DB41T 643-2010 公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范

DB41河南省质量技术监督局发布I1公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范本标准适用于新建公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）GB/T700-2006碳素结构钢钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、GB50017-2003钢结GB50205-2001钢结构工程施工质量JTGB01-2003公路工程技JTG/TB02-01-2008公路桥JTGD60-2004公路桥涵设计通用JTG/TD60-01-2004公路桥梁抗JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG/TD64-01钢-混凝土组合桥梁设计JTGF80/1-2004公路工程质量检验评定标准JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装2JT/T784-2010组合结构桥梁用波4.1材料性能有关符号f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计fv——钢材的抗剪强度设计值；fy——钢材的屈服强度；3τy——钢材的剪切屈服应力；fck——混凝土轴心抗压强度标准值；fcd——混凝土轴心抗压强度设计值；ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值；ftd——混凝土轴心抗拉强度设计值；fsk——普通钢筋抗拉强度标准值；fsd——普通钢筋抗拉强度设计值；fpk——预应力钢筋抗拉强度标准值；fpd——预应力钢筋抗拉强度设计值；fpy——预应力钢筋抗拉屈服强度；fsd'——普通钢筋抗压强度设计值；fp'd——预应力钢筋抗压强度设计值；ffw——角焊缝的强度设计值；fce——端面承压强度设计值；E——钢材的弹性模量；Qd——水平剪力设计值；T——扭矩设计值；Su——抗拉拔承载力；N——螺栓的抗剪承载力设计值；σpe——体外预应力钢筋的有效预应力；σpu——体外预应力钢筋的极限应力设计值；τa——波形钢腹板的弯曲剪应力；τt——波形钢腹板的自由扭转剪应力；τcr,l——局部屈曲临界应力；τcr,g——整体屈曲临界应力；τcr——合成屈曲临界应力。44.3几何参数有关符号aw——波形钢腹板直板段长度；cw——波形钢腹板斜板段长度；Iy——单位长度波形钢腹板高度方向的惯性矩；Jt——抗扭惯性矩。4.4计算系数及其它有关符号β——波形钢腹板整体嵌固系数；η——形状系数；δ——波形钢腹板波高与钢板板厚比；υf——传力摩擦面数；μ——摩擦面的抗滑移系数。55.3波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥应考虑以下设计状况及其相应的极限状态设计：a）持久状况：桥梁建成后承受结构自重、车辆荷载等持续时间长的状力混凝土箱梁桥应进行承载能力极限状态和正常使用b）短暂状况：波形钢腹板在制作、运送和桥梁架设过程中承受临时荷载的状c）偶然状况：桥梁在使用过程中偶然出现的状况。该状况只需要进行承载能力极限状态设施工之前，宜进行必要的试验和研究，以确定相关设计模式和6.1.1波形钢腹板预应力混凝土箱梁的混凝土强度等级不应低于C40。6.1.2混凝土轴心抗压强度标准值fck和轴心抗拉强度标准值ftk应fckftk6.1.3混凝土轴心抗压强度设计值fcd和轴心抗拉强度设计值ftd应按表2采用。表2混凝土强度设计值fcdftd表3混凝土弹性模量Ec66.1.5混凝土的剪变模量Gc可按表3数值的0.4倍采用，混凝土的普通钢筋的抗拉强度标准值fsk和预应力钢筋的抗拉强度标准值fpk，应分别按表4和表5采用。表4普通钢筋抗拉强度标准值d/mmfskABC表5预应力钢筋抗拉强度标准值fpkAs'6.2.5普通钢筋的抗拉强度设计6.2.5普通钢筋的抗拉强度设计fsd和抗压强度设计值ffpdfpd和抗压强度设计值fpd按表7采用。表6普通钢筋抗拉、抗压强度设计fsd'fsdfsd'fsdfpkfpd'fpd76.2.6普通钢筋的弹性模量Es和预应力钢筋的弹性模量Ep应按表8采用。表8钢筋的弹性模量EsEp抗拉、抗压和抗弯f抗剪fv端面承压（刨平顶紧）fce>16～40>16～35>16～3587.1.2波形钢腹板由板材弯折而成。波形钢腹板的几何控制参数主要有：波长lλw、腹板高度hw，波高WWWWWWWW-7.2设计原则8.1.1波形钢腹板预应力混凝土箱梁的截面总体尺寸与8.1.2波形钢腹板预应力混凝土箱梁梁高宜取同等跨悬臂板长度（腹板中心至悬臂板端部的长度）不宜超过腹板中心间距的0.45倍。8.1.5根据顶底板与波形钢腹板连接形式的不同，在顶底板与腹板连接处宜采用梗腋构造。98.2.5波形钢腹板的连接形式和构造尺寸由承载力要求和连接施工的可操作性决定。板纵向连接间应留一定的间隙，同时波形钢腹板顶面应切采用双面焊接钢板的办法进行加强，严禁在冷弯部位焊a）嵌入型连接件c）双开孔板连接件d）“单开a）波形钢腹板与混凝土桥面顶板的连接，宜采用翼缘b）开孔钢板孔径应大于贯穿钢筋直径与骨料最大粒径之和，一般可取60mc）焊钉连接件沿主要受力方向中心间距不8.4.1为保证波形钢腹板预应力混凝土箱梁的抗扭刚8.4.4当横隔板兼做体外预应力钢筋的锚固或转向装置时，应对其进行验8.5.1波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥一般采用体内预应力钢筋及体外预应力钢筋混合配筋形式，自8.5.2预应力钢筋的布置数量及形式根据结构受力、桥梁施工方法确定。8.5.3体外预应力锚具的选用应符合GB/T14370-208.5.4体外预应力钢筋的锚固块与转向块之间8.5.7转向块设计时宜考虑增加体外预应力钢筋的可能性，预留备用孔，以便在特殊需要时采用。8.6.2波形钢腹板与横隔板可采用焊钉连接、开孔穿入螺纹钢筋连接等连接8.7.1波形钢腹板预应力混凝土箱梁宜在桥端横梁附近一定范围内采用波形钢腹板内衬混凝土的组合8.7.2当桥梁各跨跨径相差很大时，小跨径可采用波形钢腹板内衬混凝土来平衡大跨径的重量。8.7.4波形钢腹板与内衬混凝土的连接宜采用焊钉连接件。8.8.2波形钢腹板内外表面、翼缘型8.8.3波形钢腹板纵向节段间采用高强螺栓连接时，波形钢腹板搭接面仅需进行无机富锌漆涂装。8.8.5波形钢腹板预应力混凝土箱梁底板与波形钢腹板结合处可做成2%的横向排水斜坡，并用硅胶等8.8.6端横梁与波形钢腹板连接部位9整体计算9.1.5体外预应力钢筋的张拉控制应力不宜超过0.65fpk，且不应小于0.4fpk。9.1.8波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥整体设计9.2承载能力极限状态验算9.2.1波形钢腹板预应力混凝土箱梁的承载力按下列基本假定进行计算：b）符合平截面假定；c）混凝土顶、底板承受弯矩和轴力，波形钢腹板承受剪力，9.2.2波形钢腹板预应力混凝土箱梁的正9.2.5体外预应力钢筋作为抗拉钢筋来进行截面抗力计算，体外预应力钢筋的极限应力设计值σpu应按pupeσpu≤fpyJt——抗扭惯性矩；\3\39.2.7转向块的承载力计算γ0Nd≤fsdAs……（4）γ0——结构重要性系数；Nd——竖向拉力的组合设计值（Nfsd——内环筋的抗拉强度设计值，取表6规定值的0.6倍（MPa体外预应力钢筋转向块的开裂面应进行(fsdAsv−Nd)……（5）γ0——结构重要性系数；μ1——系数，整体浇注混凝土的剪切面取1fsd——穿过剪切面的钢筋的抗拉强度设计值，取表6规定值的0.6倍（MPa9.3正常使用极限状态验算凝土顶底板的法向应力、预应力钢筋的拉应力进行计算，荷载组合中汽车荷载效应考虑冲击系数。9.3.3波形钢腹板预应力混凝土箱梁顶底板混凝土的压应波形钢腹板剪切变形对挠度的影响。波形钢腹板因剪切变形产生的挠度按式（6）~.tw.η.tw.ηkv——剪切修正系数，可取kv=βi——波形钢腹板的剪切分担率；hw——波形钢板的高度；tw——波形钢板的厚度；9.3.6主梁在车道荷载（不计冲击力）作用10.1.1横向计算包括横隔梁、桥面板、底板及波形钢腹板10.1.2波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥中的端横梁一般为预应力混凝土构件，其横向分析可10.1.3根据不同要求，波形钢腹板预应力混凝土箱梁的横向分析可采用平面框架模型或者模型。桥面板跨径超过6m及单箱多室截面的横向分析应采用三10.1.4用平面框架模型进行分析时，可将横截面简化成由顶底板与腹板组成的箱梁框架计算受力计算，钢腹板与顶底板结合部做刚接处理，将钢腹板的重心间距视10.1.5平面框架分析中，波形钢腹板的等效单位长度横向抗弯刚度D=EIE——钢材的弹性模量；Ix——单位长度上对波形钢腹板桥轴向中性轴的惯性矩，按公式（21）计算。b）确定板的有效分布宽度：将箱梁外伸悬臂板视作固支悬臂板；将中部c）根据有效宽度范围，得出截面沿纵向单位箱梁上的作b）承托边至连接件外侧的距离不得小于40mm，承托外形轮钢筋的距离he0不得小于30mm，横向钢筋间距不应大于4he0且不应大于300m10.2.2混凝土桥面板单位长度板内横向Aefsd/Ls>0.8（10）Ae——单位长度板内横向钢筋总面积（mm2/mmLs——纵向受剪界面的长度，按图17所示的a-fsd——横向钢筋强度设计值（MPa）。At——混凝土板顶部单位长度内垂直于主梁方向的钢筋lRdfftd+0.8Aefsd ffcd Vftd——混凝土轴心抗拉强度设计值（MPafcd——混凝土轴心抗压强度设计值（MPab-bAeAb+At2Ab2(Ab+Abh)2Abh11.1.1波形钢腹板的验算应包括剪应力验算、屈曲稳定性验算、钢腹板之间的连接验算。11.1.3在面内剪切荷载的作用下，波形钢板的屈曲模式主要有局部屈曲、整体屈曲以及合成a)局部屈曲模式11.2.1波形钢腹板的剪应力主要包括弯曲剪应力和自由扭转剪应力，波形钢腹板的剪应力应符合式τa+τt≤fvτa——弯曲剪应力（MPaτt——自由扭转剪应力（MPa）；fv——钢板抗剪强度设计值（MPa）。）；V）；Am——箱梁截面面积，详见9.2.6条规定（mm2τcr,l——弹性局部屈曲临界应力（MPa）；aw——波形钢腹板直板段长度（mmE——钢材的弹性模量（MPahw——波形钢腹板高度（mmτcr,lτy——钢材的剪切屈服应力。11.3.2为防止波形钢腹板的局部屈服强度破坏先于剪切强度破坏，波形钢腹板的波幅宽度应符合式kl——波形钢腹板局部屈曲系数，kl=36β……（20）τcr,g——弹性整体屈曲临界应力（MPa）；β——波形钢腹板整体嵌固系数（可偏安全按简支取值：β=1.0Ix——单位长度绕波形钢腹板顺桥向中性轴的惯性矩（mm4δ——波形钢腹板波高与钢板板厚比，δ=dw/tw；Iy——单位长度对波形钢腹板高度方向的惯性矩（mm4υ——钢材的泊松比。τcr,g （23）11.4.2在波形钢腹板横向波幅宽度与斜方向波幅宽度相等的情况下，为防止波形钢腹板发生强度破坏先于剪切强度破坏，波形钢腹板的波高应dwdw——波形钢腹板的波高；kg——波形钢腹板整体屈曲系数，按表13采用。gkgτcr——合成屈曲临界应力。τy——钢材的剪切屈服应力。N——螺栓的抗剪承载力设计值；nf——传力摩擦面数；μ——摩擦面的抗滑移系数，按表15采用。Vd——焊缝承受的竖向剪力设计值（N）；hf——角焊缝的焊脚尺寸（mm11.7.1在承载能力极限状态下应对焊接连接纵桥向和横桥向的合成应力进行验算。波形钢板的贴角焊可按图20进行以下等效。WWWWWWWfWWWW≤ffw……（30）τ——由水平剪力产生的剪应力（MPaQd——水平剪力设计值，按式（37）计算（Nhf——角焊缝的焊脚尺寸（mmΣlw——焊缝的计算长度之和（mm≤ffwσM——由横向弯矩产生的正应力（MPaMu——横向抗弯承载力设计值（N·mmΣlw——焊缝长度之和（mmhf——角焊缝的焊脚尺寸（mm11.8.1在荷载作用下，验算内衬混凝土受力及配筋时，内衬混凝土承担的剪力值按其与波形钢腹板两Vσc——内衬混凝土的轴向压应力，轴向压应力按内衬混凝土V11.8.2根据内衬混凝土承担的剪力值，对弯起钢筋及箍筋进行配置，其斜截面的抗剪承载力QdS——混凝土顶底板绕截面中性轴的面积矩；+μfsdA2……（38）fcd——混凝土轴心抗压强度设计值（MPaAA——钢腹板有效抗剪面积（mm2μ——取1.0；fsd——钢筋（或板带）的强度设计值（MPa12.1.9有贯穿钢筋的单个混凝土连接销cdsdQu——单个混凝土连接销的抗剪承载力设fcd——混凝土强度设计值（MPa）；dp——混凝土销孔直径（mmdr——贯穿钢筋直径（mmfsd——贯穿钢筋的抗拉强度设计值（MPa）。d/f……（40）Qd——纵桥向单位长度内连接处的水平剪力设计值Af——钢板的抗拉强度设计值（MPa）。cdt——钢板厚度（mmAs——焊钉杆的横截面面积（mm2Ec——混凝土的弹性模量（MPa）；f——焊钉抗拉强度设计值（MPafcd——混凝土轴心抗压强度设计值（MPa）。δsr——焊钉连接件相对滑移设Ec——混凝土弹性模量(MPa)；ds——焊钉连接件的直径(mm)；fck——混凝土抗压强度标准值(MPa)。δpr——开孔板连接件相对滑移设计值(mm)；dp——开孔板圆孔直径(mm)；dr——贯穿钢筋直径(mm)；fck——混凝土抗压强度标准值(MPa)；Ec