浅议《混凝土结构设计规范》与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》之差异.docx

得分：_______

南 京 林 业 大 学

研究生课程论文
2014～2015学年 第2学期

课 程 号：
PD06015
课程名称：
工程结构设计理论
论文题目：
浅议《混凝土结构设计规范》与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》之差异
学科专业：
建筑与土木工程
学 号：

姓 名：

任课教师：

二○一五年六月

浅议《混凝土结构设计规范》与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》之差异
摘要：本文介绍了《混凝土结构设计规范》GB50010-2010和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004的发展历程，并从适用范围、混凝土强度设计值、钢筋的选用要求、对于素混凝土的规定、配筋率的定义、最小配筋率取值以及最大裂缝宽度计算公式分析了两规范的不同点。
关键词：混凝土;钢筋;桥涵;适用范围;素混凝土;配筋率;裂缝宽度
Abstract: This article introduces the specification for Cods for design of concrete structure (GB50010-2010) and Reinforced concrete and pre-stressed concrete highway bridge (JTG D62-2004) development course. Then the article analysises the differences of two specifications from the scope of the selection of design value, concrete strength, steel demand, for the definition of the regulation of plain concrete, reinforcement ratio, the minimum reinforcement ratio values and the maximum crack width calculation formula.
Keywords: concrete;rebar;bridges and culverts;range of application;plain concrete; reinforcement ratio; crack width

1 《混凝土结构设计规范》GB50010-2010发展历程
从建国到现在，混凝土结构设计规范的制订经历了照搬照抄的GBJ21-66规范、自主制定的TJl0-74规范、跨越式发展的GBJlO-89规范、实施全面与国际接轨的GB50010—2002规范，以及2011年7月1日开始实施的GB50010-2010规范等5个发展阶段。最新颁布的2010版《混凝土结构设计规范》，相对2002版而言，主要增加了500MPa级带肋钢筋，以300MPa级光圆钢筋取代235MPa级钢筋，修改了受剪承载力计算公式，调整了混凝土的保护层厚度、钢筋的锚固长度和纵向受力钢筋最小配筋率等内容。
2 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004发展历程
改规范系根据中华人民共和国交通部交公路发[1996]1085号文《关于下达1996年度公路工程建设标准、规范、定额等编制、修订工作计划的通知》的要求，对《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)进行修订而成。修订的主要内容包括：按《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB／T 50283-1999)的规定，采用了以概率理论为基础的极限状态设计方法；按《工程结构设计基本术语和通用符号》（GBJ 132-90）的规定，修改了符号并列出了基本名词术语；在材料方面，改变了强度的取值原则，将混凝土的强度等级提高到C80，钢筋品种也随现行国家标准的规定作了调整；全面改进和补充了棍种受力构件的正截面和受弯构件斜截面的承载力计算内容；改善r预应力混凝土受弯构件的抗裂限值、裂缝宽度和构件刚度的计算方法，以及预应力钢筋的几项预应力损失如钢丝和钢绞线的松弛损失、混凝土收缩和徐变损失等。此外，该规范还增加了有关构件耐久性的规定，组合式受弯构件、墩台盖梁、桩基承台和箱梁翼缘有效宽度等方面的计算和构造的规定。对桥梁上、下部构造，如钢筋的最小保护层厚度、最小锚旧K度、钢筋接头及钢筋最小配筋率等方面也作了较全面的补充和完善。 
3 适用范围不同
《混凝土结构设计规范》适用于房屋和一般构筑物的钢筋混凝土、预应力混凝土以及素混凝土结构的设计，并不适用于轻骨料混凝土及特种混凝土结构的设计。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》适用于公路桥涵的一般钢筋混凝土及预应力混凝土结构构件的设计，不适用于轻集料混凝土及其他特种混凝土桥涵结构构件的设计。
4 所采用的混凝土轴心抗压/抗拉强度设计值不同
《混凝土结构设计规范》所采用的混凝土轴心抗压/抗拉强度设计值如表4.1 。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》采用的混凝土轴心抗压/抗拉强度设计值如表4.2。
表4.1 《混凝土结构设计规范》混凝土轴心抗压/抗拉强度设计值（N/mm2）
强度
混凝土强度等级
C15
C20
C25
C30
C35
C40
C45
C50
C55
C60
C65
C70
C75
C80

7.2
13.4
16.7
20.1
23.4
26.8
29.6
32.4
35.5
38.5
41.5
44.5
47.4
50.2

0.91
1.10
1.27
1.43
1.57
1.71
1.80
1.89
1.96
2.04
2.09
2.14
2.18
2.22
表4.2 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》混凝土轴心抗压/抗拉强度设计值（N/mm2）
强度
混凝土强度等级
C15
C20
C25
C30
C35
C40
C45
C50
C55
C60
C65
C70
C75
C80

6.9
9.2
11.5
13.8
16.1
18.4
20.5
22.4
24.4
26.5
28.5
30.5
32.4
34.6

0.88
1.06
1.23
1.39
1.52
1.65
1.75
1.83
1.89
1.96
2.02
2.07
2.10
2.14
从上两表可以看出，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的混凝土轴心抗压/抗拉强度设计值比《混凝土结构设计规范》所使用的低。
5 钢筋的选用要求不同
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中钢筋应按下列规定选用：
（1） 纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋；
（2）梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋；
（3）箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋；
（4）预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004中钢筋应按下列规定选用：
（1）钢筋混凝土及预应力混凝土构件中的普通钢筋宜选用热轧R235、HRB335、HRB400及KL400钢筋，预应力混凝土构件中的箍筋应选用其中的带肋钢筋；按构造要求配置的钢筋网可采用冷轧带肋钢筋。
（2）预应力混凝土构件中的预应力钢筋应选用钢绞线、钢丝；中、小型构件或竖、横向预应力钢筋，也可选用精轧螺纹钢筋。
从上可以看出，两规范钢筋的选用有细微差别，《混凝土结构设计规范》GB50010-2010规定所采用的钢筋更加细致。
6 对于素混凝土的规定不同
素混凝土是指由水泥、砂（细骨料）、石子（粗骨料）、外加剂等，按一定比例混合后加一定比例的水拌制而成，其内不含钢筋或不配置受力钢筋。
在房屋建筑中，素混凝土构件还是占有相当的份额，但是在公路桥涵工程中由于很少有纯受压的构件，故很少用到素混凝上结构构件。
所以在《混凝土结构设计规范》的附录中有详细的素混凝土结构构件的设计要求，而在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中并未提及素混凝土。
7 配筋率的定义不同
在《混凝土结构设计规范》中配配筋率是混凝土构件中配置的钢筋面积（或体积）与规定的混凝土截面面积（或体积）的比值，即纵筋面积和构件全截面面积（bh）的比值，但是在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》配筋率为纵筋面积与有效截面面积（bh0）的比值。
8 最小配筋率不同
在《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的配筋百分率ρmin不应小于表8.1规定的数值。
表8.1 纵向受力钢筋的最小配筋百分率ρmin (%)
受力类型
最小配筋百分率
受压构件
全部
纵向钢筋
强度级别500N/mm2
0.50
强度级别400N/mm2
0.55
强度级别300 N/mm2、335 N/mm2
0.60
一侧纵向钢筋
0.20
受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧的受拉钢筋
0.20和45中的较大值
注：1 受压构件全部纵向钢筋最小配筋百分率，当采用C60及以上强度等级的混凝土时，应按表中规定增加0.10；
2 板类受弯构件的受拉钢筋，当采用强度级别400N/mm2、500 N/mm2的钢筋时，其最小配筋百分率应允许采用0.15和45中的较大值；
3 偏心受拉构件中的受压钢筋，应按受压构件一侧纵向钢筋考虑；
4 受压构件的全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率以及轴心受拉构件和小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率均应按构件的全截面面积计算；
5 受弯构件、大偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按全截面面积扣除受压翼缘面积后的截面面积计算；
6 当钢筋沿构件截面周边布置时，“一侧纵向钢筋”系指沿受力方向两个对边中一边布置的纵向钢筋。
而《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中规定，钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率应符合下列要求：
（1）轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋百分率不应小于0.5，当混凝土强度等级C50及以上时不应小于0.6；同时，一侧钢筋的配筋百分率不应小于0.2。当大偏心受拉构件的受压区配置按计算需要的受压钢筋时，其配筋百分率不应小于0.2。
（2）受弯构件、偏心受拉构件及轴心受拉构件的一侧受拉钢筋的配筋百分率不应小于45ftdfsd，同时不应小于0.20。轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋百分率和一侧纵向钢筋（包括大偏心受拉构件受压钢筋）的配筋百分率应按构件的毛截面面积计算。轴心受拉构件及小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋百分率应按构件毛截面面积计算。受弯构件、大偏心受拉构件的一侧受拉钢筋的配筋百分率为100Asbh0，其中As为受拉钢筋截面面积，b为腹板宽度（箱形截面梁为各腹板宽度之和），h0为有效高度。当钢筋沿构件截面周边布置时，“一侧的受压钢筋”或“一侧的受拉钢筋”系指受力方向两个对边中的一边布置的纵向钢筋。
预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列条件：
MndMcr≫1.0
式中：Mnd—受弯构件正截面抗弯承载力设计者；
Mcr—受弯构件正截面开裂弯矩值。
部分预应力混凝土受弯构件中普通受拉钢筋的截面面积，不应小于0.003bh0。
9 最大裂缝宽度计算公式不同
《混凝土结构设计规范》中规定，在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度可按下列公式计算：

式中：
——
构件受力特征系数；

——
裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；

——
按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋应力或按标准组合计算的预应力混凝土构件纵向受拉钢筋等效应力；
Es
——
钢筋弹性模量；
cs
——
最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm)；

——
按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

——
有效受拉混凝土截面面积；

——
受拉区纵向钢筋截面面积；

——
受拉区纵向预应力筋截面面积；
dep
——
受拉区纵向钢筋的等效直径（mm）；
dep
——
受拉区第i种纵向钢筋的公称直径；

——
受拉区第i种纵向钢筋的根数；

——
受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数。
而在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中，矩形、T形和I形截面钢筋混凝土构件及B类预应力混凝土受弯构件，其最大裂缝宽度Wfk按下列公式计算：
Wtk=C1C2C3σssEs(30+d0.28+10ρ)
ρ=As+Apbh0+(bf-b)hf
式中：C1—钢筋表面形状系数；
C2—作用（或荷载）长期效应影响系数；
C3—与构建受力性质有个的系数；
σss—钢筋应力；
d —纵向受拉钢筋直径；
ρ—纵向受拉钢筋配筋率；
bf—构件受拉翼缘宽度；
hf—构件受拉翼缘厚度。
10 结语
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004虽同属于混凝土设计规范，但是其应用的对象不同，故存在着许多细微规定的不同。所以在参考规范时，要分清使用对象，选择正确的规范。

参考文献：
[1] 《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
[2] 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004
[3] 杨虹,阳丹,伍平.2002版与2010版《混凝土结构设计规范》钢筋用量比较分析[J]. 施工技术,2012.
[4] 王越,吴铮,郭春阳.2 0 1 0版《混凝土结构设计规范》学习心得和一些理解[J].河南建材,2012
[5] 涂木兰，吴二军. 建筑、桥涵和水工三种混凝土结构设计规范比较[J].江苏建筑,2009.