铁路桥梁钢筋混凝土结构的可靠性探微

摘 要：钢铁桥梁施工中常见的结构主要是钢筋混凝土形式。针对这种结构的一些特殊性质，必须在工程设计中对其可靠性进行充分的考虑。本文结合铁路桥梁中的钢筋混凝土结构抗弯性和抗剪性进行了分析，对如何提升其功能稳定性给出了几点建议，以供参考。

关键词：铁路；桥梁；钢筋混凝土结构；可靠性

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.081

1 前言

作为铁路桥梁的主要结构部分的钢筋混凝土，由于其结构性质的比较特殊，在进行相关的工程设计时，必须对其结构稳定性加以重视。因为其良好的抗剪性及抗弯性，不仅能够提升钢筋桥梁的结构安全性，还能够使其投入使用后具有较好的使用寿命和稳定性。所以，本文结合抗剪及抗压两个方面进行了详细的分析，希望能够提升铁路桥梁的结构稳定性和可靠性。

2 铁路桥梁的钢筋混凝土结构抗弯可靠性的分析

2.1 铁路桥梁钢筋混凝土结构的主要抗弯形式

要想对铁路桥梁钢筋混凝土结构的相关抗弯性能进行稳定性分析，就必须了解其相应的抗弯设计形式，按照现有的国家铁路建设相关规定，铁路钢筋混凝土受弯构件的设计以容许应力方法，主要表F以下几种形式：

（1）平截面理想状态设计，这种假设主要是考虑与轴杆垂直的截面没有杆件变形的影响长期处于平面状态。当这种状态存在时，钢筋混凝土结构存在于中性轴平行的部分纵向纤维，切纵向纤维呈现于中性轴的正比例关系，也就是中性轴距离越大，纵向纤维越少。同时钢筋和混凝土之间较强的粘结力，使得其能够在同一水平面保持受力变形的一致性。

（2）弹性体的假设。从钢筋及混凝土的本质来看，钢筋属于弹性材料，混凝土属于弹塑性材料。当受力出现时，混凝土因自身的弹塑性特点来呈现直线式的应力曲线，为此，受拉区域的混凝土盈利特征基本可以呈现三角图形式。混凝土的应力因其应变性能的增加而呈现固定比例的增加，简化了混凝土应力及变形的计算关系。

（3）假设混凝土在受力区域内不参与工作。当受拉区域出现混凝土的裂缝时，因为只有一小部分混凝土参与到实际的受力中，且受力因素相对复杂，这部分的混凝土对整体的受力影响不大，所以可以对此部分的受力不予考虑。假设受拉钢筋是最主要的拉力承载体，而不进行混凝土受力的考虑，这种情况下的计算也得以简化。通过选择抗压性能接近的两种材料来进行界面的组成，然后再进行力学计算和相关换算，也就是可以进行钢筋及混凝土变形条件的相似性创设。

2.2 铁路桥梁钢筋混凝土结构中的抗弯性能分析

（1）抗弯可靠性分析的意义。对于铁路桥梁的结构施工中，钢筋混凝土的受弯构件是非常重要的部分，受弯构件的可靠性分析必须作为一项重要的工作加以重视。受弯构件遭到破坏主要分为两种形式，一种是受拉钢筋因外力而屈服，其周边的混凝土也因此受到了破坏。另一种是受拉钢筋虽然没有遭到屈服，但相应的边缘混凝土已经因遭受外力而发生了损坏，不论哪种破坏形式，都对钢筋混凝土的结构产生了抗弯可靠性的破坏。在实际的破坏性分析中，并不能准确的进行破坏形式的确定，所以本文只能结合单筋混凝土的截面结构，对两种破坏形式导致的抗弯度可靠性破坏进行分别考虑。以容许应力的方式来进行铁路桥梁钢筋混凝土结构的抗弯可靠度分析。

（2）铁路抗弯度破坏的荷载分析。对于铁路桥梁的钢筋混凝土结构遭到破坏，最主要的是受荷载力的影响。常见的荷载主要有恒荷载、活荷载及附加荷载等几种形式。其中的恒荷载/活荷载数值一般在0.2-1.0之间，恒荷载/附加恒荷载值在2.0-4.0之间。通过钢筋混凝土结构抗弯度及配筋率的变化关系，可以得出当破坏形式不同时，钢筋混凝土的指标可靠性也会呈现不同的变化趋势，详细来说，当钢筋屈服遭到破坏时，钢筋混凝土的抗弯构件可靠性会因配筋率的提升而有所增加。而当混凝土先遭到压碎破坏时，钢筋混凝土抗弯构件的可靠性指标却因配筋率的提升而有所下降。从而可以得出，当荷载条件不变的情况下，可以通过配筋率的提升来是抗弯构件可靠性得到有效的提升。在这种情况下，由于抗弯可靠性受混凝土强度的影响比较小，可以基本上予以忽视。

3 铁路桥梁钢筋混凝土结构中的抗剪性能分析

（1）钢筋混凝土的抗剪力分析。基于铁路桥梁钢筋混凝土的可靠性分析还包含其抗剪可靠度。当构件受到外力时所出现的斜向裂缝，对其的抗剪能力提出了要求。当配置中缺少腹筋就会很容易导致斜向裂缝，且容易出现剪力较大鞋面的突发性破坏而影响整体的桥梁结构性能，这在工程领域也称为剪坏。从相关的配筋率及抗剪承载力指标分析得出，纵筋及箍筋的配筋率对钢筋混凝土的抗剪承载力指标影响是有差异的。

（2）从相关的分析来看，构件抗剪承载力与剪跨呈现一定的反比趋势，但对于钢筋混凝土的抗剪可靠性，不仅受配筋率的影响，还会受混凝土强度的影响。并且通过实际的分析还得出，相应的结构抗剪可靠性还受到其他一些因素的影响，比如：当构件恒荷载和活荷载之间的比值变大时，钢筋混凝土的抗剪可靠性也会有所提升，相反，当期比值减小时，其抗剪可靠性指标就会下降。要想进行钢筋混凝土抗剪的可靠性提升，可以通过降低剪跨比及提升混凝土强度来考虑，同时考虑到铁路桥梁的活荷载不稳定性，可以试单搞得进行恒荷载的增加，来进行恒荷载与活荷载比值的提升，从而能够起到提升铁路桥梁混凝土结构抗剪可靠性的作用。

4 结语

综上所述，对于铁路桥梁的钢筋混凝土结构可靠性来说，要从其结构遭受破坏的两个形式来加以分析，一方面是钢筋先收到外力屈服，而随着周边的混凝土因压力作用也会遭到破坏。另一方面，钢筋混凝土在没有发生屈服的情况下，混凝土因外力而发生破坏。本文结合钢筋混凝土的弯性及剪性破坏，从抗剪和抗弯两个角度进行了铁路桥梁混凝土结构的可靠性分析，希望能够为以后的工程维修和养护做好可靠性参考依据。

参考文献：

[1]刘秉京.桥梁混凝土耐久性设计[J].公路，2001（02）：70-74.

[2]许艳松.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术[J].城市建筑，2014（01）：301.

[3]谢祖文.公路工程施工机械选择与配套方法[J].交通世界，2012（15）：42-43.

[4]蔡学伦.如何选择钢板桩施工机具[J].交通世界，2013（09）：155-156.