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文檔簡介

ICS93.XXX

CCSPXXDB14

山西省地方標準

DB14/TXXXX—2023

公路鋼混組合結構橋梁設計規程

(送審稿)

2023-XX-XX發布202X-XX-XX實施

山西省市場監督管理局發布

1總則

1.0.1為使公路鋼混組合結構橋梁的設計符合安全耐久、經濟適用、技術先進、節能環保

的要求,同時滿足大跨徑鋼混組合結構橋梁設計需求,制定本規程。

條文說明

近年來,我國修建了多座鋼混組合結構橋梁,積累了豐富的設計經驗,但對單孔百米以上的大跨徑組

合結構橋梁,我國現行規范難以有效指導設計,大都參照歐洲規范執行,本規程對大跨徑公路鋼混組合結

構橋梁設計提出了要求。本規程適用于鋼混組合結構橋梁上部主梁的設計。

1.0.2本規程規定了公路鋼混組合結構橋梁的術語與符號、材料、構造、結構計算等相關

內容。

1.0.3本規程適用于山西省各等級新建、改擴建公路鋼混組合結構橋梁的設計,同類城市

橋梁可參照執行。

1.0.4本規程采用以概率理論為基礎,按分項系數的極限狀態設計方法(疲勞計算除外)

進行設計。

1.0.5采用本規程進行公路鋼混組合橋梁的設計時,尚應符合國家和行業現行有關標準的

規定。

2規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適

用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T700碳素結構鋼

GB/T714橋梁用結構鋼

GB/T4171耐候結構鋼

GB/T1591低合金高強度結構鋼

GB/T1228鋼結構用高強度大六角頭螺栓

GB/T1229鋼結構用高強度大六角頭螺母

GB/T1230鋼結構用高強度墊圈

GB/T1231鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術條件

GB/T10433電弧螺栓焊用圓柱頭焊釘

GB/T5117碳鋼焊條

1

GB/T5118低合金鋼焊條

GB/T5293埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑

GB/T8110氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲

GB50017鋼結構設計標準

GB50917鋼-混凝土組合橋梁設計規范

GB50205鋼結構工程施工質量驗收規范

JTGB01公路工程技術標準

JTGD60公路橋涵設計通用規范

JTG3362公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范

JTGD64公路鋼結構橋梁設計規范

JTG/T3651公路鋼結構橋梁制造和安裝施工規范

JTG/TD64-01公路鋼混組合橋梁設計與施工規范

JTG/T3650公路橋涵施工技術規范

JTG/T4公路橋梁板式橡膠支座

JT/T722公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件

3術語和符號

3.1術語

3.1.1鋼混組合梁

由外露鋼梁與混凝土板通過剪力連接件形成整體并在橫截面內能夠共同受力的梁。

3.1.2雙結合鋼混組合梁

鋼梁上翼緣與下翼緣均與混凝土板通過剪力連接件組合成整體截面共同受力的組合梁。

3.1.3剪力連接件

將鋼梁與混凝土兩種材料連接在一起共同受力的構件,本規程簡稱連接件。

3.1.4槽形鋼箱組合梁

鋼混組合梁外露鋼梁由翼緣板、腹板、底板、橫隔系及加勁肋等通過焊接組成開口鋼箱

梁,其中鋼梁翼緣板焊接剪力連接件與混凝土板組合。

2

3.1.5閉口鋼箱組合梁

鋼混組合梁外露鋼梁由頂板、腹板、底板、橫隔系及加勁肋等通過全焊接組成封閉的鋼

箱梁,其中鋼梁頂板焊接剪力連接件與混凝土板組合。

3.1.6疊合板橋面板

鋼混組合梁外露鋼梁上先鋪設一層較薄的預制板,后在預制板上現澆混凝土疊合層形成

的混凝土橋面板。

3.1.7有效寬度

在進行截面強度和穩定計算時,假定板件有效的那一部分寬度。

3.1.8未開裂截面剛度

鋼混組合梁截面剛度由有效寬度范圍內的鋼梁和混凝土板共同貢獻。

3.1.9開裂截面剛度

負彎矩區鋼混組合梁截面剛度僅計有效寬度范圍內的鋼梁和鋼筋作用,不計混凝土的

抗拉貢獻。

3.2符號

3.2.1材料力學性能符號

E、G——鋼材的彈性模量、剪切模量;

Ec——混凝土的彈性模量;

Es——普通鋼筋的彈性模量;

fck、fcd——混凝土軸心抗壓強度標準值、設計值;

ftd——混凝土軸心抗拉強度設計值;

fsd——普通鋼筋抗拉強度標準值、設計值;

fctm——混凝土抗拉強度平均值;

fd——鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值;

fvd——鋼材的抗剪強度設計值;

3.2.2作用和作用效應的有關符號

Ms——按作用(荷載)短期效應組合計算的組合梁截面彎矩值;

Mp2——由后張法預應力在連續組合梁等超靜定結構中產生的次彎矩;

Np——考慮預應力損失后預應力鋼筋的預加力合力;

Vh——鋼梁和混凝土板結合面的縱橋向水平剪力;

3

F——集中荷載設計值;

V1——單位長度內鋼和混凝土結合面上的縱向剪力;

V1d——單位長度內縱向抗剪界面上的縱向剪力;

V1Rd——單位長度內混凝土板縱向抗剪承載力;

Vsu——剪力連接件承載力;

Vb——單個剪力槽孔內集束式焊釘承載力設計值;

Vg——形成組合截面后作用于組合梁上的準永久荷載產生的豎向剪力設計值;

Vq——形成組合截面后作用于組合梁上的可變荷載產生的豎向剪力設計值;

σEd——鋼混組合梁混凝土板整體分析與局部分析組合效應;

σglob,d——混凝土板整體受力分析效應;

σloc,d——混凝土板局部受力分析效應;

σ1、σ2——腹板區格上下緣應力;

σss——混凝土橋面板鋼筋縱向拉應力;

Δσs——開裂混凝土的拉伸硬化效應引起的附加應力;

σ、τ、σc——鋼梁腹板同一點上同時產生的正應力、剪應力和局部壓應力;

3.2.3幾何參數相關符號

As——鋼梁截面面積;

Ae——單位長度內垂直于主梁方向上的鋼筋截面面積;

Acr——由縱向普通鋼筋、預應力鋼筋與鋼梁形成組合截面的面積;

Acr——開裂截面面積;

t——開孔鋼板厚度;

t1——槽鋼連接件翼緣平均厚度;

t2——槽鋼連接件腹板厚度;

tw——鋼梁腹板厚度;

ay——集中荷載沿梁跨度方向的支撐長度;

lz——集中荷載在腹板翼緣縱向假定分布長度;

hy——鋼梁翼緣板厚度;

Icr——混凝土板開裂截面慣性矩;

I’cr——由縱向普通鋼筋、預應力鋼筋與鋼梁形成的組合截面的慣性矩;

Is——鋼梁截面慣性矩;

I1——考慮荷載長期效應組合梁換算截面慣性矩;

4

I0——不考慮荷載長期效應組合梁換算截面慣性矩;

Iw——槽鋼腹板相對于焊接鋼梁翼緣邊緣線抗彎剛度;

S1——考慮荷載長期效應混凝土板對組合截面中性軸的面積矩;

S0——不考慮荷載長期效應混凝土板對組合截面中性軸的面積矩;

beff——混凝土板有效寬度;

bf——縱向抗剪截面在垂直于主梁方向上的長度;

dk——預制混凝土板剪力槽縱向間距;

dss——焊釘連接件桿的直徑;

kss——剪力連接件的抗剪剛度;

lcs——預應力集中錨固力、混凝土收縮徐變變形及溫差引起的縱橋向水平剪力計

算傳遞長度;

ld——焊釘連接件的縱向間距;

lc——槽鋼連接件的長度;

smax——正常使用極限狀態下結合面的最大滑移值;

slim——正常使用極限狀態下結合面的滑移限值;

yp——預應力鋼筋合力點至普通鋼筋、預應力鋼筋和鋼梁形成的組合截面中性軸

的距離;

yps——預應力鋼筋和普通鋼筋的合力點至普通鋼筋、預應力鋼筋和鋼梁形成的組

合截面中性軸的距離;

ys——鋼筋截面形心至鋼筋和鋼梁形成的組合截面中性軸的距離;

3.2.4計算系數及其他有關符號

n0——鋼材與混凝土彈性模量的比值;

ψ——組合系數;

γ0——結構重要性系數;

β——強度增大系數;

vB——腹板板件局部穩定安全系數;

κσ——彎曲正應力作用下腹板屈曲系數;

κτ——剪應力作用下腹板屈曲系數;

φ——鋼梁腹板法向應力比值;

r——焊釘連接件的排數;

ω——剛度系數;

5

ρs——橋面板配筋率;

4材料

4.0.1鋼-混凝土組合梁的主要受力構件中混凝土強度等級不應低于C40。

條文說明

高性能混凝土的應用是鋼混組合結構橋梁發展的重要方向,合理使用高性能混凝土可以有效提高結構

的受力性能和耐久性,對于有必要采用高性能混凝土的組合結構橋梁,其材料技術指標經過論證,可以突

破本條規定。

4.0.2預制橋面板剪力連接件預留孔及后澆濕接縫材料應采用補償收縮混凝土,強度等

級不低于預制橋面板的混凝土強度等級。

4.0.3混凝土、普通鋼筋及預應力鋼筋的相關設計指標應符合《公路鋼筋混凝土及預應

力混凝土橋涵設計規范》(JTG3362)的規定。

4.0.4根據結構形式、受力狀態及環境條件合理選擇鋼材,相關設計指標應符合《公路

鋼結構橋梁設計規范》(JTGD64)、《橋梁用結構鋼》(GB/T714)、《耐候結構鋼》(GB/T

4171)、《低合金高強度結構鋼》(GB/T1591)、《碳素結構鋼》(GB/T700)的規定。

條文說明

1有條件的情況下,鋼混組合結構橋梁推薦采用橋梁用結構鋼,其相關設計指標應符合現行國家標準

《橋梁用結構鋼》GB/T714的規定。

2耐候鋼力學性能與普通鋼材相當,但耐腐蝕性優于普通鋼材,在環境條件惡劣的情況下,采用耐候

鋼材料可以延長橋梁結構的使用壽命和維護周期,降低后期運營維護成本。

4.0.5鋼混組合梁設置的圓柱頭焊釘剪力連接件相關設計指標應符合《電弧螺栓焊用圓

柱頭焊釘》(GB/T10433)中的規定。

4.0.6鋼材焊接和栓接材料應與主體相匹配,相關設計參數應符合《公路鋼結構橋梁設

計規范》(JTGD64)的規定。

4.0.7預制橋面板與鋼梁結合面兩側應采用橡膠條密封,橡膠條宜采用天然橡膠,其力

學性能指標應滿足表1的規定。

表1橡膠密封條力學性能指標

技術指標檢驗方法技術要求

硬度(IRHD)GB/T603160±5

拉伸強度(MPa)≥18

GB/T528

拉斷伸長率(%)≥400

脆性溫度(℃)GB/T1682≤50

恒定壓縮永久變形(%)(70℃,24h)GB/T7759.1≤20

6

耐臭氧老化(20%伸長,40℃,24h)GB/T7762無龜裂

剛度變化(IRHD)-5~+10

熱空氣老化試驗(70℃,

拉伸強度(%)GB/T3512≤15

168h)

拉斷伸長(%)≤20

5總體設計

5.1設計原則

5.1.1公路鋼混組合結構橋梁的設計基準期為100年。

5.1.2公路鋼混組合結構橋梁設計應結合建設條件,綜合考慮結構受力、架設方案、工程

造價、安全性、耐久性、運營養護等因素合理確定結構形式、橋跨布置及截面構造。

5.1.3鋼混組合梁的鋼梁可采用工字形鋼梁、槽形(開口)鋼箱梁及閉口鋼箱梁,混凝

土橋面板可采用預制橋面板、現澆橋面板或疊合板橋面板,閉口鋼箱組合梁部分宜采用現澆

橋面板,剪力連接件可采用圓柱頭焊釘、開孔鋼板及槽鋼。

條文說明

鋼混組合梁橋一般由鋼梁、橫向聯結系(橫隔板)、混凝土橋面板、剪力連接件等部分組成,如圖5.1.1

所示。鋼梁通過剪力連接件與混凝土橋面板形成組合梁,是橋梁的主要承重結構。橫向聯結系保證各根主

梁連接成整體,以提高施工階段的穩定性和成橋后的整體性。混凝土橋面板一方面與鋼梁形成組合截面共

同承擔外部荷載,同時為鋼梁提供了有效的側向支撐,能夠大幅提高結構的穩定性。

圖5.1.1鋼混組合梁構造示意圖

5.1.4鋼混組合梁構造尺寸應保證具有合理的抗彎、抗扭剛度,梁截面中性軸宜位于鋼

梁截面范圍內。

7

5.2結構形式

5.2.1跨徑布置

公路工字鋼組合梁橋適用跨徑通常在30~70m范圍內,等跨徑布置時宜采用30~50m標

準化設計,非標準化設計時邊中跨比宜為0.6~0.8;跨徑大于70m組合梁的鋼梁宜采用槽形

或閉口鋼箱梁,邊中跨比宜為0.6~0.8。

5.2.2立面布置

簡支工字鋼組合梁橋高跨比約為1/22~1/24;連續等高度工字鋼組合梁橋高跨比約為

1/24~1/28,跨徑大于50m取小值,跨徑30m左右時取大值,變截面支點高跨比約為1/22~

1/24,跨中約為1/34~1/36。

簡支鋼箱組合梁橋高跨比約為1/20~1/24;連續等高度鋼箱組合梁橋高跨比約為1/16~

1/25,變高度鋼箱組合梁支點高跨比約為1/15~1/23、跨中約為1/32~1/45。

當鋼梁與混凝土板結合采用有支撐施工時,梁的高跨比取小值,采用無支撐施工時取大

值。

5.2.3橫斷面結構形式

1)雙工字鋼組合梁一般用于橋面寬度低于13m的橋梁,雙工字鋼腹板間距約為0.55

倍的橋面寬度;當橋面寬度較大、結構高度受限或避免橋面板設置橫向預應力時可采用橫向

多工字鋼組合梁結構形式,懸臂長度不宜大于2m,鋼梁橫向宜等間距布置。

圖5.2.1雙工字鋼組合梁斷面圖5.2.2橫向多工字鋼組合梁斷面

2)鋼箱組合梁根據鋼梁頂板是否開孔分為開口鋼箱梁(槽型鋼梁)和閉口鋼箱梁兩種

結構形式,根據施工過程鋼梁受力需求進行選擇;橫斷面可分為單箱單室、單箱多室及橫向

長懸臂截面等形式;單箱單室組合梁適用于橋面板寬度小于20m,鋼箱梁頂板寬度約為0.5

倍的橋面寬度,腹板傾角一般由施工方法決定;橋面寬度大于20m時可采用單箱多室或大

懸臂+斜撐截面形式,其中大懸臂鋼梁頂板寬度約為1/3倍的橋面寬度。

圖5.2.3單箱單室鋼混組合梁斷面

8

圖5.2.4單箱多室鋼混組合梁斷面

圖5.2.5橫向長懸臂鋼混組合梁斷面

5.2.4橫向連接系

1)鋼箱組合梁橫向連接系一般由實腹式橫隔板和框架式橫隔板組成,支撐處必須設置

實腹式橫隔板。框架式橫隔板一般由頂板橫向加勁肋(閉口鋼箱)、腹板豎向加勁肋、底板

橫向加勁肋及加勁斜撐組成,沿縱向等間距布置,直線段不宜大于6m,曲線段由計算確定。

當平面曲率較大、扭轉效應突出時,可采用實腹式橫隔板替代。

2)橫向布置多片鋼混組合梁時,支撐處必須設置端橫梁,跨內橫向連接系一般等間距

布置,常用縱向間距4~8m,當橫向連接系上緣與橋面板結合時取小值,反之取大值。斜交

角度較小時(小于20°),橫向連接系沿支座方向布置,斜交角度較大時,橫向連接系與主

梁宜正交布置。

圖5.2.6橫向連接系斜交布置示意圖圖5.2.7橫向連接系正交布置示意圖

5.2.5橋面板

1)鋼混組合梁混凝土橋面板根據施工方法、結構形式及組合方式可采用現澆橋面板、

預制橋面板和疊合板橋面板,橋面板的選用根據受力狀況、施工條件及工程造價等綜合確定。

9

圖5.2.8疊合板組合梁構造圖圖5.2.9預制板組合梁構造圖

2)當橋面板采用預制橋面板和疊合板橋面板時,應采取有效措施保證新老混凝土結合

共同受力。

3)鋼混組合梁混凝土橋面板厚度沿順橋向一般保持不變,橫橋向等厚度板變化范圍一

般為24~32cm;鋼梁腹板間距大于6m的橫向受力橋面板板宜采用變厚度板,跨中及挑臂板

厚為24~30cm,鋼梁腹板處板厚40~55cm,板厚通過加腋過渡,加腋長度為0.2~0.25倍的

鋼梁腹板間距。

5.2.6剪力連接件

1)組合梁的剪力連接件應能夠承擔鋼梁和混凝土板間的縱橋向剪力和橫橋向剪力,同

時應能抵抗混凝土板與鋼梁間的掀起作用。

2)鋼混組合梁的剪力連接件常用焊釘、開孔鋼板及槽鋼連接件。

(a)栓釘連接件(b)開孔板連接件(c)槽鋼連接件

圖5.2.10常用剪力連接件形式

3)鋼與混凝土結合面剪力作用方向不明確時應選用焊釘連接件,焊釘連接件可采用均

布式或集束式布置。

4)鋼與混凝土結合面對抗剪剛度、抗疲勞性能要求較高時,宜選用開孔鋼板連接件。

5)鋼與混凝土結合面對抗剪剛度要求很高時,可選用槽鋼連接件。

5.3負彎矩區設計

5.3.1連續鋼混組合梁橋中支點負彎矩區鋼梁底板應滿足承載力和穩定性要求。

5.3.2負彎矩區鋼混組合梁橋面板宜按限值裂縫寬度法控制設計。

5.3.3負彎矩區橋面板開裂范圍及裂縫寬度計算方法見本規程第7章。

5.3.4為降低負彎矩區橋面板拉應力可采取雙結合構造、張拉預應力、支點升降及橋面板

間斷施工法等優化措施。

條文說明

10

1雙結合構造是指鋼梁上下翼緣均與混凝土板結合,下翼緣混凝土板僅布設在支點附近范圍,一方面

與鋼梁下翼緣共同受壓,提高了鋼梁抗屈曲能力,降低了鋼板厚度,另一方面與上翼緣混凝土橋面板共同

作用,增大了結構剛度,減少了混凝土橋面板的裂縫寬度。

圖5.3.1鋼混組合梁雙結合構造示意圖

2張拉預應力是通過張拉預應力鋼束對鋼混組合梁負彎矩區橋面板施加軸向壓力,一般有體內預應力

法和體外預應力法,如圖5.3.2所示,其中體內預應力是混凝土橋面板張拉完預應力后再與鋼梁結合,體外

預應力是橋面板與鋼梁結合后再張拉預應力鋼束。

(a)連續鋼混組合梁張拉體內預應力鋼束布置

(b)連續鋼混組合梁張拉體外預應力鋼束布置

圖5.3.2張拉預應力鋼束施加預應力

3連續體系的橋梁,支點的豎向位移影響結構的內力分布,混凝土橋面板澆筑前后,通過調整支點的

相對高度,可在負彎矩區混凝土內形成預壓力。當連續鋼混組合結構橋梁跨數較少時,可同時頂升中支點,

混凝土板與鋼梁結合后再回落支點,如圖5.3.3所示;當跨數較多時,依次頂升中間支點,澆筑該支點附近

混凝土板,待結合硬化后再回落支點,如此循環施工至全橋混凝土板施工完成,如圖5.3.4所示。

11

(a)步驟1:頂升中支點鋼梁

(b)步驟2:澆筑鋼混組合梁混凝土板

(c)步驟3:回落中支點

圖5.3.3中間支點同時頂升施加預壓力示意圖

(a)步驟1:澆筑邊跨正彎矩區混凝土板

(b)步驟2:澆頂中支點并澆筑混凝土板

(c)步驟3:混凝土板硬化后回落并頂升下一個中支點及澆筑混凝土板

(d)步驟4:依次重復步驟3直至混凝土板施工完成

圖5.3.4中間支點依次頂升施加預壓力示意圖

4混凝土橋面板間斷施工法也被成為皮爾格法,即先施工正彎矩區混凝土橋面板,待混凝土硬化后再

施工負彎矩區橋面板,該方法同時適用于現澆及預制橋面板施工。

5.3.5鋼混組合梁雙結合構造底板混凝土布置范圍支點兩側各0.15~0.2倍的跨徑長度,板

厚300~600mm。

12

6構造設計

6.1鋼梁

6.1.1根據結構受力特點、運輸條件、架設方案、施工工期等因素,對鋼梁進行縱、橫向

分塊。

6.1.2鋼梁焊接剪力連接件鋼板厚度不小于16mm,腹板厚度不小于12mm,填板厚度不

小于4mm。

6.1.3長挑臂鋼箱組合梁鋼管斜撐一般采用方鋼管或圓鋼管截面,通過內插節點板與鋼梁

焊接或栓接,焊縫應采用熔透焊,受壓斜撐不宜開過焊孔。

6.1.4鋼梁架設階段(未與混凝土橋面板結合)宜在鋼梁開口翼緣增設縱向連接系承受水

平荷載和偏心荷載引起的扭矩作用,一般常用X形、菱形及K形。

圖6.1.1鋼梁開口翼緣增設縱向連接系示意圖

6.1.5鋼梁翼緣、腹板和橫向連接系的構造應符合現行《公路鋼結構橋梁設計規范》(JTG

D64)的相關規定。

6.2橋面板

6.2.1根據運輸條件及吊裝能力對預制橋面板進行縱、橫向分塊,橫向寬度一般小于7m,

縱向分塊長度不宜大于6m。預制橋面板安裝前存放期不小于180天。

條文說明

為減少預制橋面板吊裝設備對鋼梁的影響,單塊預制橋面板重量不宜大于30t,當采用陸地汽車吊安裝時

可突破本條規定。

6.2.2預制橋面板安裝前存放期不小于180天。

13

6.2.3當橋面板設置承托時,承托的構造應符合下列規定:

1)當承托高度大于80mm時,應在承托底設置橫向加強鋼筋。

2)承托邊至連接件外側的距離不得小于40mm,承托外形輪廓應在最外側連接件根部

起的45°角線的界限以外。

圖6.2.1承托構造圖(尺寸單位:mm)

6.2.4橋面板下層橫向鋼筋距鋼梁翼緣不應大于50mm,剪力連接件掀起端底面高出下層

橫向鋼筋的距離he0不得小于30mm,下層橫向鋼筋間距不應大于4he0且不應大于300mm。

6.2.5鋼混組合梁橋面板的配筋應滿足下列要求:

1)橋面板鋼筋應滿足橋梁整體受力需求,且應滿足局部荷載引起的效應。

2)單位長度橋面板內橫向鋼筋總面積應滿足下式要求:

b

f(6.2.1)

Ae

fsd

2

式中:Ae—單位長度內垂直于主梁方向上的鋼筋截面面積(mm/mm),且配筋率不小

于0.2%。

η—系數,取為0.75N/mm2。

bf—系縱向抗剪界面在垂直于主梁方向上的長度,按本規程7.7.1所示的a-a、

b-b、c-c、d-d連線在剪力連接件以外的最短長度取值(mm)。

fsd—普通鋼筋強度設計值(MPa)。

3)橋面板鋼筋可根據不同受力區段選擇不同的配筋率,主受力方向鋼筋可置于外側,

負彎矩區縱向鋼筋最小配筋率不低于1.5%,正彎矩區不低于1%。

4)橋面板剪力集中作用的部位應設置加強鋼筋,條件允許時應垂直主拉應力方向布置。

圖6.2.2剪力集中部位加強鋼筋示意圖

14

6.2.6預制橋面板與鋼梁翼緣搭接長度不小于50mm,且用橡膠條進行密封,板的四周和

頂面應進行人工鑿毛保證粗骨料出露,鑿毛深度不小于5mm。

6.2.7預制橋面板現澆濕接縫寬度不宜小于500mm,常用形式有直鋼筋濕接縫、環形鋼筋

濕接縫和弧形鋼筋濕接縫;濕接縫鋼筋宜采用焊接接頭,雙面焊縫長度不應小于5倍的鋼筋

直徑,單面焊縫不應小于10倍的鋼筋直徑,弧形鋼筋的錨固長度不應小于30倍的鋼筋直徑;

現澆混凝土宜采用補償收縮混凝土,保溫保濕養護7天以上,負彎矩區可摻加增強纖維以提

高抗裂性能。

(a)直鋼筋濕接縫(b)環形鋼筋濕接縫(c)弧形鋼筋濕接縫

圖6.2.3濕接縫示意圖

條文說明

雙結合構造是指鋼梁上下翼緣均與混凝土板結合,下翼緣混凝土板僅布設在支點附近范圍,一方面與

鋼梁下翼緣共同受壓,提高了鋼梁抗屈曲能力,降低了鋼板厚度,另一方面與上翼緣混凝土橋面板共同作

用,增大了結構剛度,減少了混凝土橋面板的裂縫寬度。

6.3剪力連接件

6.3.1焊釘連接件構造應滿足下列規定:

1)焊釘連接件長度不小于4倍的焊釘直徑,當有直接拉拔力作用時不宜小于10倍的焊

釘直徑。

2)焊釘連接件的間距不宜超過300mm,沿剪力作用方向不小于5倍的焊釘直徑且不小

于100mm,沿剪力垂直方向不小于2.5倍的焊釘直徑且不小于50mm。

3)焊釘連接件的外側邊緣距焊接鋼梁板件邊緣不小于25mm。

4)焊釘連接件的外側邊緣距混凝土橋面板邊緣不小于100mm,焊釘連接頭下表面距橋

面板底部鋼筋不小于30mm,混凝土保護層厚度不小于15mm。

6.3.2開孔鋼板連接件構造應滿足下列規定:

1)開孔鋼板連接件的材質應于焊接鋼梁板件一致,板厚不小于12mm,采用雙面角焊

縫焊接。

2)開孔鋼板多列布置時,相鄰間距不宜小于3倍的鋼板高度。

3)開孔鋼板孔徑不宜小于貫通鋼筋直徑和骨料最大粒徑之和。

15

4)開孔鋼板連接件貫通鋼筋應采用螺紋鋼筋,直徑不宜小于12mm,宜居中布置。

5)開孔鋼板連接件的相鄰兩孔最小邊緣間距應滿足下列要求:

V

e>su(7.2.1)

tfvd

式中:Vsu—開孔鋼板連接件抗剪承載力設計值(N);

t—開孔鋼板厚度(mm);

fvd—開孔鋼板抗剪強度設計值(MPa)。

6.3.3槽鋼連接件構造應滿足下列規定:

1)槽鋼連接件鋼材牌號不低于Q235,截面不宜大于[12.6。

2)槽鋼連接件最大間距不宜超過500mm,當焊接U形鋼筋時直徑不小于16mm,頂面

混凝土保護層厚度不應小于15mm,外側邊緣距焊接鋼梁板件邊緣不應小于25mm,且距混

凝土板邊緣不應小于100mm。

3)槽鋼連接件上翼緣下表面距混凝土板底層鋼筋距離不宜小于30mm。

6.3.4剪力連接件處混凝土應填充密實保證與連接件良好接觸,宜保溫保濕養護7天以上,

受混凝土收縮徐變影響部位宜采用補償收縮混凝土,可摻加增強纖維以提高抗裂性能。

6.4其他構造

6.4.1鋼混組合結構橋梁應根據結構的特點,結合橋址位置的環境條件,從結構整體的耐

久性觀點進行構造設計。

6.4.2鋼梁與混凝土結合面在施工混凝土橋面板前應清除鐵銹、焊渣、污染物等雜物。

6.4.3鋼梁與混凝土結合面邊緣30mm范圍內應進行防腐涂裝。

6.4.4鋼混組合梁采用預制橋面板時,應采取措施使鋼梁與橋面板密切貼合,滿足防水要

求。

7鋼混組合梁計算

7.1基本規定

7.1.1鋼混組合梁應根據組合截面形成過程,對相應的結構體系和各工況進行計算。

7.1.2鋼混組合結構橋梁設計應考慮運營階段和施工階段可能同時出現的作用、按承載能

力極限狀態和正常使用極限狀態進行荷載組合,進行以下驗算:

16

1)承載能力極限狀態進行持久狀況及偶然狀況下構件截面承載力、穩定、傾覆和疲勞

計算。

2)正常使用極限狀態進行持久狀況下應力、構件變形和混凝土抗裂計算。

3)短暫狀況結構受力狀態進行施工等工況的驗算。

條文說明

當鋼混凝土組合橋梁進行截面承載力、整體穩定、抗剪連接件承載力計算時,作用的效應組合應采用

現行標準《公路橋涵設計通用規范》JTGD60的基本組合;當進行支座脫空、撓度驗算及疲勞計算時,作

用的效應組合應采用標準組合;混凝土結構抗裂驗算時,作用采用短期效應組合。

7.1.3連續鋼混組合結構橋梁整體計算應符合下列規定:

1)應采用線彈性分析方法,考慮溫度、混凝土收縮徐變、混凝土開裂、剪力滯效應、

鋼梁受壓折減、施工方法及結合過程的影響。

2)整體計算可不考慮鋼梁與混凝土橋面板之間的滑移效應。

3)混凝土橋面板按全預應力混凝土或部分預應力混凝土A類構件設計時,應采用未開

裂分析方法。

4)混凝土板按部分預應力混凝土B類或普通鋼筋混凝土構件設計時,應采用開裂分析

方法,中間支座兩側開裂區鋼混組合梁截面剛度取開裂截面剛度,其余區段組合梁截面剛度

取未開裂截面剛度。整體分析計算標準荷載組合下,橋面板最大拉應力大于2倍的混凝土軸

心抗拉強度平均值fctm的范圍作為開裂區,開裂截面剛度僅考慮鋼梁及有效寬度范圍內縱向

鋼筋的作用。

7.1.4鋼混組合梁混凝土板考慮汽車荷載引起的局部受力分析時,整體分析與局部分析按

下式進行效應組合:

Edmax(loc,dglob,d,loc,dglob,d)(7.1.1)

式中:σEd—鋼混組合梁混凝土板整體分析與局部分析組合效應;

σglob,d—混凝土板整體受力分析效應;

σloc,d—混凝土板局部受力分析效應;

ψ—組合系數,橋梁計算跨徑L0≤20m時,ψ=1.0;L0≥40m時,ψ=0.7;其余

內插。

7.1.5鋼梁翼緣有效分布寬度和局部穩定受壓折減系數按現行《公路鋼結構橋梁設計規范》

(JTGD64)的相關規定計算,受壓翼緣與混凝土結合后可不考慮局部穩定受壓折減系數,但

應考慮施工及鋼梁與混凝土板結合順序的影響。

7.1.6鋼混組合梁混凝土板有效寬度按現行《公路鋼結構橋梁設計規范》(JTGD64)的相關

規定計算。

17

7.1.7鋼混組合結構梁溫度效應、混凝土收縮徐變應按現行《公路鋼混組合橋梁設計與施

工規范》(JTG/TD64-01)相關規定進行計算。

條文說明

1鋼混組合梁溫度效應計算不考慮橋面板開裂的影響,宜采用雙單元法建立有限元分析模型。

2鋼材與混凝土材料的溫度線膨脹系數基本相當,當組合結構橋梁隨環境溫度整體變化時,鋼梁與混

凝土板的溫度變形基本協調,可不計由此引起的溫度應力,但當環境溫度劇烈變化時,由于鋼材導熱系數

約為混凝土材料50倍,鋼梁溫度很快達到環境溫度,此時鋼梁與混凝土板間就產生了溫度差,鋼材的溫度

變形受混凝土板的約束將引起截面應力重分布,從而在組合梁截面上產生自平衡的應力。組合結構橋梁的

溫度應力主要由鋼梁和混凝土板之間的溫度差引起,除溫度差特別顯著外,鋼梁和混凝土板的溫度差可取

10度簡化計算

3無可靠技術資料時,混凝土收縮采用等效降溫簡化計算,現澆混凝土板收縮效應可取鋼梁與混凝土

板之間溫差-15℃進行分析。

4預制橋面板可不考慮混凝土收縮徐變,現澆無收縮混凝土可按0.5倍的收縮效應計算。

5超靜定鋼混組合結構橋梁混凝土橋面板收縮徐變效應宜按有限元法進行計算。

7.2強度計算

7.2.1鋼混組合結構梁抗彎承載力、豎向抗剪承載力按現行《公路鋼混組合橋梁設計與施

工規范》(JTG/TD64-01)的相關規定進行計算。

條文說明

1《公路鋼混組合橋梁設計與施工規范》(JTG/TD64-01)的關于混凝土抗彎承載力的規定適用于混凝

土板受壓驗算,對于混凝土受拉應按裂縫寬度控制驗算。

2鋼混組合梁抗彎承載力應考慮施工、剪力滯效應及鋼梁受壓折減的影響,計算負彎矩區抗彎承載力

時應不計開裂混凝土的影響,但考慮混凝土板有效寬度范圍內縱向鋼筋的貢獻。

3鋼混組合梁豎向剪力完全由鋼梁腹板承擔,忽略混凝土板及鋼梁翼緣的抗剪作用。

7.2.2鋼混組合梁豎向承受集中荷載作用計算應符合下列規定:

1)集中荷載沿腹板平面作用位置處未設置支撐加勁肋時,腹板局部壓應力應按下列公

式計算:

0F(7.2.1)

cfd

twlz

lzay2hy(7.2.2)

式中:F—集中荷載設計值(N);

集中荷載在腹板翼緣縱向假定分布長度();

lz—mm

18

ay—集中荷載沿梁跨度方向的支撐長度(mm);

hy—鋼梁翼緣板厚度(mm)。

2)集中荷載沿腹板平面作用位置處設置支撐加勁肋時,支撐加勁肋可按現行《公路鋼

結構橋梁設計規范》(JTGD64)的相關規定計算。

7.2.3鋼混組合梁腹板計算高度處,若同時承受較大的正應力、剪應力和局部壓應力,或

同時承受較大的正應力和剪應力時,腹板最大折算應力應按下式計算:

222

cc3fd(7.2.3)

式中:σ、τ、σc—鋼梁腹板同一點上同時產生的正應力、剪應力和局部壓應力(MPa);

β—強度增大系數,當σ與σc異號,取為1.2,否則為1.1。

7.3穩定計算

7.3.1鋼混組合梁整體穩定計算應符合下列規定:

1)鋼混組合梁施工階段及運營階段應具有足夠的側向剛度和側向約束,以保證鋼梁不

發生整體失穩,整體穩定驗算應符合現行《公路鋼結構橋梁設計規范》(JTGD64)的相關規

定。

2)混凝土橋面板與鋼梁可靠連接能防止鋼梁側向位移時,可不進行整體穩定性驗算。

3)連續鋼混組合梁負彎矩區鋼梁為箱型斷面或者下翼緣有可靠側向約束,且腹板有加

勁措施時,可不進行負彎矩區側扭穩定性驗算,否則應按《公路鋼混組合橋梁設計與施工規

范》(JTG/TD64-01)的規定對鋼梁側扭穩定性進行驗算。

7.3.2鋼混組合梁局部穩定計算應符合下列規定:

1)鋼混組合梁加勁肋應結合鋼梁架設方案進行設計,設計方法應按現行《公路鋼結構

橋梁設計規范》(JTGD64)的相關規定執行。

2)鋼混組合梁腹板由縱、橫向加勁肋分割的每個區格,在彎矩正應力和剪應力共同作

用下局部穩定安全系數應滿足下式要求。

2

11

B

13R

()2()2

4cr4crcr

(7.3.1)

(4.3)

B1.25(0.30.15)e1.25(7.3.2)

2Et

()2(7.3.3)

cr12(12)b

19

2Et

()2(7.3.4)

cr12(12)b

R0.90.1(7.3.5)

(7.3.6)

,)

max(12

式中:腹板板件局部穩定安全系數;

B—

彎曲正應力和剪應力作用下腹板屈曲系數,計算方法見表;

、—8.1

、腹板區格上下緣應力;

12—

—鋼梁腹板法向應力比值。

表7.1組合梁鋼梁腹板屈曲系數

正應力分布(受壓為“+”)

110001113

2/1

4.08.2/(1.05)7.81223.92

k7.816.299.785.98(1)

剪應力

aa

邊長比11

bb

4.05.34

kk5.34k4.0

22

7.4疲勞計算

7.4.1鋼混組合梁的抗疲勞設計符合下列規定:

1)受汽車荷載作用的結構構件及連接應進行疲勞驗算。

20

2)橋梁設計使用年限內不應發生疲勞破壞。

3)鋼混組合梁疲勞驗算應采用彈性分析方法。

4)鋼混組合梁疲勞荷載的選取應符合現行《公路鋼結構橋梁設計規范》(JTGD64)

的相關規定,疲勞荷載計算模型Ⅲ采用單車道加載,加載位置位于慢車道(重車道)中間。

7.4.2鋼混組合梁應按下列規定進行疲勞驗算:

1)鋼混組合梁的鋼梁及連接的疲勞設計與計算應符合現行《公路鋼結構橋梁設計規范》

(JTGD64)的相關規定。

2)鋼混組合梁的剪力連接件疲勞計算應符合現行《公路鋼混組合橋梁設計與施工規范》

(JTG/TD64-01)的相關規定。

3)桁架式橫隔系采用管-板焊接接頭與鋼梁連接時,接頭疲勞計算參照附錄B執行。

4)組合梁混凝土橋面板可不進行疲勞驗算。

7.5變形計算

7.5.1鋼混組合結構橋梁豎向撓度限值應符合下列規定:

1)簡支鋼混組合結構橋梁豎向撓度不超過計算跨徑的1/900。

2)連續鋼混組合結構橋梁豎向撓度不超過計算跨徑的1/500。

3)鋼混組合梁的懸臂端部豎向撓度不超過懸臂長度的1/300。

7.5.2鋼混組合結構橋梁計算正常使用極限狀態下的豎向撓度時,應考慮混凝土板開裂、

收縮徐變及預應力的影響,并滿足下列規定:

1)簡支鋼混組合梁截面剛度可取考慮滑移效應的折減剛度。

2)連續鋼混組合梁采用未開裂分析方法時,全橋均應考慮滑移效應的折減剛度。

3)連續鋼混組合梁采用開裂分析方法時,按7.1.3節計算的開裂區范圍內組合梁截面剛

度采用開裂截面剛度,其余區段可采用考慮滑移效應的折減剛度。

4)折減剛度計算按現行《公路鋼混組合橋梁設計與施工規范》(JTG/TD64-01)的相關

規定執行。

7.5.3鋼混組合結構橋梁應設置預拱度,預拱度值應根據實際需要確定,宜為結構自重標

準值和1/2車道荷載(不計沖擊)頻遇值所產生的豎向撓度之和,頻遇值系數為1.0,并考

慮施工方法和順序的影響。預拱度設置應保持橋面曲線平順,連續鋼混組合梁線性宜采用三

角函數曲線。

條文說明

21

組合梁橋面板混凝土收縮徐變效應對撓度變化影響顯著,在設計時應考慮減少混凝土的收縮作用的措

施,如混凝土采用補償收縮混凝土或纖維混凝土、橋面板采用預制橋面板、調整橋面板澆筑順序等。

7.6裂縫寬度計算

7.6.1鋼混組合梁負彎矩區混凝土板在正常使用極限狀態下最大裂縫寬度wfk應按現行《公

路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG3362)的相關規定計算。

7.6.2開裂截面整體受力縱向受拉鋼筋的應力由作用(或荷載)頻遇組合效應引起的應力σss

和開裂混凝土的拉伸硬化效應引起的附加應力Δσs組成,應滿足以下要求:

1)鋼筋混凝土板應按下式計算:

Msys(7.6.1)

ss

Icr

式中:形成鋼混組合梁后,按頻遇值荷載組合效應計算的彎矩值;

Ms—

開裂截面慣性矩;

Icr—

鋼筋截面形心至開裂截面中性軸的距離。

ys—

2)B類部分預應力混凝土板應按下式計算:

MMNyN

sp2ppp(7.6.2)

ss'yps'

IcrAcr

式中:由預應力在連續鋼混組合梁等超靜定結構中產生的次彎矩;

Mp2—

考慮損失后的預應力合力;

Np—

預應力鋼筋合力點至普通鋼筋、預應力鋼筋及鋼梁形成的組合截面中性軸的

yp—

距離;

預應力鋼筋和普通鋼筋的合力點至普通鋼筋、預應力鋼筋及鋼梁形成的組

yps—

合截面中性軸的距離;

'由普通鋼筋、預應力鋼筋及鋼梁形成的組合截面面積;

Acr—

'由普通鋼筋、預應力鋼筋及鋼梁形成的組合截面的慣性矩;

Icr—

3)開裂混凝土的拉伸硬化效應引起的附加應力計算:

0.4fctm

s(7.6.3)

sts

AcrIcr

st(7.6.4)

AsIs

式中:fctm—混凝土抗拉強度平均值(MPa);

22

橋面板配筋率;

s—

分別為開裂截面面積和慣性矩;

Acr,Icr—

分別為鋼梁截面面積和慣性矩。

As,Is—

條文說明

負彎矩區鋼筋受拉應力應考慮開裂混凝土拉伸硬化效應引起的附加應力,附加應力計算重要參數是混

凝土抗拉強度平均值fctm,該參數主要參照歐洲規范4取值。

7.7橋面板抗剪計算

7.7.1鋼混組合梁混凝土橋面板縱向抗剪驗算時,應分別驗算圖7.7.1所示的縱向抗剪界面

a-a、b-b、c-c及d-d。

圖7.7.1混凝土板縱向抗剪界面

2

At-混凝土板上緣單位長度內垂直于主梁方向的鋼筋面積總和(mm/mm);Ab、Abh-混凝土板下緣、

承托底部單位長度內垂直于主梁方向的鋼筋面積總和(mm2/mm)。

7.7.2荷載引起的單位長度內縱向抗剪界面上縱向剪力應符合下列規定:

1)單位長度上b-b、c-c及d-d縱向抗剪界面的縱向剪力V1d應按下式計算:

V1dV1(7.7.1)

2)單位長度上a-a縱向抗剪界面的縱向剪力V1d應按下式計算:

V

1,

V1dmaxbe1be2(7.7.2)

beff

式中:V1—單位長度內鋼與混凝土結合面上的縱向剪力,按7.8.1節計算。

、橋面板左右兩側在界面以外的混凝土板有效寬度,如圖所示;

be1be2—a-a7.7.1

混凝土橋面板有效寬度。

beff—

7.7.3混凝土橋面板縱向抗剪驗算應符合下列規定:

V1dV1Rd(7.7.3)

23

V1Rdmin0.7ftdbf0.8Aefsd0.25fcdbf

(7.7.4)

式中:ftd—混凝土軸心抗拉強度設計值(MPa);

fcd—混凝土軸心抗壓強度設計值(MPa);

Ae—單位長度內垂直于主梁方向上的鋼筋截面積。

7.7.4預制混凝土板應進行集束式焊釘集中剪力下的抗劈裂驗算,單位長度內橋面板的橫

向鋼筋面積,可按下式計算且不低于6.2.5條的規定:

0.25Vb

Ae(7.7.5)

dkfsd

式中:Vb—單個剪力槽孔內集束式焊釘承載力設計值(N);

dk—預制混凝土板剪力槽縱向間距。

7.8連接件計算

7.8.1鋼混組合梁結合面縱向剪力計算應符合下列規定:

1)剪力連接件的作用應根據施工過程確定,包括形成組合截面之后的永久作用和可變

作用,不考慮混凝土開裂的影響,按照不同的剪力方向分別進行荷載組合。

2)鋼梁與混凝土板結合面單位長度上的縱橋向水平剪力按下式計算。剪力連接件的數

量宜按剪力包絡圖形狀進行分段計算,在相應區段內均勻布置。

VgS1VqS0

V1

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