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公路钢结构桥梁设计规范---JTG D64-2015.pdfMFa Ial M.h = Z.T I lab
式中:Mab—一由于荷载所产生的在a端的固端弯矩,可以近似地取0.7M。,M。为跨 等于节间长度ab的简支梁的跨中弯矩; l—ab构件的惯性矩; La—节间ab 的长度; 节点a各构件的相对刚度之和。
10.1.2为了防止局部屈曲,应给出d/t或b/t的限值。本条规定的限值与欧洲规范 第3类截面(边缘纤维达到屈服,但局部屈曲阻碍全塑性发展)比较接近。 10.1.3根据国外经验(参考欧洲规范Eurocode31993),当满足此条规定时,可忽 略节点刚性和偏心的影响,按铰接体系分析桁架构件的内力。 10.1.5采用连接板和高强度螺栓进行钢管连接时,为避免应力的不均匀传递,高强 度螺栓要均匀布置。连接板的分割数目要考虑施工时的可操作性,
10.2.1有关钢管节点构造的规定主要是参考国外规范,并结合我国的施工水平制定 的,以保证节点连接的质量和强度。在节点处弦杆应连续,腹杆端部应精密加工,直接 焊于弦杆外壁。弦杆和腹杆,或两腹杆轴线之间的夹角不小于30°的规定是为了保证施 焊条件,使焊根熔透。 管端切割及坡口加工应使用自动切割机GB/T 41734.1-2022 动物射频识别 第1部分:射频识别标签与GB/T 20563和GB/T 22334的一致性评估(包括制造商代码的发放和使用),以保证装配和焊接质量。 10.2.7本条是针对拱肋、桥墩柱等使用大直径钢管节点部位及支撑构造所作的规 定。作用集中荷载的节点部位和支撑部位,要考虑附加应力引起局部变形并防止剪切及 扭转屈曲,应设置环向钢板或横梁作为加劲。 10.2.8考虑容许剪应力,环形加劲的最大间隔为钢管外径的3倍。当do/t≤60时, 考虑制作上的方便可以不设加劲钢板 10.2.10长细比大的构件在风速较低时,易引起卡门涡激振动,构件端部会产生疲
10.2.10长细比大的构件在风速较低时,易引起卡门涡激振动,构件端部会产生 破坏,因此要采取一定的构造与减振措施。
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11.2.1组合梁抗弯承载力计算采用线弹性分析方法,抗弯承载力以组合梁 一点的应力达到材料强度设计值作为抗弯承载力的标志。
一点的应力达到材科强度设计值作为抗弯承载力的标志。 11.2.2试验研究表明:假定组合梁的抗剪承载力仅由钢梁腹板提供,计算结果偏于 安全,因为混凝土板的抗剪作用亦较大。 当组合梁承受弯、剪共同作用时,组合梁的抗剪承载力随截面所承受的弯矩增大而 减小,由于截面抗力计算采用线弹性分析方法,因而以验算最大折算应力的方法考虑组 合梁弯、剪耦合作用
11.2.2试验研究表明:假定组合梁的抗剪承载力仅由钢梁腹板提供,计算结果偏于 安全,因为混凝土板的抗剪作用亦较大。 当组合梁承受弯、剪共同作用时,组合梁的抗剪承载力随截面所承受的弯矩增大而 减小,由于截面抗力计算采用线弹性分析方法,因而以验算最大折算应力的方法考虑组 合梁弯、剪耦合作用。
11.2.3当混凝土板内横向钢筋配置较少时,组合梁的混凝土板存在纵向剪切破坏 礼险,因而有必要对组合梁的混凝土板进行纵向抗剪验算。
11.2.4组合梁的疲劳设计方法与钢结构桥梁一致,应符合本规范其他章节的相关 规定。 11.2.5组合梁的钢梁在施工期间应按本规范的相关规定进行稳定性验算。在混凝土 板与钢梁有效连接形成整体后,组合梁正弯矩区段可不进行整体稳定性验算。在连续组 合梁中,负弯矩区组合梁可根据需要设置足够数量及刚度的横向联系梁。
11.3正常使用极限状态计算
11.3.1组合梁在正常使用极限状态下的变形限制要求与钢桥一致。 11.3.2在正常使用极限状态下,组合梁各部分材料基本上处于弹性阶段,组合梁的 变形可按线弹性方法进行计算。具体计算方法为:混凝土板的面积除以钢材与混凝土弹 性模量比no,然后换算为钢截面(为使换算前后组合梁截面形心位置不变,将混凝土 板宽度除以n。即可),再求出换算截面刚度EI计算组合梁的挠度。 试验研究表明:采用焊钉连接件的组合梁在钢与混凝土结合面上将产生相对滑移, 导致组合梁挠度增加。根据国内外试验结果,由混凝土板和钢梁相对滑移引起的附加挠 度在10%~20%之间,因此,此次修订引入折减刚度法考虑组合梁截面滑移效应对组 合梁变形的影响
11.3.3连续组合梁负弯矩区组合梁混凝土板的受力行为接近于混凝土轴心受拉构 件。作用(或荷载)短期效应组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋的应力可按下式 计算: (1)钢筋混凝土板
式中:M,一形成组合作用之后,按作用(荷载)短期效应组合计算的作用于组合梁 截面的弯矩值(N·mm); lr一由纵向普通钢筋与钢梁形成的组合截面的惯性矩(mm); y一一钢筋截面形心至钢筋和钢梁形成的组合截面中性轴的距离(mm)。 (2)预应力混凝土板
M.± M,2 Fss 4
武中:M 由预加力N.在后张法预应力连续组合梁等超静定结构中产生的次弯矩
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(N · mm); N一预应力钢束的预加力合力(N); y一 预应力钢筋截面形心至普通钢筋、预应力钢筋和钢梁形成的组合截面中 性轴的距离(mm); y一 预应力钢筋与普通钢筋截面重心至普通钢筋、预应力钢筋和钢梁形成的 组合截面中性轴的距离(mm); A°r一由纵向普通钢筋、预应力钢筋与钢梁形成的组合截面的面积(mm²); Ir一由纵向普通钢筋、预应力钢筋与钢梁形成的组合截面的惯性矩(mm)。 将上式计算得到的钢筋应力代替混凝土轴拉构件的钢筋应力值,按混凝土轴心受拉 构件计算负弯矩区组合梁混凝土板最大裂缝宽度
11.4.12钢梁与混凝土板结合面上的连接件所受剪力并不均匀,当每个连接件具 有一定的剪切变形能力时,作用剪力就随着连接件的剪切变形重新分配,不会使个别连 接件承受的剪力过大。因而具有一定剪切变形能力的连接件有利于其受力均匀,不易使 混凝土应力局部集中。 3连接件在钢一混凝土组合结构中的应用范围拓宽后,应用形式也呈多样化。按 照形式分类主要有圆柱头焊钉连接件、开孔板连接件、型钢连接件等。设计时宜根据桥 梁结构实际情况,在保证其安全可靠前提下,可选用开孔板连接件、型钢连接件等连接 件形式。不同类型连接件受力性能差异较大,抗剪刚度各有不同。当不同类型连接件混 合使用时,需考虑因连接件抗剪刚度差异引起的局部应力集中和剪力分布不均现象。实 际工程中,在同一截面处抗剪刚度差异较大的连接件不宜混合使用,尤其是刚性连接件 和柔性连接件在同一截面处不宜混合布置。 11.4.21连接件是保证组合梁中两种不同材料共同工作最为关键的受力部件,其 主要功能包括两个方面:首先要抵抗钢梁和混凝土板结合面间的水平剪力及两者之间的 相对滑移;其次还要抵抗混凝土板与钢梁间的掀起作用 2当相邻主梁间距较大且横向联系较弱时,钢与混凝土结合面上可能产生较大的 横桥向剪力和拉拨力,连接件将可能处于三向应力状态,设计时应给予重视,必要时可 建立三维有限元模型进行受力分析。 4为保证正常使用极限状态下钢梁和混凝土板间不发生过大的相对滑移,有必要 对正常使用阶段焊钉连接件所承担的剪力进行限制。 11.4.31连接件的设计荷载作用仅包括钢梁与混凝土板形成组合截面之后的各种 荷载。在计算纵桥向水平剪力作用时,按线弹性分析方法并假设钢梁和混凝土板完全组 合进行计算,不考虑钢梁与混凝土板之间的黏结力及摩擦作用,且不考虑负弯矩区混凝
11.4.31连接件的设计荷载作用仅包括钢梁与混凝土板形成组合截面之后的各 载。在计算纵桥向水平剪力作用时,按线弹性分析方法并假设钢梁和混凝土板完全 进行计算,不考虑钢梁与混凝土板之间的黏结力及摩擦作用,且不考虑负弯矩区混
预应力集中锚固力、混凝土收缩徐变或温差的初始效应是指各荷载在组合截面上产 生的一次效应。
应力集中锚固力、混凝土收缩徐变或温差的初始效应是指各荷载在组合截面上产
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11.5.11焊钉连接件最小长度的规定,主要是保证焊钉连接件具有一定的抗拉拨作 用且保证焊钉连接件的抗剪承载力得到充分发挥。 2焊钉连接件最大中心间距的规定主要是确保钢梁与混凝土板间的有效结合。 3焊钉连接件最小中心间距的规定,主要是保证焊钉连接件抗剪承载力能够得到 充分发挥、方便施工。 5限制焊钉连接件直径与钢板厚度之比的主要目的是确保焊接处钢板不因焊接造 成显著变形,保证钢梁施工及运营阶段的稳定性。
其中,南京长江三桥首次在国内桥梁建设中采用大型钢塔,随后的泰州长江大桥、 马鞍山长江大桥的中塔也采用了钢塔。
其中,南京长江三桥首次在国内桥梁建设中采用大型钢塔,随后的泰州长江大 马鞍山长江大桥的中塔也采用了钢塔。
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12.1.3一般情况,钢混连接段的位置有三种选择:承台顶面,日本大部分桥梁均如 此;主梁顶面附近,如泰国湄南河桥、日本鹤见航道桥等;上塔柱锚固区。对于南京长 江三桥,由于长江南京段江面水位变化较大,不宜将钢混连接段放置在承台顶面,最终 将钢混连接段放置于桥塔下横梁顶面。 12.1.4对国内的桥梁,不管是主梁、桥塔还是拱圈,由于材料生产、采购、加工等 种种原因,同一座桥的材料,尤其是主要构件的材料,几乎采用相同的材料。国外许多 桥梁,不管是主梁还是桥塔,均按照受力大小划定几个区域,不同的受力区域选用不同 的材质,从而达到节省造价的目的。
12.1.4对国内的桥梁,不管是主梁、桥塔还是拱圈,由于材料生产、采购、加工 种原因,同一座桥的材料,尤其是主要构件的材料,几乎采用相同的材料。国外许 梁,不管是主梁还是桥塔,均按照受力大小划定几个区域,不同的受力区域选用不 材质,从而达到节省造价的目的
12.1.6钢塔阻尼比较小,在钢塔安装过程中及裸塔状态都易产生涡激振动,因此需 采用抑振装置。
12.2.1钢塔多采用矩形箱形截面,少数采用T形或准十字形等其他箱形截面。当塔 柱截面较大时,可在钢塔内布置横桥向和顺桥向竖隔板,将塔柱截面分为多室。 钢塔质量和阻尼均较小时易发生涡激共振。此外,钢塔较高,还有发生驰振的可能 性。南京长江三桥钢塔采用了带切角的矩形截面,进行了10种尺寸的切角形式气动外 形比选,发现切角长宽比增大时,涡振响应也有增大的趋势。最终选用了涡振响应最小 的0.8m×0.7m的切角断面
相同的厚度。 确定加劲肋的尺寸与间距时,根据截面受力需要和横隔板的约束情况以壁板不发生 局部屈曲为原则,尽可能使截面各个部分均不产生应力折减。 12.2.3横隔板设置的目的是防止壁板失稳,为塔柱内升降机提供平台,为节段连接 时提供工作平台等。 依据国内钢塔研究成果,并参考日本的相关资料,横隔板的间距一般不大于4m 南京三桥横隔板的间距也采用了4m。 12.2.4钢塔节段间的连接一般有三种形式:一是焊接连接;二是普遍采用的钢塔节 段端面金属接触与高强度螺栓共同受力;三是钢塔节段端面金属接触与高强度对拉螺杆 共同佳力当拨拉十高时言恒控作业不保证恒接质是
12.2.4钢塔节段间的连接一般有三种形式:一是焊接连接;二是普遍采用的钢塔 端面金属接触与高强度螺栓共同受力;三是钢塔节段端面金属接触与高强度对拉螺 同传力。当塔柱太高时,高空焊接作业不易保证焊接质量。
13.1.2缆索构件往往细长而刚度小,在风、车辆等动荷载作用下容易产生振动而造 成疲劳问题,同时也导致舒适感降低。结构设计时应考虑这些影响,设置合理的阻尼或 减振装置。
13.2.1%N./A≤f。适用于采用高强平行钢丝、钢绞线、普通钢材等制成的受拉 十算,N≤N,适用于钢丝绳构件计算。
13.2.1oNa/A≤fa适用于采用高强平行钢丝、钢绞线、普通钢材等制成的受拉构件 计算,oN≤N适用于钢丝绳构件计算。 13.2.2缆索构件的抗疲劳设计应结合本规范第5.5节进行。疲劳荷载效应应选择适 当的模型计算,疲劳强度应按相应的应力循环次数按图13.2.2和表13.2.2计算,然后 选用合适的验算公式验算疲劳强度。
13.2.2缆索构件的抗疲劳设计应结合本规范第5.5节进行。疲劳荷载效应应选推 当的模型计算,疲劳强度应按相应的应力循环次数按图13.2.2和表13.2.2计算,象 选用合适的验算公式验算疲劳强度
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面铺装设计时,应将铺装和正交异性钢桥面板作为整体进行分析和计算。 以往通常在桥梁结构设计结束后,再进行桥面铺装的设计。这种情况往往容易导致 对桥面铺装技术要求偏于苛刻,无法进行针对铺装的结构优化,也潜在的影响其使用寿 命。桥面铺装作为钢桥面板的保护层和荷载扩散层,不仅影响行车舒适性和安全性,对 钢桥面板的耐久性也有重要意义。我国大跨径钢桥桥面铺装病害较多,除了较为不利的 环境条件和普遍的超载现象以外,桥梁的结构条件也是重要的影响因素。因此,桥梁设 计应与桥面铺装设计同步、协调进行,以保证桥梁结构具有足够的刚度,从而有利于延 长铺装的使用寿命
14.0.4分析钢桥面铺装的基本条件,包括环境条件、交通条件、结构支撑条件和 实施条件,可以准确把握钢桥面铺装的使用状态和铺装方案实施的合理性与可行性
是钢桥面铺装设计的基础。 环境条件包括气温、降水、日照、风、雾、湿度等,这些条件直接决定了钢桥面铺 装结构与材料的技术标准。例如高温地区需要注意提高铺装材料和结构的高温稳定性和 层间黏结能力,避免产生永久变形或车辙;低温地区需要改善铺装的低温抗裂性;大 风、多雨的地区还需要更多地考虑铺装的抗滑、防水的功能。 交通条件是指桥梁建成通车后铺装设计使用年限内的交通量、交通组成和轴载状况。 通过对交通条件的合理估计,可以确定设计标准轴载和设计使用年限内单车道累计标准 当量轴次,这是确定铺装结构技术标准、评估铺装使用寿命的重要依据。值得注意的是, 由于受力特性的不同,钢桥面铺装轴载换算方法不得沿用沥青路面设计的相关换算公式。 目前环氧沥青混凝土铺装已取得了较多的成果,可以作为其他类型的铺装设计的参考。 影响铺装受力的结构支撑条件主要是桥梁结构的相关参数,包括主梁截面特征、桥 面板的构造与局部刚度等,其中顶板厚度、纵向加劲肋形式尺寸及间距、横隔板间距、 纵向腹板有无及位置等因素对铺装受力影响较大。在明确了这些结构参数以后,可以通 过有限元方法或专门的计算程序分析桥面板与铺装的受力与变形特点,确定设计指标和 技术要求。 工程实施条件主要是指与施工相关的各种影响因素,包括施工季节与气候、施工机 械与设备条件、施工工艺与技术水平、施工过程中交通干扰情况、拌和站点的设置等。 工程实施条件是影响铺装方案选择、结构设计和高质量顺利实施的重要因素。
14.0.5钢桥面铺装应具有良好的平整性、抗滑性和耐磨性,以减少车辆的冲击,提 高行车的安全性与舒适性。 由于柔度较大,钢桥面板尤其是大跨径钢桥的桥面板在车轮荷载作用下会产生较大 的变形,因此要求铺装应具有良好的变形追从性能,以保证其和钢板作为整体协同工作。 保护钢桥面板不被侵蚀是钢桥面铺装的基本功能之一,因此钢桥面铺装应具有高度 的密实性和良好的抗水损与抗腐蚀能力。 铺装层应具有优良的抗老化性、水稳定性和抗疲劳性能以承受设计使用期内车辆荷 载和温度变化的反复作用。
14.0.6钢桥面板与铺装组成的复合结构在车辆荷载作用下产生弯曲变形,如果变形 过大,容易诱使桥面板加劲构件(尤其是纵向加劲肋)上方的铺装产生疲劳开裂,因 此应对此加以限制,以保证铺装的使用寿命。本规范采用铺装表面的挠跨比指标表征铺 装结构的变形程度,在计算时考虑以下因素: (1)以铺装和钢桥面板整体复合结构作为计算与分析对象。 (2)由于钢桥面铺装技术仍在不断发展中,铺装方案较多,一些新的铺装材料和 结构也在不断涌现,不同方案的铺装模量也不相同,因此铺装模量需通过复合结构试验 测得,测试时温度为常温,可选择20℃。 (3)车辆荷载图示对钢桥面铺装的变形计算有一定影响,可选用桥梁设计车辆荷
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(4)由于正交异性桥面板的结构特性,铺装变形计算时的布置荷位较多,可通过 计算确定最不利荷位; (5)取不同部位铺装的挠跨比(如D,/L、Dz/Lz)中较大者作为计算值进行挠跨 比验算。
14.0.7钢桥面铺装疲劳破坏的主要现象是铺装层的开裂以及铺装与钢板之间的脱层 和滑移破坏。针对这些破坏现象,将铺装结构表面的弯拉应力以及铺装与钢板之间的剪 应力作为控制指标,通过力学计算将实桥铺装结构受力状况与复合结构模型进行等效转 换。复合结构试验是世界各国钢桥面铺装研究所普遍采用的做法,美国、欧洲、日本等 国家和地区都采用了复合结构试验对铺装结构的性能进行研究,我国从南京长江二桥开 始应用复合结构的研究手段,目前已经形成了较为成熟的复合结构模型及试验方法。 14.0.9目前在我国钢桥面铺装工程中使用的铺装材料主要有环氧沥青混凝土、浇注 式沥青混凝土、改性沥青SMA和密级配改性沥青混凝土。四种材料各有特点,可以根 据具有相似使用条件的桥面铺装工程使用情况选用,但同时也应考虑工程实施条件能否 满足铺装材料的施工要求,比如环氧沥青混凝土对施工工艺、机械设备、环境温度、拌 和站设置等均有较为特殊的要求,在铺装材料选择时需要充分考虑这些因素。 14.0.12防水黏结层是钢桥面铺装的重要组成部分,它将铺装层与钢桥面板黏结成 一个整体,充分发挥铺装层与钢桥面板的复合作用,改善钢桥面板与铺装的受力状况, 增强铺装的疲劳抵抗性能。世界各国的钢桥面铺装设计均对防水黏结层非常重视,也提 出了不同的技术要求,我国的南京长江二桥、南京长江三桥、苏通大桥、西埃门大桥等 钢桥面铺装技术标准规定:黏结强度25℃时不得小于2.75MPa、60℃时不得小于 1.75MPa,经实践验证效果良好。
14.0.14对于特大桥、特殊结构或有特殊使用要求的钢结构桥梁,由于技术要求较 高,宜根据钢桥面铺装的环境条件、交通条件、结构支撑条件、实施条件,结合本地钢 桥面铺装工程经验及国内同类型桥梁桥面铺装工程经验,选择合适的铺装材料,在力学 分析和室内试验的基础上进行专项设计。
15.0.2这里规定的钢桥结构防腐年限不小于15年,主要是针对涂装防腐方法并参 考长效型涂料防腐年限提出的。 15.0.3钢结构桥梁设计时,应采用高性能优质材料,采取涂装、镀锌铝等防腐手 段,重视节点和连接的疲劳性能,改进焊接工艺,设置抗防撞辅助设施等措施将材料老 化、疲劳、环境腐蚀以及偶然作用发生时可能导致的结构损伤降低。 15.0.7维护是本次修订新增加的内容。随着我国近二十多年钢桥数量的增加和质量 的提高,以及新技术的发展,对钢桥的维护技术也取得长足进步,如悬索桥的主缆、索 塔主鞍、锚锭、钢箱梁等都使用了除湿系统;主缆、吊索、斜拉索等有新的机器人智能 检测维护系统等;高桥塔内有电梯、电动检查车等。在钢桥设计时,设计工程师应为使 用期内的养护维修技术人员和工人设计检修通道,桥梁的任何部位,都应该是人或机具 可以到达、可以观察和可以维修施工。
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16.1.4底板的强度往往以板中的弯曲应力控制,计算的有效长度过长,也增加了板 中的弯曲应力,从而不必要地增大板厚。 16.1.5支座的形式很多,但就支座铰的形式而言,只有紧密接触和自由接触两种。 紧密接触(两弧形表面接触)因容易生锈而增加转动摩阻力;自由接触(弧形与平面 接触)摩阻力较小,所以一般情况下宜选用后者,但在滑动时,仍然会出现跳跃式的 滑动问题,需要引起注意。 为了减小摩阻力,提高活动支座的效能,辊轴直径不宜太小,规范规定不小于 150mm。钢桥愈长需要滚移的距离愈大,相应地加大辊轴直径,可以使转角较小、容易 滚动。割边式辊轴加工麻烦,且有翻倒的可能,如不受支座平面尺寸限制,宜少用。 辊轴数量多,各轴受力不均匀,所以辊轴数量宜选用最少数,在可能的情况下用单 轴式支座。采用奇数辊轴,中间辊轴的受荷要比外边的两个辊轴大很多,因此在选用多 个轴时,应尽量选用偶数
16.1.6当设置拔力锚栓时,其锚固力应为上拔力的1.5倍,使之有相当的安 备。试验表明,锚栓随着埋置深度的增加,应力递减很快,所以埋得过深意义不大。 了增加握裹力,一般在锚栓下端设置弯钩或将端部扩大成螺头形式的锚固板。
接承压容许应力, [j]~0.75[α],再将其换算为极限状态设计表达式即
16.2.1模数式伸缩装置和梳齿板式伸缩装置是目前国内最常用的两种伸缩装置类 型,钢结构桥梁可根据伸缩量的大小,考虑采用。 16.2.2考虑到由于伸缩装置的加工误差、伸缩量计算时的计算模式的不定性以及安 装施工造成的误差等因素的影响,伸缩量确定时建议考虑一定的富余量,作为选定型号 的基本依据;根据以往经验建议考虑30%左右的富余量。 16.2.3本条主要涉及伸缩装置具体设计时应注意的主要因素,特别在更换支座时必 然出现顶升主梁的操作,对伸缩装置而言必然出现的竖向的高差问题。如在伸缩装置不 拆除(不解除约束)的情况下进行支座更换又不致破坏伸缩装置,这就是伸缩装置设 计时应考虑到其适应性,其适应范围应根据桥梁结构和支座的锚固类型的具体要求来确 定。根据一般经验为更换的顶升量都希望尽可能地小,达到能将旧支座取出和新支座放 人就位而又不致造成伸缩装置遭到损坏的目的
附录A轴心受压构件整体稳定折减系数
A.0.2实腹式双轴对称截面构件表现为弯曲失稳形态,构件在强轴或弱轴平面内失 稳。对于单轴对称的构件,有可能出现弯扭失稳模态GB/T 50381-2018 城市轨道交通自动售检票系统工程质量验收标准,应考虑扭转的影响。格构式构件 的抗剪刚度较小,应考虑剪切变形对稳定的影响,同时,格构式结构为组合构件,应该 保证不出现局部失稳。本条关于长细比的规定参考了《钢结构设计规范》(GB50018)
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式中:.——按有限元方法计算的弹性屈曲欧拉应力; E—材料弹性模量。
附录 B 受压加劲板的弹性屈曲系数
DB31T 1196-2019 城市轨道交通卫生规范.pdf附录 B 受压加劲板的弹性屈曲系数
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附录 F组合梁翼缘有效宽度计算