钢桥规范-缆索、支座和伸缩装置

1、 公 路 钢 结 构 桥 梁 设 计 规 范公 路 钢 结 构 桥 梁 设 计 规 范 第第16章章 支座和伸缩装置支座和伸缩装置黄李骥黄李骥第第13章章 缆索系统缆索系统2015年年12月月第第13章章 缆索系统缆索系统概述概述p本章为新章节，设计对象缆索p单股或多股的受拉构件p以钢制品为主，也有FRP或其他材料制成p应用在悬索桥、斜拉桥和拱桥等结构中，如主缆、吊索、斜拉索、系杆等，但设计使用年限不等缆索的特点只受拉刚度小强度振动疲劳防腐变形更换应力高概述概述p现状p强度稳步增加，1600MPa, 1670MPa, 1770MPa, 1860MPa, 1960MPap疲劳问题、耐久性问题频发

2、概述概述p现状p疲劳问题、耐久性问题频发概述概述p今后的方向p总体设计是缆索结构设计的核心p材料的发展解决抗力问题，包括强度、疲劳、耐久性p构造设计解决细节问题p必须贯彻全寿命设计的理念p13.1 一般规定p13.1.1 缆索构件及其附属设施的设计应考虑安全性、实用性和耐久性，斜拉索、吊索还应考虑可调节、可检查、可监测、可维修和可更换安全耐久基本要求适用功能要求调、检、测、修、换其他要求缆索系统的总体原则，突出设计理念的更新，不仅仅是强度和刚度问题，强调全寿命设计。体现近年来工程设计理念13 缆索系统缆索系统p13.1.2 应设置合理的缆索气动外形、阻尼装置或稳定索，控制振动对缆索构件及其附属

3、设施的影响。主要针对吊索和斜拉索，需要控制风或活载引起的振动。措施：气动措施、结构措施、阻尼措施螺旋线凹坑肋条13 缆索系统缆索系统p13.1.2 应设置合理的缆索气动外形、阻尼装置或稳定索，控制振动对缆索构件及其附属设施的影响。刚性连接器辅助索阻尼器13 缆索系统缆索系统p13.1.3 索构件设计除了应考虑公路桥涵设计通用规范(JTG D60)中规定的永久作用、可变作用和偶然作用以外，还应考虑裹冰荷载、更换与断裂等偶然工况的影响。需要考虑更换和突然断裂的作用和实施。除了直接的静力、动力作用，还要考虑构造。13 缆索系统缆索系统 2011年底年底，全国已有，全国已有22座座斜拉桥的斜拉索、斜拉

4、桥的斜拉索、34座座拱桥或悬索桥的吊杆更换拱桥或悬索桥的吊杆更换规定了组成缆索的各部分及之间的防护。p13.1.4 缆索构件及其附属设施应考虑单根钢丝的防护、钢丝间的防护、构件外表面的防护和构件连接处的防护。主缆的防护13 缆索系统缆索系统规定了组成缆索的各部分及之间的防护。p13.1.4 缆索构件及其附属设施应考虑单根钢丝的防护、钢丝间的防护、构件外表面的防护和构件连接处的防护。斜拉索的防护13 缆索系统缆索系统规定了缆索构件区别于其他刚性构件的重要特性。垂度的影响可以通过刚度折减或以直代曲来考虑。构件长度的变化必须考虑。p13.1.5 缆索构件的计算应考虑垂度效应和构件长度的变化。p13.

5、1.6 缆索系统的二阶分析中，可变作用的效应应基于给定温度、给定永久作用下的结构初始几何位置。规定了缆索系统的二阶分析（几何非线性分析）要基于成桥状态。13 缆索系统缆索系统规定了缆索构件的受拉承载能力设计：对于按应力计算的，用应力设计值表达式；对于按力计算的，用力设计值表达式。p13.2 结构设计p13.2.1 缆索构件的受拉承载能力极限状态应满足下式要求 或式中： Nd轴向拉力组合设计值； A缆索构件的截面面积； fd缆索构件的抗拉强度设计值；NR缆索构件的抗拉承载力设计值。0ddNfA0dRNN强度13 缆索系统缆索系统规定了缆索构件的抗疲劳承载能力设计：对于按疲劳荷载模型I计算的，用

6、；对于按疲劳荷载模型II计算的，用 。p13.2.2 缆索的抗疲劳设计应按5.5节抗疲劳设计进行，疲劳抗力根据缆索的疲劳强度曲线和疲劳细节构造分类分别从图13.2.2和表13.2.2中查取。疲劳图图13.2.2 缆索构件的疲劳细节曲线缆索构件的疲劳细节曲线表表13.2.2 缆索构件的疲劳细节缆索构件的疲劳细节受拉构件类型受拉构件类型疲劳细节疲劳细节CMPa钢丝绳150平行钢绞线束160平行钢丝束160注：采用疲劳荷载模型I时，CC6/1D858. 052DC13 缆索系统缆索系统p13.2.3 锚头验算应满足以下要求： 1 锚头锚杯内钢丝锚固长度应满足锚固强度的要求，铸锚可按下式计算：式中：

7、lsae -钢丝在锚杯内的锚固长度（mm），见图13.2.3； fk-钢丝抗拉强度标准值（MPa）； v -单根钢丝与合金在单位面积上的附着强度，无试验资料时： 铸体材料为热铸料，可取25MPa； 铸体材料为冷铸料，可取18MPa。 dw-钢丝直径（mm）。锚固k0.625saewfldv图图13.2.3锚杯与铸体材料相互作用示意锚杯与铸体材料相互作用示意13 缆索系统缆索系统13 缆索系统缆索系统p13.2.3 锚头验算应满足以下要求： 2 锚杯的承载能力极限状态应满足公式（13.2.3-2）的要求，锚杯与铸体材料相互作用示意见图13.2.3。 （13.2.3-2）式中：t-锚杯的环向应力；

8、 fd-锚杯材料的抗拉强度设计值。 锚杯的环向应力可按以下公式计算： （13.2.3-3） （13.2.3-4）式中： lsc-铸体材料的有效长度， ； Ft-锚杯环向拉力，可按式13.2.3-4计算。锚固0dtf smsctttlFsscstNFtan2saescll32第第16章章 支座和伸缩装置支座和伸缩装置钢支座钢支座面接触支座面接触支座线接触支座线接触支座特种钢支座特种钢支座盆式支座盆式支座球面支座球面支座球型支座球型支座铰轴铰轴支座支座钢平板支座钢平板支座辊轴支座辊轴支座弧形弧形支座支座概述概述p本章适用于钢结构桥梁的钢支座钢支座设计。p依靠钢部件的滚动、摇动和滑动滚动、摇动和滑动

9、来完成支座的位移和转动；p承载能力强；p本规范所列主要为铸钢支座；p盆式支座、球形支座、双曲形支座等，有相应的交通行业标准和国家标准序号序号标准号标准号/计划号计划号标准名称标准名称1GB/T 17955-2009桥梁球型支座2JT/T 843-2012公路桥梁弹塑性钢减震支座3JT/T 852-2013公路桥梁摩擦摆式减隔震支座4JT/T 873-2013公路桥梁多级水平力球型支座5JT/T 927-2014桥梁双曲面球型减隔震支座6JT/T 391-2009公路桥梁盆式支座概述概述 主要修订内容主要修订内容p增加了伸缩装置；伸缩装置；p增加了弧形支座和辊轴支座弧形支座和辊轴支座反力计算要求

10、；p增加了铰轴式支座铰轴式支座圆形枢轴的承压应力计算要求；p增加了支座设计的可更换可更换要求；8686规范规范（IVIV）支）支座座弧形支座、弧形支座、辊轴支座、辊轴支座、铰轴支座铰轴支座计算要求；计算要求；可更换要可更换要求求伸缩装置伸缩装置15规范规范第第16章章16.1 支座支座p16.1.1 钢结构梁式桥梁，可采用弧形支座弧形支座、辊轴式支座辊轴式支座、铰轴铰轴式支座式支座或性能可靠的其他型式支座。对受力复杂或大跨径桥梁，宜采用盆式支座、球形支座或双曲形支座。修订条文。原第1.4.17条。原规范“摇轴支座”改进为“铰轴支座”。增加了大跨径桥梁的推荐支座类型。dR弧形支座 辊轴式支座 铰

11、轴式支座p16.1.2 支座应具有一定的刚度。底板厚度应根据支座反力对底板产生的弯矩计算确定。并符合以下规定：1 一般活动支座底板厚度不宜小于：热轧钢板的平板支座为20mm；弧形支座支承中心处为40mm；辊轴及摇轴支座为40mm。2 铸件各部分加工后尺寸不宜小于30mm。原规范条文，第1.4.17条。未修改。p16.1.3 支座底板长度，在顺桥方向，不宜超过墩台支承面至铰中心高度的2倍；在横桥方向，应使墩台支承面处的底板宽度与铰的长度之差不超过支承面至铰中心高度的2倍。支座压力分布图支座压力分布图16.1 支座支座p16.1.4 活动支座底板的计算有效尺寸，在顺桥方向，弧形支座及摇轴支座不应大

12、于底板厚度的4倍；辊轴支座不应大于两排最边辊轴中距加上板厚的4倍；横桥方向，任何支座均不应大于底板顶面压力接触线长度加板厚的2倍。原规范条文，第1.4.18条。未修改。16.1 支座支座原规范条文，第1.4.18条。未修改。p16.1.5 辊轴支座宜选用自由接触式，并符合以下规定：1 辊轴直径应不小于150mm，悬索桥索鞍上的辊轴可不受此限制。割边式辊轴经两边削割后的厚度应不小于直径的1/3。如支座平面尺寸不超过规定或不受限制时，宜少用割边式辊轴支座。2 宜采用单辊式支座，在选用多个辊轴时，宜选用偶数，辊轴应采用侧杆联系。3 辊轴支座必须有防止横斜滑和纵向滚出的设施。不易养护的支座应四面用防尘

13、罩防护。16.1 支座支座p16.1.6 钢支座的座板或下摆均应用锚栓固定于墩台上。计算受拔锚栓的锚固力时，应按其内力增加50%。原规范条文，第1.4.20条。未修改。当设置拔力锚栓时，其锚固力应为上拔力的1.5倍，使之有相当的安全储备。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。为了增加握裹力，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。16.1 支座支座p16.1.7 设计辊轴支座时，应考虑由于温度和活载（包括冲击力）所产生的位移，同时考虑上述因素引起纵向位移后的偏心影响。原规范条文，第1.4.21条。未修改。辊轴支座应能自由地纵向移动，其移动距离应不小

14、于由活载和温度所产生的移动量。辊轴纵向位移后，对基座和底板均产生偏心，在计算中应考虑偏心弯矩的影响。16.1 支座支座p16.1.8 弧形支座和辊轴支座中圆柱形弧面与平板为线接触，其支座反力R应满足以下公式要求：240dndlfREp16.1.9 铰轴式支座的圆柱形枢轴，当两相同半径的圆柱形弧面自由接触的中心角90时，其承压应力应按下式计算：2dRfdldR16.1.89，参考现行钢结构设计规范GB 50017规定。16.1 支座支座p16.1.10 设计时应考虑支座的可更换性。新增条文。铸钢支座易锈蚀；承载力大，更换施工难度大、费用高；贯彻桥梁全寿命周期设计理念，预留支座更换空间。16.1

15、支座支座16.2 伸缩装置伸缩装置p16.2.2 可根据伸缩量大小，采用模数式伸缩装置或梳齿板式伸缩装置。新增条文。模数式、梳齿板式应用最为广泛；模数式伸缩装置，利用吸震缓冲性能好又容易密封的橡胶材料，与强度高刚性好的异性钢材组合，在大位移量情况下能承受车辆荷载。梳齿板式伸缩装置，直接承受车轮荷载，伸缩量大，一般用于中大跨径桥梁。序号序号标准号标准号/计划号计划号标准名称标准名称实施日期实施日期1JT/T 327-2004公路桥梁伸缩装置2004.6.12JT/T 892-2014公路桥梁节段装配式伸缩装置2014.9.13JT/T 723-2008单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置2008.11.14JT/T 502-2004公路桥梁波形伸缩装置2004.7.155JT 2014-147公路桥梁阻尼减振梳齿板式伸缩装置6JT 2014-148公路桥梁模数式伸缩装置7JT 2015-174单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置现行或在编伸缩装置行业标准16.2 伸缩装置伸缩装置p16.2.2 伸缩量的确定应根据桥梁结构设计计算得出的最大伸缩量，并考虑增加25%35%的富余量。新增条文。考虑伸缩装置的加工误差、伸缩量计算、以及安装施工的等因素的影响；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。由于