第1章 緒論

19世紀(jì)30年代水泥問世以來，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸在各類工程中得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和改進(jìn)，鋼筋和混凝土已成為現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)所使用的主要材料。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，僅在中國(guó)，每年的混凝土用量就達(dá)到10億立方米，鋼筋的用量達(dá)2000萬噸，每年工程建設(shè)中混凝土結(jié)構(gòu)的耗資達(dá)2000億元以上，由此可見鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用的廣泛性。

1867年英國(guó)建成世界上第一座素混凝土鐵路拱橋以來，在130多年的發(fā)展歷程中，混凝土橋梁經(jīng)歷了從素混凝土橋、鋼筋混凝土橋、部分預(yù)應(yīng)力混凝土橋到全預(yù)應(yīng)力混凝土橋四個(gè)發(fā)展階段。在目前所有使用的橋梁中，有數(shù)據(jù)表明混凝土橋梁的數(shù)目占到橋梁總數(shù)的50%以上，尤其在中國(guó)，這個(gè)比例甚至占到90%以上。在橋梁的使用中，舊橋承載力不足、老化、破損是世界范圍的難題。這是由于橋梁在運(yùn)營(yíng)過程中除了承受恒載作用外，還要越來越多的承受交通車輛重復(fù)荷載的作用，現(xiàn)在隨著車輛總數(shù)的不斷增加，荷載水平越來越高，加之橋梁養(yǎng)護(hù)方面的疏漏，橋梁的破壞問題也越來越突出。

美國(guó)20世紀(jì)80年代初的調(diào)查結(jié)果顯示，當(dāng)時(shí)全美共有566000座公路橋梁，通過對(duì)其中514000座橋梁進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有40%以上的橋梁都有不同程度的損壞，98000座橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，只能停止或限載通行，102000座橋梁行車道過窄，橋下凈空不夠或承載力不足。由于橋梁陳舊老化、失修，塌橋事故不斷發(fā)生。

德國(guó)曾于20世紀(jì)70年代末對(duì)一個(gè)州的1500座鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土公路橋梁做了全面檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：鋼筋混凝土橋齡在50～60年的，有27%的橋梁至少有一處嚴(yán)重?fù)p傷，64%至少有一處重要損傷，77%至少有一處中等損傷；橋齡在30～35年的，有13%的橋梁上部結(jié)構(gòu)至少有一處嚴(yán)重?fù)p傷，37%至少有一處重要損傷，53%至少有一處中等損傷；橋齡在20～30年的，有8%的上部結(jié)構(gòu)至少有一處嚴(yán)重?fù)p傷，24%至少有一處重要損傷，46%至少有一處中等程度損傷。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的損傷情況比鋼筋混凝土橋梁更嚴(yán)重，20～30年橋齡的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，有將近50%的橋梁上部構(gòu)造至少有一處重要損傷，其中2/3至少有一處中等損傷。

歐洲的道路結(jié)構(gòu)同樣趨于老化，交通的超負(fù)荷和惡化的環(huán)境引起橋梁結(jié)構(gòu)退化，且這種退化會(huì)由于高頻率的維修和承載能力的減少而顯著加劇。歐洲大多數(shù)國(guó)家主要高速公路的建造現(xiàn)已告一段落，他們正將精力轉(zhuǎn)向?qū)ΜF(xiàn)有設(shè)施的維修。把道路網(wǎng)絡(luò)維修到令人滿意的程度，其工程造價(jià)是很高的。在歐洲的一些國(guó)家中橋梁維修的工程造價(jià)評(píng)估為：法國(guó)120億歐元，英國(guó)230億歐元，西班牙41億歐元，德國(guó)30億歐元。它們一般占道路網(wǎng)長(zhǎng)度的2%，造價(jià)的30%（以1996年的價(jià)格水平為準(zhǔn)。為節(jié)省政府財(cái)政開支，英國(guó)只在橋梁被評(píng)估為不安全時(shí)才進(jìn)行詳細(xì)評(píng)定和修復(fù)、加固或置換橋梁退化的構(gòu)件。即使如此，英國(guó)用于國(guó)有橋梁的養(yǎng)護(hù)和維修的年開支也達(dá)到1.8億歐元，法國(guó)為0.5億歐元，挪威為0.3億歐元，西班牙為0.13億歐元。而且國(guó)有橋梁僅僅占橋梁總數(shù)的一小部分（法國(guó)約占10%，挪威約占50%）。若大量建于20世紀(jì)60～70年代的橋梁開始退化后，這些花費(fèi)還要增加。

隨著日本20世紀(jì)50年代至70年代初的高速經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，其社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也得到了急速的發(fā)展。其中，在公路橋梁的建設(shè)方面，普遍采用了易于設(shè)計(jì)和施工的鋼筋混凝土橋面板（以下簡(jiǎn)稱RC橋面板）。但是，隨著近年來日本交通量及車輛載重的不斷增加，有關(guān)橋面板損傷、劣化的報(bào)告也不斷涌現(xiàn)。

日本RC橋面板損傷的橋梁，大多是依據(jù)1956年和1964年頒布的《鋼公路橋設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)建造的。當(dāng)時(shí)，正是日本汽車交通量激增以及汽車自身重量增大的時(shí)期，上面所提到的規(guī)范在負(fù)筋的配筋、板厚度、支撐板的橫梁剛性以及板的施工等方面都存在需要改進(jìn)之處。基于此，1967年開始實(shí)施的《鋼公路橋鋼筋混凝土單向板的負(fù)筋設(shè)計(jì)要領(lǐng)》中，將負(fù)筋的數(shù)量提高到了主筋的70%以上。接著，1968年頒布的《關(guān)于鋼公路板設(shè)計(jì)的暫定指針（試行）以及施工注意事項(xiàng)》中，將設(shè)計(jì)中一直沿用的板最小厚度作了修訂。在隨后的20～30年中，日本主要針對(duì)RC橋面板的設(shè)計(jì)彎矩作了數(shù)次修訂。1971年實(shí)施的《鋼公路橋鋼筋混凝土板的設(shè)計(jì)》規(guī)定，板設(shè)計(jì)中要考慮主筋方向?qū)τ跇?gòu)造鋼筋方向的設(shè)計(jì)彎矩。并且以每天單方向通過1000臺(tái)大型車輛作為假定進(jìn)行設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)彎矩提高了20%。到了1978年，《公路橋鋼筋混凝土板的設(shè)計(jì)施工指針》開始得以發(fā)行。1993年修訂的《公路橋規(guī)范〈I共通篇〉》中將T荷載加以修訂，《II鋼橋篇》中規(guī)定板的設(shè)計(jì)彎矩以10tf的輪荷載為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過上述一系列指針、規(guī)范等的修訂，20世紀(jì)80年代中期以后建造的RC橋面板所發(fā)生的損傷事故較以前有了明顯地減少。

很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，日本RC構(gòu)造物的設(shè)計(jì)一直沿用1931年日本土木學(xué)會(huì)制定的許容應(yīng)力度設(shè)計(jì)法。到了20世紀(jì)50年代中后期，以美國(guó)為首的歐洲各國(guó)開始采用極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)法，這一方法在全世界得到了廣泛應(yīng)用。經(jīng)過這一系列的變遷，日本于1986年實(shí)施的混凝土標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，又提出了新的設(shè)計(jì)方法——限界狀態(tài)設(shè)計(jì)法。時(shí)至現(xiàn)在，仍有很多設(shè)計(jì)采用限界狀態(tài)設(shè)計(jì)法。1969年，日本土木學(xué)會(huì)成立了極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)小委員會(huì)，開始了對(duì)這一設(shè)計(jì)方法的調(diào)查研究。1995年，著手準(zhǔn)備將混凝土標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范由原來的“式樣書規(guī)定型”向“性能檢查型”轉(zhuǎn)變。之后，在2002年修訂的混凝土標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，全部實(shí)現(xiàn)了“性能檢查型”的設(shè)計(jì)方法。目前，日本RC構(gòu)造物的設(shè)計(jì)在立足于許容應(yīng)力度設(shè)計(jì)法的同時(shí)，也在驗(yàn)證上述方法的實(shí)用性，另外還從耐震的觀點(diǎn)出發(fā)研究在設(shè)計(jì)中考慮極限耐力的影響。

日本現(xiàn)役橋梁的4%都建于其經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)期，在未來的20年內(nèi)，其中大部分橋梁的使用年限將達(dá)到50年，即一般橋梁的設(shè)計(jì)使用壽命。由此，考慮構(gòu)筑物使用后期的維護(hù)管理及LCC （生命周期成本）的設(shè)計(jì)與施工備受關(guān)注。日本國(guó)土交通省（相當(dāng)于各國(guó)的交通部）更是把“道路資產(chǎn)管理”定義為“在道路管理中將橋梁、隧道、鋪裝等視為道路資產(chǎn)，包括治理其使用階段的損傷、劣化在內(nèi)的最佳費(fèi)用效果的維護(hù)管理”，并且極力構(gòu)建道路管理系統(tǒng)。日本橋梁設(shè)計(jì)人員非常注重橋梁的實(shí)用性和簡(jiǎn)潔美，以結(jié)構(gòu)為主輔助適當(dāng)?shù)男揎棧谠O(shè)計(jì)上成為與自然和諧統(tǒng)一的景觀，重視橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)中對(duì)自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境影響的評(píng)估與論證，運(yùn)用全生命周期效益分析方法，力爭(zhēng)使每座橋梁都能做到功能適用性、環(huán)境協(xié)調(diào)性和結(jié)構(gòu)安全性的高度統(tǒng)一。

針對(duì)臺(tái)風(fēng)、地震等惡劣環(huán)境因素，日本橋梁設(shè)計(jì)人員采用先進(jìn)的抗風(fēng)、抗震設(shè)計(jì)方法，通過充分的模型實(shí)驗(yàn)和工藝研究，保證大橋抵御自然災(zāi)害的能力。目前，日本高架橋中的多層橋多（一般3～4層，有的5層以上）、高橋多（高度有的達(dá)50米以上）。日本人非常注重知識(shí)積累和成果共享，并在很大程度上實(shí)現(xiàn)了資源和成果的全國(guó)性共享，使得研究工作的效率和效益得到極大提高，有利于技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。很多有代表性的橋梁都運(yùn)用先進(jìn)的聲光與數(shù)字電子技術(shù)建立了“橋梁博物館”，集工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與推廣、技術(shù)交流、科普教育、旅游觀光等多項(xiàng)功能于一體，將宏偉而高深的橋梁建筑技術(shù)生動(dòng)形象地展示給普通民眾。

過去的20年中，中國(guó)開展了全球規(guī)模最大的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建成一大批結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)復(fù)雜、設(shè)計(jì)和施工難度大、科技含量高的現(xiàn)代化橋梁。但材料的自然老化、車輛荷載的不斷增加、日益惡化的環(huán)境的影響以及養(yǎng)護(hù)維修缺乏，相當(dāng)一部分橋梁不可避免地出現(xiàn)各種損傷和缺陷，安全儲(chǔ)備不足，近年來橋梁服役過程中垮塌事故時(shí)有發(fā)生。

中國(guó)在橋梁設(shè)計(jì)過程中，存在著考慮強(qiáng)度多而考慮耐久性少；重視強(qiáng)度極限狀態(tài)不重視使用極限狀態(tài)；重視橋梁結(jié)構(gòu)的建造而忽視其檢測(cè)和維護(hù)，使結(jié)構(gòu)安全性存在不同程度的隱患和缺陷。鳳懋潤(rùn)教授在2012武漢國(guó)際橋梁科技論壇上指出，中國(guó)的建橋理念，要從“盡快建成”轉(zhuǎn)為“盡量建好”，更注重橋梁質(zhì)量。混凝土結(jié)構(gòu)中，剛度、強(qiáng)度、疲勞壽命是結(jié)構(gòu)使用的三個(gè)基本要求。

中國(guó)幅員遼闊，山地眾多，因此橋梁在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的應(yīng)用也十分普遍。隨著使用時(shí)間的推移，目前大量橋梁已經(jīng)存在性能的疲勞損傷，如不加以控制和改善，在未來的一段時(shí)間內(nèi)，將有大量橋梁提前達(dá)到使用壽命。據(jù)廣東省相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，至2000年，廣東省內(nèi)共有1.87萬座公路橋，由于各類損傷的發(fā)生而造成三四類不良狀況的橋梁有4244座，占總數(shù)的22.7%。隨著橋梁的逐漸老化，再加上有些橋梁的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)管理措施不力，這將進(jìn)一步加速縮短橋梁的使用壽命。

自1999年9月22日國(guó)家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略以來，截至2013年年底寧夏公路通車?yán)锍踢_(dá)2.85萬公里，新增2032公里，同時(shí)隨著橋梁技術(shù)的不斷發(fā)展，黃河作為“天塹”的時(shí)代已然終結(jié)。全區(qū)先后建成銀川黃河輔道大橋、吳忠黃河公路大橋等4座橫跨黃河的公路大橋，公路大橋數(shù)量達(dá)到10座，橋梁密度居黃河、長(zhǎng)江流經(jīng)的省份之冠。目前黃河流經(jīng)寧夏境內(nèi)397公里的河道上，平均不到40公里就能看到一座飛架于黃河之上的大橋。“十二五”期間寧夏回族自治區(qū)交通投資立足滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的要求，將以每年25%的速度增長(zhǎng)。按照這個(gè)投資規(guī)模計(jì)算，“十二五”期間全區(qū)交通投資確保完成540億元，力爭(zhēng)完成800億元，由此可預(yù)見全區(qū)橋梁保有量將持續(xù)增加。按照2012年9月《國(guó)務(wù)院關(guān)于寧夏內(nèi)陸開放型經(jīng)濟(jì)試驗(yàn)區(qū)規(guī)劃的批復(fù)》，國(guó)家將加大對(duì)寧夏道路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度。

橋梁是連接現(xiàn)代交通建設(shè)的咽喉，既要保證橋上交通的順利運(yùn)行，也要保證橋下水流的宣泄、船只的通航。據(jù)統(tǒng)計(jì)寧夏境內(nèi)總共有1000多座橋梁，危橋已超過1/10。有關(guān)部門一直在修路修橋，但維修的速度往往沒有損壞的速度快。究其原因：一是受寧夏寒旱區(qū)鹽堿地質(zhì)環(huán)境的影響，寧夏混凝土損傷劣化速度明顯高于中國(guó)其他地區(qū)，干燥的氣候環(huán)境也對(duì)混凝土橋梁后期材料性能的發(fā)展帶來較大的影響。二是寧夏境內(nèi)很多橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，加之近幾年重型車輛頻繁碾壓，橋梁不堪重負(fù)，導(dǎo)致很多橋梁鋼筋混凝土橋梁板構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，并且有繼續(xù)擴(kuò)張趨勢(shì)，局部地方鋼筋外露，存在很大的安全隱患，進(jìn)而引起橋梁突然坍塌事件。然而橋梁倒塌事故會(huì)造成惡劣的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響，造成生命財(cái)產(chǎn)損失，且修復(fù)也需要巨大的經(jīng)濟(jì)投入；影響交通的正常運(yùn)行和人民群眾的正常生活；影響全區(qū)與其他地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，從而影響全區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安定團(tuán)結(jié)。

橋面板作為橋梁的上部結(jié)構(gòu)，直接承受著來往的車輛荷載，而且橋面板與橋梁其他構(gòu)件十分不同的一點(diǎn)就是橋面板內(nèi)并不施加預(yù)應(yīng)力。因此，橋面板更容易在車輛荷載的作用下發(fā)生疲勞破壞。橋面板的疲勞破壞形式多為裂縫和在板上產(chǎn)生漏洞，這些都對(duì)來往的車輛的安全行駛帶來不利影響。例如較大較深的裂縫會(huì)造成車輛在行駛時(shí)的“跳車”現(xiàn)象，導(dǎo)致車輛的翻轉(zhuǎn)。山東省101省道上的禹城王橋橋面板斷面型式為矩形空心板，板高65 cm，由于長(zhǎng)期承受車輛荷載，加之養(yǎng)護(hù)不利，板的側(cè)面多有裂縫、露筋現(xiàn)象，混凝土的保護(hù)層磨損嚴(yán)重，不得不進(jìn)行翻修維護(hù)；2002年1月中旬，成渝高速公路的瀨溪河大橋右幅橋面板產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫，積水滲漏嚴(yán)重。橋面橫置板間裂縫達(dá)53條（占全橋35%），最大裂縫發(fā)生橫置板的跨中撓度最大處達(dá)3 cm以上，橋面變形及振動(dòng)異常明顯；浙江省仙居縣縣道大戰(zhàn)大橋橋面板長(zhǎng)期承受來往荷載作用下破壞嚴(yán)重，隆起達(dá)50 cm。

為了實(shí)現(xiàn)上述的維護(hù)管理，設(shè)計(jì)、施工及管理中正確把握RC橋面板的強(qiáng)度及耐用年限十分必要。因交通荷載引起公路橋RC橋面板的疲勞損傷事例屢見不鮮，損傷嚴(yán)重的板甚至?xí)l(fā)生沖切破壞，導(dǎo)致混凝土與板分離而剝落。鑒于RC橋面板的實(shí)際受力情況，可通過反復(fù)移動(dòng)荷載作用下的疲勞試驗(yàn)來考察其受力及耐久性能。但是，考慮移動(dòng)荷載和疲勞荷載等模擬實(shí)際交通荷載之前，明確橋面板在靜荷載作用下的破壞機(jī)理十分必要。

RC橋面板發(fā)生損傷時(shí)，首先表現(xiàn)為板下方沿主筋長(zhǎng)度方向發(fā)生裂縫，然后沿與主筋垂直方向繼續(xù)開裂。水分沿裂縫浸入混凝土內(nèi)部后與鋼筋接觸，將會(huì)加速板的破壞，最終導(dǎo)致部分路面混凝土剝落。導(dǎo)致其損傷的原因除了汽車交通量及汽車重量的增加外，還包括主要受力鋼筋配筋不足、板厚度不足、主梁間距過大、支撐主梁及縱梁的撓曲變形等的影響，以及板厚度及鋼筋位置的誤差、混凝土養(yǎng)護(hù)不足等施工管理上的因素。

關(guān)于RC橋面板的沖切破壞機(jī)理的研究，除包含RC梁的相關(guān)問題外，還包括其復(fù)雜的彎矩分布、力的平衡條件受多種因素制約、因彈性約束引發(fā)的板面內(nèi)力不明確等因素，直至現(xiàn)在仍缺乏完整的認(rèn)識(shí)。其中，斜裂縫的進(jìn)展趨勢(shì)、板面內(nèi)力的發(fā)生狀況及效果、鋼筋抗剪效果的影響，板屈服域進(jìn)展的定量化等急需在今后的研究中予以探討。所謂鋼筋抗剪效果，指的是雖然在設(shè)計(jì)時(shí)板中的鋼筋按線材考慮只承受軸向荷載拉力，但因鋼筋具有抗剪剛度，板發(fā)生裂縫時(shí)鋼筋彎曲同時(shí)抗剪剛度會(huì)抵消部分裂縫的進(jìn)展。另外，在過去的研究中，混凝土強(qiáng)度、荷載領(lǐng)域尺寸、板厚、鋼筋及鋼筋強(qiáng)度、柱的形狀尺寸及對(duì)板的約束效應(yīng)等對(duì)板的沖切破壞強(qiáng)度的影響已經(jīng)得以明確；但實(shí)際板的破壞過程中，這些因素不是單純的互相疊加，而是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。為了進(jìn)一步探討RC橋面板的沖切破壞機(jī)理，有必要通過深入研究提出綜合考慮其各種影響因素的沖切強(qiáng)度計(jì)算公式。在集中荷載作用下，作為公路橋主要構(gòu)成部分的RC橋面板一般會(huì)發(fā)生部分區(qū)域的沖切破壞，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度由最終承載力決定，這一點(diǎn)與樓板等結(jié)構(gòu)相類似。基于此，通過恰當(dāng)?shù)姆绞酵贫≧C橋面板的沖切強(qiáng)度十分必要。西方研究者很早就開始了有關(guān)RC橋面板沖切強(qiáng)度的研究，截至目前，已經(jīng)有諸多研究成果發(fā)表。目前，各國(guó)研究者在大范圍內(nèi)探討影響RC橋面板強(qiáng)度的因素的同時(shí)，提出了不同的RC橋面板的破壞機(jī)理及承載力計(jì)算公式。

但是，與RC梁的破壞機(jī)理相比，RC橋面板因受更多因素的影響，其破壞機(jī)理十分復(fù)雜。當(dāng)鋼筋混凝土構(gòu)造物受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)，因鋼筋與混凝土之間存在摩擦抵抗，仍可以保證鋼筋與混凝土發(fā)揮其材料性能。因此，相對(duì)于其他構(gòu)造材料，有關(guān)RC構(gòu)造物承載力的研究更為復(fù)雜。特別是受三次元外力的鋼筋混凝土板，因其受到復(fù)雜內(nèi)在與外在因素的影響，理論推導(dǎo)其結(jié)構(gòu)承載力十分困難。在使用階段，加之各影響因素間的相互作用，鋼筋混凝土板的破壞機(jī)理更為復(fù)雜。由以上分析可見，雖然諸多相關(guān)研究結(jié)果已問世，但其中仍有大量?jī)?nèi)容需要進(jìn)一步探討。

綜上所述，對(duì)承受荷載作用的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)保證其具有足夠的壽命，在使用期間不發(fā)生突然破壞，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體安全性的探討具有十分重要的意義。橋梁的關(guān)鍵構(gòu)件，如橋面板的破壞是橋梁破壞問題的一個(gè)重要方面。因此，重點(diǎn)對(duì)橋面板進(jìn)行材料性能和承載能力的評(píng)估，確定損傷的位置和程度，預(yù)測(cè)其疲勞壽命，必要時(shí)采取相應(yīng)的加固措施，是確保橋梁安全和正常使用，保證橋梁的承載能力、通行能力及良好的工作狀況的前提。

過去關(guān)于RC梁在剪切力作用下的研究，主要著眼于抵抗剪切力的各種因素，如：受壓區(qū)域的混凝土、受拉區(qū)域鋼筋抗剪效果、粗骨料的咬合作用以及剪切補(bǔ)強(qiáng)筋等。其中，與混凝土強(qiáng)度對(duì)RC橋面板沖切強(qiáng)度的影響的相關(guān)研究相比，對(duì)骨料造成的影響的研究鮮有報(bào)道，研究也不夠深入和明確。

粗骨料的最大尺寸對(duì)RC梁剪切強(qiáng)度的影響不僅取決于粗骨料的咬合作用，還應(yīng)考慮混凝土強(qiáng)度的共同作用。另外，粗骨料最大尺寸與構(gòu)件斷面尺寸的相對(duì)關(guān)系也受粗骨料的咬合作用的影響。對(duì)于小斷面構(gòu)件，粗骨料尺寸越大其咬合作用的影響就越大。若將斷面尺寸視為有效高度，則有效高度越小，粗骨料的咬合作用的影響越大。但過去的研究中并未提及粗骨料最大尺寸與構(gòu)件斷面的相關(guān)關(guān)系。基于此，本書把粗骨料最大尺寸對(duì)RC橋面板沖切強(qiáng)度的影響作為研究目的之一。

在考慮RC橋面板的沖切承載力時(shí)，一般只認(rèn)為受拉區(qū)域鋼筋的抵抗作用有效，換言之由配筋率及屈服強(qiáng)度為出發(fā)點(diǎn)考慮其承載力。過去的研究指出，RC橋面板發(fā)生剪切破壞時(shí)，位于開裂區(qū)域的鋼筋因其抗剪效果可承擔(dān)其抗剪強(qiáng)度的20%～30%，但也有研究指出此位置的鋼筋幾乎并無此作用。通過觀察RC橋面板的沖切實(shí)驗(yàn)可知，在RC橋面板未完全破壞之前，RC橋面板的上部也會(huì)出現(xiàn)貫通的裂縫，所以，抗剪效果不只局限于受拉區(qū)域的鋼筋，可能還與受壓區(qū)域內(nèi)的鋼筋有關(guān)。因此，在本書中，也探討了受壓區(qū)內(nèi)的鋼筋量對(duì)RC橋面板沖切強(qiáng)度的影響。

另外，為抑制鹽腐蝕對(duì)公路板的破壞，《公路橋規(guī)范》中提出要增加鋼筋保護(hù)層的厚度，但包括鋼筋保護(hù)層的厚度在內(nèi)，關(guān)于最小板厚度的規(guī)定仍未得到進(jìn)一步明確，仍舊沿用過去的數(shù)值。此外，在國(guó)內(nèi)外的規(guī)范及指針中，都沒給出考慮了沖切強(qiáng)度的板厚度計(jì)算公式，幾乎所有的規(guī)范及指針中都沿用了有效高度的計(jì)算公式。日本土木學(xué)會(huì)發(fā)行的《混凝土標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》中也規(guī)定使用有效高度計(jì)算板的沖切強(qiáng)度，并未考慮板的總厚。但如果鋼筋保護(hù)層的厚度增加，板的沖切強(qiáng)度也勢(shì)必增大。截至目前，大多數(shù)研究者所提出的RC板沖切強(qiáng)度的計(jì)算公式，都是以1984年松井等提出的考慮鋼筋保護(hù)層厚度影響的計(jì)算公式為基礎(chǔ)演化而來，但松井等提出的公式的使用范圍僅限于保護(hù)層厚度在10mm～40mm范圍內(nèi)的板。因此，保護(hù)層厚度在40mm以上的板并不適用。針對(duì)這一狀況，本書將深入討論與評(píng)價(jià)受拉區(qū)域鋼筋保護(hù)層厚度對(duì)RC板靜定沖切強(qiáng)度的影響。

因?yàn)镽C橋面板的沖切強(qiáng)度計(jì)算公式無統(tǒng)一規(guī)定，所以設(shè)計(jì)、施工及科研中采用的公式不盡相同。幾乎所有的公式都包含了混凝土強(qiáng)度、有效高度、承壓板尺寸3個(gè)參數(shù)。雖然存在粗骨料最大尺寸及保護(hù)層厚度對(duì)板沖切強(qiáng)度的影響的相關(guān)研究，但現(xiàn)有的RC橋面板沖切強(qiáng)度計(jì)算公式大都沒有涉及這兩項(xiàng)因素。因此，應(yīng)通過具體實(shí)驗(yàn)，考察粗骨料最大尺寸、受壓區(qū)域配筋率及鋼筋保護(hù)層等參數(shù)變換的情況下現(xiàn)有計(jì)算公式的適用性。

綜上，在本書中，首先收集了國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)尤其是日本山口大學(xué)結(jié)構(gòu)研究室多年來報(bào)道的有關(guān)RC橋面板的427例實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。[]]在處理分析所收集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，集中評(píng)定了現(xiàn)有RC橋面板沖切強(qiáng)度計(jì)算公式的妥當(dāng)性，并分析了現(xiàn)有計(jì)算公式中各參數(shù)的有效應(yīng)用范圍。其次，以粗骨料的最大尺寸、受壓區(qū)域配筋率及鋼筋保護(hù)層為參數(shù)進(jìn)行了RC橋面板的靜定沖切實(shí)驗(yàn)，具體考察了3個(gè)因素對(duì)RC橋面板沖切強(qiáng)度的影響。

本書包含緒論在內(nèi)，共由7部分構(gòu)成，如圖1-1所示，各章內(nèi)容如下：

第1章 本書的研究背景、研究目的及全書的構(gòu)成。

第2章 目前為止板的相關(guān)研究結(jié)果及有關(guān)RC橋面板沖切強(qiáng)度的研究現(xiàn)狀和計(jì)算公式的評(píng)價(jià)、論述。

第3章 闡述板的相關(guān)數(shù)據(jù)庫建立的必要性，并介紹了國(guó)內(nèi)外有關(guān)RC橋面板沖切強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容。

第4章 現(xiàn)行RC橋面板沖切強(qiáng)度計(jì)算公式精度的評(píng)價(jià)，分析有代表性的計(jì)算公式的特點(diǎn)。

第5章 根據(jù)本書的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出新的RC橋面板沖切強(qiáng)度的簡(jiǎn)易計(jì)算公式，并分析其適用性。

第6章 考察粗骨料最大尺寸、受壓區(qū)域配筋率及鋼筋保護(hù)層厚度等三方面因素對(duì)本書所提出的計(jì)算公式的影響。

第7章 研究結(jié)論及研究展望。

附錄：列舉了在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中所收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用現(xiàn)有RC橋面板沖切強(qiáng)度的計(jì)算公式算出的結(jié)果。