探讨铁路桥梁钢筋混凝土结构的可靠度

【摘要】：对于铁路桥梁建设工程来说，桥梁的钢筋混凝土结构的可靠度是十分重要的。在进行钢筋混凝土施工过程中，对于其结构的安全性有着一定的检验标准，且只能达到标准后才能进行施工。对于铁路桥梁钢筋混凝土结构的可靠度的检测是一项艰巨且重要的任务。

【关键词】：铁路桥梁；钢筋混凝土，结构；可靠度

【引言】：

钢筋混凝土作为世界上应用领域最为广泛的一种重要结构形式，已经具有一百五十多年的发展历史。跟传统的木石结构相比，混凝土除了价格便宜以及取材方便外，还具有更好的耐久性与耐火性，从而广泛地被应用于道路桥梁以及房屋建造过程中。钢筋混凝土安全的可靠性，直接关系着生命安全的问题，因此，要对其加倍重视。

一.关于结构可靠度的基本概念

我们在描述结构的某种能力的时候，一般依靠可靠性和可靠度这两种不同指标。而在我国相关文件中已经对结构的可靠性作出了较为完整的阐述，结构的可靠性就是指在所规定的一定时间和条件下，我们对于某种功能所期望能够完成的能力。通常情况下，我们利用数理统计给出一个可靠性的指标，并使得该结构在所给出的指标范围内实施达到我们对某种功能所期望的要求。所谓规定的时间，就是基准期的设计，在进行分析结构可靠性时，极限方程中能够对结构功能产生影响的各种变量和时间关系相对应的时间参数。而所谓规定的条件，就是指在结构设计、施工以及正常使用时的正常条件。

二.对于铁路桥梁钢筋混凝土中构件抗剪可靠度的研究

1.目前铁路钢筋混凝土中对桥梁构件的抗弯进行设计的方法

（1）弹性体的假定

一般我们可以把钢筋视为一种弹性体，而混凝土作为一种弹塑性材料。当受拉区混凝土开裂后，混凝土的应力曲线与直线没有太大的差别，这个时候就可以把受压区混凝土的应力图形比作三角形，进而进行简单的计算。

（2）平截面假定

将所有与杆轴垂直的截面即便是杆件已经发生变形仍假定为平面。在这个假定的情况下，各纵向纤维平行于中性轴所产生的变形跟其到中性轴之间的距离成正比。因为钢筋与混凝土之间有着较好的粘结力，所以在同一水平高度上可认为钢筋跟混凝土所产生的变形是一致的。

（3）受拉区混凝土不参加

在受拉区混凝土开裂后，仍然会有一小部分的混凝土起到作用，由于此时受力情况比较复杂，而造成的影响却很小，可以将其忽略不计，这个时候将拉应力假定全部是由受拉钢筋所承担的，就可使得计算简而易化。

由于钢筋和混凝土这两种材料在弹性模量上有所不同，为了使力学中的计算方法更为简便，就需要把钢筋和混凝土这两种材料换算成实际截面，也就是换算为一种与它功能相等的匀质截面，其是由一种拉压性能相同的假想材料所组成。而这里所说的功能相同是指换算截面和实际截面的变形条件没有发生改变。

2.结构极限状态

结构的安全性由结构的状态决定。结构极限状态就是指当结构或者结构的一部分超过了某一特定的状态之后，对设计所规定的某一功能的要求就不能给与满足时，这个特定状态就是所说的结构极限状态。而它又可分为正常使用极限状态和承载能力极限状态两种。

（1）承载能力极限状态

指当结构或者构件已达到了最大承载力，已经不适于继续承载而发生变形时候的状态。当结构超过承载能力极限状态时，就会发生坍塌、破坏等一系列严重后果。

结构处在以下几个状态的时候，可视为超过了承载能力极限状态：结构转变为机动体；结构或构件的稳定丧失；整体或其中一部分的结构由于静载或者动载的作用而不能继续承载；整体或其中一部分结构作为刚体而失去了平衡。

（2）正常使用极限状态

指结构或构件在某项规定限制里已经达到正常使用或耐久性使用的状态。有一些结构不能正常使用，可能是由于出现了裂缝等变形情况。

当结构或构件处在以下状态时，可视为超过了正常使用极限状态：结构 的正常使用受到了影响或者外观已产生过大变形；设备发生过大的振动并产生影响；结构的耐久性有所降低，或外观遭到了局部破坏。

三.在铁路桥梁钢筋混凝土中对构件抗剪承载力可靠度的分析

在钢筋混凝土中受弯构件不仅承受弯矩而且还承担剪力，从而产生剪应力。横截面上的弯曲应力与剪应力相互合成形成一种斜向的主压应力和主拉应力。混凝土的抗拉强度比较低，这个时候在主拉应力作用下，就很容易在其垂直的方向产生一条斜裂缝。如果只配主筋而不配腹筋，很容易发生剪坏的情况。为了有效避免剪坏情况的出现，通常配置腹筋在受弯构件中，从而对斜裂缝实施有效的限制，避免突发性破坏情况的发生。

四.偏心受压状态的判别

对于钢筋混凝土的偏心受压构件我国现行铁路桥规已作出明确规定，需采用容许应力法进行计算。偏心受压构件由于不同的偏心距大小就会产生大偏心受压和小偏心受压这两种应力状态。而对于大小偏心受压的判别是依据截面核心距的概念。当外力是在截面核心边缘界上发生作用时，截面所对应的边缘应力为0，而这也正是大小偏心的分界。当外力作用点是发生在截面核心外部时，则为大偏心受压，反之则是小偏心受压。如下图所示：

五.荷载组合

铁路桥梁需要承受其自身的重量和列车的重量，除此之外，还需要承受各种外力作用。因此，在进行荷载组合的时候还应考虑到各种规定。比如：

（1）倘若构件主要用于承受某种附加力，那么在对此杆件进行计算的时候，该附加力应放在主力中考虑

（2）桥梁进行设计时，应考虑主力跟一个方向上的附加力相组合

（3）列车的脱轨荷载只跟主力中恒荷载相组合。

【结语】：

本文通过对铁路桥梁钢筋混凝土结构的可靠性进行分析，使得对于其结构有了更深的认识，对于铁路桥梁的施工建设有着重要的作用，使得建筑者能够站在安全性和长久性的角度去看待铁路建设问题，促使铁路行业进一步的发展。

【参考文献】：

[1]周慧芳. 铁路桥梁钢筋混凝土结构可靠度研究[D].大连理工大学，2013.

[2]. 损伤情况下钢筋混凝土结构的可靠度研究[D].郑州大学，2013.