斜截面承載力的計算公式為Ｖ≤Ｖｕ＝Ｖｃｓ＋Ｖｓｂ?其中Ｖｃｓ＝０．０７ｆｃｂｈ０＋１．５ｆｙｖ（Ａｓｖ ／ Ｓ）ｈ０ ? Ｖｓｂ＝０．８ｆｙＡｓｂｓｉｎαｓ ?當(dāng)為承受集中荷載的矩形獨(dú)立梁，Ｖｃｓ＝０．２／（λ＋１．５）ｆｃｂｈ０＋１．２５ｆｙｖ ｈ０，式中Ｖ：構(gòu)件截面上的最大剪力設(shè)計值（Ｎ）；Ｖｃｓ：混凝土與箍筋的綜合抗剪承載力（Ｎ）；Ｖｓｂ：彎起鋼筋所承受的剪力（Ｎ）；ｂ：矩形截面的寬度，Ｔ形截面或Ｉ形截面的腹板寬度（ｍｍ）；ｈ０：通過斜截面受壓區(qū)頂端截面上的有效高度，自縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓邊緣的距離（ｍｍ）；ｆｃ：混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值（Ｍｐａ）；ｆｙｖ：箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值（Ｍｐａ）；Ｓ：沿構(gòu)件長度箍筋間距（ｍｍ）；ｆｙ：彎起鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值（Ｍｐａ）；Ａｓｂ：在一個彎起鋼筋平面內(nèi)的彎起鋼筋縱截面面積（ｍｍ２）；αｓ：彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角。
公式的適用條件也是采用上限值和下限值來保證。上限值要求截面最小尺寸滿足 Ｖ≤０．２５ｆｃｂｈ０ 當(dāng)為薄腹梁，Ｖ≤０．２ｆｃｂｈ０ 。滿足下限值Ｖ＝０．０７ ｆｂｈ０，可按構(gòu)造要求配置箍筋。從上述公式中，可以看出，公式的表達(dá)形式不同，各物理量的單位也不同。
下面以實(shí)際例子看看計算結(jié)果上的差別。
已知Ｔ形截面簡支梁，２５號混凝土，縱筋采用ＩＩ級鋼筋，箍筋采用Ｉ級鋼筋，計算截面的計算剪力為４１６．２７ＫＮ?受拉區(qū)有２Φ３２的縱筋，保護(hù)層厚３０ｍｍ。進(jìn)行腹筋設(shè)計。 lang=EN-US>
下表是根據(jù)兩規(guī)范進(jìn)行的計算比較。
ＴＪＴ０２３－８５中，對斜截面抗剪計算，要求彎起鋼筋承擔(dān)４０％的計算剪力，混凝土與箍筋共同承擔(dān)６０％的計算剪力。另根據(jù)規(guī)范對計算剪力的定義，ＴＪＴ０２３－８５中的計算剪力與ＧＢＪ１０－８９中的設(shè)計剪力是一致的。所以在ＧＢＪ１０－８９計算中，也按４：６比例分擔(dān)剪力。
從上表中，明顯看出，ＴＪＴ０２３－８５比ＧＢＪ１０－８９在斜截面承載力計算中，安全儲備大得多。這與橋涵結(jié)構(gòu)跟建筑結(jié)構(gòu)所處環(huán)境，所受荷載不同有關(guān)系。
目前，兩專業(yè)在混凝土規(guī)范上沒有統(tǒng)一，設(shè)計和施工時應(yīng)注意，不能隨意互換。另外，兩規(guī)范在構(gòu)造上也有差別，需注意。
