公路钢结构桥梁设计规范(送审稿).doc

公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 0 目目 录录 1 总则总则 1 2 术语和符号术语和符号 3 3 材料及设计指标材料及设计指标 11 3 1 材料 11 3 2 设计指标 12 4 结构分析结构分析 17 4 1 结构分析模型 17 4 4 结构变形或刚度要求 18 5 构件设计与计算构件设计与计算 19 5 1 一般规定 19 5 2 轴心受力构件 24 5 3 受弯构件 30 5 4 拉弯 压弯构件 36 5 5 横向联结系 38 5 6 缀板 41 5 7 抗疲劳设计与计算 42 6 连接的构造和计算连接的构造和计算 68 6 1 一般规定 68 6 2 栓 钉连接 69 6 3 焊接连接 76 7 钢板梁钢板梁 83 7 1 一般规定 83 7 2 钢梁翼缘 83 7 3 腹板 88 7 4 纵横向联结系 91 7 5 结构构造细部 92 8 钢箱梁钢箱梁 94 8 1 一般规定 94 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 1 8 2 正交异性钢桥面板 95 8 3 翼缘板 98 8 4 腹板 99 8 5 横隔板 99 8 6 横向联结系 100 8 7 纵向联结系 100 9 钢桁梁钢桁梁 102 10 1 一般规定 106 10 2 构造要求 110 10 3 钢管杆件与节点计算 114 11 钢钢 混凝土组合梁混凝土组合梁 126 11 1 一般规定 126 11 2 承载能力极限状态计算 128 11 3 正常使用极限状态计算 129 11 4 连接件设计 130 11 5 桥面板纵向抗剪设计 132 11 6 组合梁构造要求 134 12 钢塔钢塔 136 12 1 一般规定 136 12 2 构造细节 136 12 3 相关计算规定 138 12 4 附属设施 139 12 5 架设 140 13 缆索系统缆索系统 141 13 1 一般规定 141 13 2 结构设计 141 14 桥面和桥面系桥面和桥面系 145 14 1 一般规定 145 14 2 钢桥面板 145 14 3 钢桥面铺装 146 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 2 15 防护及维护设计防护及维护设计 147 15 1 一般规定 147 15 2 防腐 147 15 3 防火 149 15 4 维护 149 15 5 环境保护 150 16 制造与架设制造与架设 151 16 1 制造 151 16 2 架设 153 17 支座与伸缩装置支座与伸缩装置 155 17 1 支座 155 17 2 伸缩装置 157 附录附录 A 受压加劲板的弹性屈曲系数受压加劲板的弹性屈曲系数 160 附录附录 B 横隔板刚度和强度计算横隔板刚度和强度计算 164 附录附录 C 钢管结构节点设计承载力计算钢管结构节点设计承载力计算 168 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 1 1 1 总则总则 1 0 1 为提高公路桥梁钢结构的设计水平 使其符合国家的技术经济政策 做到 技术先进 安全可靠 适用耐久 经济合理 保护环境的要求 制定本规范 1 0 2 本规范适用于一般公路钢桥的设计 对有特殊要求的临时性公路钢桥及本 规范未涉及的其他钢结构的设计可参照使用 1 0 3 本规范按照国家标准 公路工程结构可靠度设计统一标准 GB T50283 的设计原则编制 公路桥涵凡依据该标准制定的其他规范可配 套应用 1 0 4 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法 按分项系数的设计表 达式进行设计 本规范采用的设计基准期为 100 年 1 0 5 公路钢桥应按以下两类极限状态进行设计 1 承载能力极限状态 包括构件和连接的强度破坏 疲劳破坏 结构 构件 丧失稳定及结构倾覆 2 正常使用极限状态 包括影响结构 构件正常使用的变形 振动及影响结 构耐久性的局部损坏 1 0 6 公路钢桥设计应根据结构破坏可能产生的严重程度 采用不同的安全等级 特大桥 大桥及高速公路和一级公路上的中桥应取为一级 其他桥梁取为 二级 1 0 7 公路钢桥应考虑以下三种设计状况及其相应的极限状况设计 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 2 1 持久状况 桥梁建成后承受结构自重 车辆荷载等持续时间很长的状况 该状况钢桥应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计 2 短暂状况 桥梁在制作 运送和架设过程中承受临时荷载的状况 该状况 结构 构件应进行承载能力极限状态设计 必要时进行正常使用极限状态设计 3 偶然状况 桥梁在使用过程中偶然出现的状况 该状况只需进行承载能力 极限状态设计 1 0 8 公路钢结构桥梁应进行耐久性设计 设计使用年限一般为 100 年 1 0 9 公路钢桥设计应与架设方案统筹考虑 选择合理的结构形式 构造措施应 便于加工 安装 维护和检查 结构单元和构件应优先考虑标准化和通用化 以减少制作 安装的工作量 1 0 10 公路钢桥的设计 加工 运送和架设应分阶段实行严格的质量管理和控 制 结构在使用过程中应视环境条件和交通情况建立养护制度 以维持结构既 有强度 刚度 稳定性和耐久性的要求 上述各项要求 涉及结构设计细节的内容 应在设计文件中详细注明 1 0 11 按本规范设计时 采用的作用及其组合系数应符合现行 公路桥涵设计 通用规范 JTG D60 的规定 结构抗震设计应符合现行 公路工程抗震设计 规范 JTJ 004 的规定 钢桥制造 验收 安装则应符合现行 公路桥涵施 工技术规范 JTJ 041 的规定 1 0 12 公路钢结构桥梁设计时 除应符合本规范外 尚应符合现行国家有关标 准的规定 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 3 2 2 术语和符号术语和符号 2 1 术语术语 2 1 1 强度 strength 构件截面材料或连接抵抗破坏的能力 强度计算是防止结构构件或连接因 材料强度被超过而破坏的计算 2 1 2 承载能力 load carrying capacity 结构或构件不会因强度 稳定或疲劳等因素破坏所能承受的最大内力 或 塑性分析形成破坏机构时的最大内力 或达到不适应于继续承载的变形时的内 力 2 1 3 脆断 brittle fracture 一般指钢结构在拉应力状态下没有出现警示性的塑性变形而突然发生的脆 性断裂 2 1 4 强度标准值 characteristic value of strength 国家标准规定的钢材屈服点 屈服强度 或抗拉强度 2 1 5 强度设计值 design value of strength 钢材或连接的强度标准值除以相应抗力分项系数后的数值 2 1 6 屈曲 buckling 杆件或板件在轴心压力 弯矩 剪力单独或共同作用下突然发生与原受力 状态不符的较大变形而失去稳定 2 1 7 腹板屈曲后强度 post buckling strength of web plate 腹板屈曲后尚能继续保持承受荷载的能力 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 4 2 1 8 通用高厚比 normalized web slenderness 参数 其值等于钢材受弯 受剪或受压屈服强度除以相应的腹板抗弯 抗 剪或局部承压弹性屈曲应力之商的平方根 2 1 9 整体稳定 overall stability 在外荷载作用下 对整个结构或构件能否发生屈曲或失稳的评估 2 1 10 有效宽度 effective width 在进行截面强度和稳定计算时 假定板件有效的那一部分宽度 2 1 11 有效宽度系数 effective width factor 板件有效宽度与板件实际宽度的比值 2 1 12 计算长度 effective length 构件在其有效约束点间的几何长度乘以考虑杆端变形情况和所受合作情况 的系数而得的等效长度 用以计算构件的长细比 计算焊缝连接强度时采用的 焊缝长度 2 1 13 长细比 slenderness ratio 构件计算长度与构件截面回转半径的比值 2 1 14 换算长细比 equivalent slenderness ratio 在轴心受压构件的整体稳定计算中 按临界力相等的原则 将格构式构件 换算为实腹构件进行计算时所对应的长细比或将弯扭与扭转失稳换算为弯曲失 稳时采用的长细比 2 1 15 支撑力 nodal bracing force 为减小受压构件 或构件的受压翼缘 的自由长度所设置的侧向支撑处 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 5 在被支撑构件 或构件的受压翼缘 的屈曲方向 所需施加于该构件 或构件 的受压翼缘 截面剪心的侧向力 2 1 16 组合构件 built up member 由钢构件和混凝土构件组合一起承重的构件 2 1 17 钢 混凝土组合梁 steel and concrete composite beam 由钢梁和混凝土板通过连接件连成整体而共同受力的承重构件 2 2 符号符号 2 2 1 材料性能有关符号 E 钢材的弹性模量 Ec 钢材的弹性模量 G 钢材的剪变模量 一个锚栓的抗拉强度设计值 N 一个螺栓的抗拉 抗剪和承压承载力设计值 NNN 一个铆钉的抗拉 抗剪和承压承载力设计值 NNN 组合结构中一个抗剪连接件的抗剪承载力设计值 N 受拉和受压支管在管节点处的承载力设计值 pjpj c NN Sb 支撑结构的侧移刚度 产生单位侧倾角的水平力 f 钢材的抗拉 抗压和抗弯强度设计值 fv 钢材的抗剪强度设计值 fce 钢材的端面承压强度设计值 fst 钢筋的抗拉强度设计值 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 6 fy 钢材的屈服强度 或屈服点 锚栓的抗拉强度设计值 a t f 螺栓的抗拉 抗剪和承压强度设计值 bbb tvc fff 铆钉的抗拉 抗剪和承压强度设计值 rrr tvc fff 对接焊缝的抗拉 抗剪和抗压强度设计值 www tvc fff 角焊缝的抗拉 抗剪和抗压强度设计值 w f f fc 混凝土抗压强度设计值 仅考虑可变荷载标准值产生的挠度的容许值 Q 同时考虑永久和可变荷载标准值产生的挠度的容许值 T 2 2 2 作用和作用效应的有关符号 F 集中荷载 H 水平力 M 弯矩 N 轴心力 P 高强螺栓的预拉力 Q 重力荷载 R 支座反力 V 剪力 正应力 局部压应力 c 垂直于角焊缝长度方向 按焊缝有效截面积计算的应力 f 疲劳计算的应力幅或折算应力幅 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 7 变幅疲劳的等效应力幅 e 疲劳容许应力幅 板件弯曲应力 局部压应力和剪应力单独作用时的临界 crc crcr 应力 剪应力 沿角焊缝长度方向 按焊缝有效截面计算的剪应力 f 2 2 3 几何参数有关符号 A 毛截面面积 An 净截面面积 H 柱的高度 H1 H2 H3 阶形柱上段 中段 或单柱下段 下段的高度 I 毛截面惯性矩 It 毛截面抗扭惯性矩 毛截面扇性惯性矩 I 净截面惯性矩 n I S 毛截面面积矩 W 毛截面模量 Wn 净截面模量 WP 塑性毛截面模量 WPn 塑性净截面模量 a g 间距 间隙 b 板的宽度或板的自由外伸宽度 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 8 b0 箱形截面翼缘板在腹板之间的无支撑宽度 混凝土板托顶部的宽度 bs 加劲肋的外伸宽度 be 板件的有效宽度 d 直径 de 有效直径 d0 孔径 e 偏心矩 h 截面全高 hc1 混凝土板的厚度 hc2 混凝土板托的厚度 he 角焊缝的计算厚度 hf 角焊缝的焊角尺寸 hw 腹板的高度 h0 腹板的计算高度 i 截面回转半径 l 长度或跨度 l1 梁受压翼缘侧向支承间距距离 螺栓 或铆钉 受力方向的连接长度 l0 弯曲屈曲的计算长度 扭转屈曲的计算长度 l lz 集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度 s 部分焊透对接焊缝坡口根部至焊缝表面的最短距离 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 9 t 板的厚度 主管壁厚 ts 加劲肋厚度 tw 腹板的厚度 夹角 夹角 应力扩散角 梁腹板受弯计算时的通用高厚比 b 梁腹板受剪计算时的通用高厚比 s 梁腹板受局部压力计算时的通用高厚比 c 长细比 换算长细比 0yzzuz 2 2 4 计算系数及其它有关符号 C 用于疲劳计算的有量纲参数 K1 K2 构件线刚度之比 ks 构件受剪屈曲系数 Ov 管节点的支管搭接率 n 螺栓 铆钉或连接件数目 应力循环次数 n1 所计算截面上的螺栓 或铆钉 数目 nf 高强螺栓的传力摩擦面数目 nv 螺栓或铆钉的剪切面数目 线膨胀系数 钢材与混凝土弹性模量之比 E 梁截面模量考虑腹板有效宽度的折减系数 e 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 10 疲劳计算的欠载效应等效系数 f 柱腹板的应力分布不均匀系数 0 钢材强度影响系数 y 梁腹板刨平顶紧时采用的系数 1 考虑二阶效应框架第 i 层杆件的侧移弯矩增大系数 2i 支管与主管外径之比 用于计算疲劳强度的参数 梁整体稳定的等效临界弯矩系数 b 正面角焊缝的强度设计值增大系数 f 压弯构件构件稳定的等效弯矩系数 mt 折算应力的强度设计值增大系数 1 栓钉钢材强屈比 结构的重要性系数 0 对主轴 x y 的截面塑性发展系数 xy 调整系数 梁截面不对称影响系数 b 用于计算阶形柱计算长度的参数 12 高强螺栓摩擦面的抗滑移系数 柱的计算长度系数 阶形柱上段 中段 或单阶柱下段 下段的计算长度系数 123 用于计算梁整体稳定的参数 腹板受压区有效宽度系数 轴心受压构件的稳定系数 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 11 梁的整体稳定系数 bb 集中荷载的增大系数 用于计算直接焊接钢管节点承载力的参数 nad 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 12 3 3 材料及设计指标材料及设计指标 3 1 材料 3 1 1 公路钢桥应根据结构形式 受力状态 连接方法及钢桥所处环境条件合理 地选用钢材牌号和材质 3 1 2 钢桥主体结构的钢材宜选用 Q235 钢 Q345 钢 Q390 钢和 Q420 钢 其 质量应分别符合现行国家标准 碳素结构钢 GB T 700 和现行国家标准 低合 金高强度结构钢 GB T 1591 的规定 其中 Q235 钢中的沸腾钢不应用于承重的焊接构件和承重的需验算疲劳的非 焊接构件 3 1 3 公路钢桥需要进行疲劳验算的结构构件 应具有钢材冲击韧性的质量保 证 当桥梁处于 20 环境工作时 可选用现行国家标准中质量等级为 B C D 钢材 但对焊接结构构件 且工作环境处于 20 时 则宜选用质 量等级为 E 的钢材 3 1 4 焊接构件当其板厚大于 40mm 且承受沿板厚方向的拉力作用时 宜采 用 Z 向钢材 其质量应符合现行国家标准 厚度方向性能钢板 GB T 5313 的 规定 3 1 5 钢铸件 用作钢桥支座部件等 采用的铸钢材质应符合现行国家标准 一般工程用铸造碳钢件 GB T 11352 的规定 3 1 6 销 铰 轴等宜采用优质碳素结构钢锻制或轧制钢材 其质量应符合现 行国家标准 优质碳素结构钢 GB T 699 的规定 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 13 3 1 7 高强度螺栓 螺母 垫圈的技术条件应符合现行国家标准 钢结构用高 强度大六角头螺栓 大六角螺母 垫圈技术条件 GB T 1231 或 钢结构用扭 剪型高强度螺栓连接副 GB T 3632 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术 条件 GB T 3633 的规定 3 1 8 普通螺栓应符合现行国家标准 六角头螺栓 C 级 GB T 5780 和 六角 头螺栓 GB T 5782 的规定 3 1 9 铆钉采用的牌号及材质应符合现行国家标准 标准件用碳素热轧圆钢 GB 715 的规定 3 1 10 锚栓的材料可采用 Q235 钢或 Q345 钢 其材质应符合现行国家标准 碳素结构钢 GB T 700 和 低合金高强度结构钢 GB T 1591 的规定 3 1 11 圆柱头焊钉 栓钉 连接件的材料应符合现行国家标准 电弧螺栓焊用 圆柱头焊钉 GB T 10433 的规定 3 1 12 钢桥选用的焊接材料应与主体金属相匹配 并且应符合下列要求 1 手工焊接采用的焊条应符合现行国家标准 碳钢焊条 GB T 5117 或现 行国家标准 低合金钢焊条 GB T 5118 的规定 选择的型号应与主体金属力 学性能相适应 对需要验算疲劳的构件宜采用低氢型碱性焊条 2 自动焊和半自动焊采用的焊丝和焊剂应与主体金属力学性能相适应 并 保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 GB T 5293 或现行国家标准 低合金钢埋弧焊用焊丝和焊剂 的规定 3 2 设计指标 3 2 1 钢材的强度设计值应根据钢材的不同厚度或直径按表 3 2 1 的规定采用 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 14 表 3 2 1 钢材的强度设计值 MPa 钢材 牌号 厚度或直径 mm 抗拉 抗压 和抗弯 fd 抗剪 fvd 端面承压 刨平顶紧 fcd 16 185105275 16 40180100270 40 6017095255 Q235 钢 60 10016590245 16 275160410 16 35260150390 35 50235135350 Q345 钢 50 100220125330 16 310180465 16 35295170440 35 50280160420 Q390 钢 50 100265150395 16 335195500 16 35320185480 35 50305175450 Q420 钢 50 100285165425 注 表中厚度系指计算点的钢材厚度 对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板 件的厚度 3 2 2 钢铸件和锻钢等的强度设计值应按表 3 2 2 的规定采用 表 3 2 2 铸钢 35 号锻钢和 45 号钢的强度设计值 MPa 钢 号 强 度 种 类 ZG230 450ZG270 500ZG310 570 35 号锻 钢 45 号钢 抗拉 抗压和抗弯 fd 170200225250280 抗 剪 fvd100115130145160 铰轴紧密接触时径 向受压 frd1 85100110125140 辊轴或摇轴自由接 触时径向受压 frd2 6 58 09 010 011 0 销孔承压 fsd 190210 注 1 铰轴紧密接触系指接触面为圆弧中心角为 2 45 的接触 辊轴或摇轴自由接 触系指轴与板平面的接触 2 计算紧密接触或自由接触受压强度时 其承压面积采用轴径截面 轴与板采用 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 15 不同钢种时 径向受压设计值取用其较低者 3 2 3 焊缝的强度设计值应按表 3 2 3 的规定采用 表 3 2 3 焊缝的强度设计值 MPa 构件钢材对接焊缝角焊缝 焊缝质量为下列等级 时 抗拉 w td f 焊接方法和 焊条型号 牌号 厚度或 直径 mm 抗压 w cd f 一级 二级三级 抗剪 w vd f 抗拉 抗压 和抗剪 w fd f 16 185185155105 16 40180180150100 40 6017017014595 自动焊 半自 动焊和 E43 型焊 条的手工焊 Q235 钢 60 10016516514090 140 16 275275235160 16 35260260220150 35 50235235200135 自动焊 半自 动焊和 E50 型焊 条的手工焊 Q345 钢 50 100220220185125 175 16 310310265180 16 35295295250170 35 50280280240160 Q390 钢 50 100265265225150 195 16 335335285195 16 35320320270185 35 50305305260175 自动焊 半自 动焊和 E55 型焊 条的手工焊 Q420 钢 50 100285285245165 195 注 1 对接焊缝受弯时 在受压区的抗弯强度设计值取 在受拉区的抗弯强度设计值 w cd f 取 w td f 2 焊缝质量等级应符合现行国家标准 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205 的 规定 其中厚度小于 8mm 钢材的对接焊缝 不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级 3 2 4 普通螺栓和锚栓连接的强度设计值应按表 3 2 4 的规定采用 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 16 表 3 2 4 普通螺栓连接的强度设计值 MPa 普通螺栓 C 级A B 级 锚 栓螺栓的性能等级 锚栓和 构件钢材的牌号 抗拉 b td f 抗剪 b vd f 承压 b cd f 抗拉 b td f 抗剪 b vd f 承压 b cd f 抗拉 a td f 4 6 级 4 8 级145120 5 6 级 210190 普通螺栓 8 8 级 400320 Q235 钢 125 锚栓 Q345 钢 160 Q235 钢 265 350 Q345 钢 340 450 Q390 钢 355 470 构件 Q420 钢 380 500 注 A B 级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度 C 级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度 均应符合现行国家标准 钢结构工程施工质量验收规范 GB 50205 的要求 3 2 5 采用性能等级为 10 9S 的高强度螺栓 其预拉力设计值 Pd应根据螺纹直 径规格按表 3 2 5 的规定取用 表 3 2 5 一个高强度螺栓的预拉力设计值 kN 螺纹直径规格M20M22M24M27M30 预拉力Pd155190225290355 3 2 6 铆钉连接的强度设计值应按表 3 2 6 的规定采用 表 3 2 6 铆钉连接的强度设计值 MPa 抗剪 r vd f承压 r cd f铆钉钢号和 构件钢材牌号 抗拉 钉头拉脱 r td f I 类孔II 类孔I 类孔II 类孔 铆钉BL2 或 BL3105160135 Q235 钢 390320 构件 Q345 钢 500405 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 17 Q390 钢 520425 注 1 I 类孔系指在装配好的构件上钻成的孔 在单个零件和构件上用钻模钻成的孔 在单个零件上先钻成或冲成较小的孔 然后在装配好的构件上再扩钻成的孔 2 类孔系指在单个零件上一次冲成或不用钻模钻钻成的孔 3 沉头和半沉头铆钉连接表中数值应乘以折减系数 0 8 3 2 7 钢材和铸钢件的物理性能指标应按表 3 2 7 的规定采用 表 3 2 3 钢材和钢铸件的物理性能指标 弹性模量 E MPa 剪变模量 G MPa 线膨胀系数 以每 计 质量重力密度 kN m3 206 10379 10312 10 6 78 5 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 18 4 4 结构分析结构分析 4 1 结构分析模型 4 1 1 一般要求 1 结构分析采用的模型应包含相关变量 2 所选择的结构模型 应当是在可接受的精度范围内预期结构行为的模型 这一模型也应该适用于所考虑的极限状态 3 结构模型应基于确定的工程理论和工程实践 如果必要的话 也应该由经 验所验证 4 结构内力分析 均应按弹性体系计算 不考虑由非弹性变形所产生的塑性 内力重分布 4 1 2 静力分析 1 结构静力分析模型应基于构件本身 构件间接头以及构件与地面间适当的 力 变形关系得选择 2 施加于结构上的边界条件应代表结构固有的属性 3 如果位移和变形的效应导致了作用效应的明显增加 则应计入极限状态验 证中去 4 非直接作用应通过下列方式计入结构分析中 1 在线弹性分析中 直接地作用或作为等效力 使用适当的弹性模量比 2 在非线性分析中 直接地作为强迫变形 4 1 3 动力分析 1 建立用于决定作用效应的结构模型时 应考虑所有相关的结构构件 质量 强度 刚度和阻尼特性 以及所有相关的非结构构件及其性质 2 应用于模型的边界条件应代表结构的固有性质 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 19 3 在准静力状态作为动力作用考虑是合适的情况下 可以通过把动力部分包 含到静力值中 或者应用相关动力放大系数到静力作用等方式计入动力部分影 响 4 在计算土 结构相互作用效应时 土体的贡献可以适当地模拟为等效弹簧 或者缓冲阻尼器 4 2 计算结构 构件 连接和结构细部的疲劳时 应按条款 5 5 项中规定的疲劳 设计荷载和应力循环次数 按疲劳容许应力幅法计算 4 3 钢结构在各种荷载的最不利组合下 由荷载标准值所生的稳定力矩应大于 各种荷载标准值所产生的倾覆力矩的 1 3 倍 4 4 结构变形或刚度要求 4 4 1 一般要求 结构变形按正常使用极限状态考虑 分析结构的变形 挠度 应采用线弹性 法 对于结构自重产生的变形 挠度 应考虑施工方法和顺序 应计及施工期间 结构刚度的变化 结构和结构任何部件的变形不得使人有不安全的感觉 也不 得改变结构或其部件原有的受力图式 4 4 2 满足桥下净空的限制 在常遇荷载组合下 桥梁结构的任何部件不得侵入桥下净空的规定范围 4 4 3 桥梁预拱度的设置 1 桥纵轴线应避免下垂的视觉效果 2 计算预拱度时 要考虑连接的剪切变形和滑移 起拱应做成光滑平顺曲 线 对于中小跨度桥梁起拱值可按结构自重和 1 2 静活载所产生的竖向挠度考 虑 对大跨度和超大跨度桥梁只按结构自重考虑 如桥面在竖曲线上 预拱度 应与竖曲线纵坡一致 3 桥面刚度应不影响排水系统的顺畅 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 20 4 桥面板刚度应与钢板上铺装刚度相适应 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 21 5 5 构件设计与计算构件设计与计算 5 1 一般规定 5 1 1 钢材的最小厚度 除了扎制型钢 正交异性板的加劲肋 填板以及栏杆和灯柱之外 所有受 力钢构件的板厚不应小于 8mm 节点板 焊接梁腹板 纵梁与横梁和横梁与主梁连接用的角钢肢的厚度不 应对严重腐蚀环境 应预留钢材腐蚀厚度或采用特殊有效的防腐措施 5 1 2 残余应力 除有限元方法外 本章所给的设计方法 已考虑由于轧制 卸装 运输和 焊接所产生的残余应力的影响 直接采用有限元方法对构件设计极限状态进行 验算时 应考虑残余应力的影响 5 1 3 构件的几何缺陷 对于拱 承受较大轴向压力的构件以及压 弯构件应计及初始几何缺陷和 安装误差的影响 初始几何缺陷分为的构件整体缺陷和组成构件的板件的局部 缺陷 初始几何缺陷的形状可按该结构或构件的一阶弹性屈曲模式确定 构件 和板件的初始几何缺陷的最大值按既有调查数据确定 在缺乏调查数据时建 0 e 议杆件和板件初始几何缺陷的最大值分别取和 L 为构件 0 500eL 0 200eL 两约束点间距离 5 1 4 有效截面 1 构件的强度和稳定应按有效截面计算 1 考虑剪力滞影响的有效截面按下式计算 eff A 5 1 4 1 effii i AA A i 第 i 块板件受压板件面积 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 22 i 考虑剪力滞影响的第 i 块板件的翼缘有效宽度系数 按 5 1 5 条计算 2 考虑受压加劲板局部稳定影响的有效截面按下式计算 eff A 5 1 4 2 effl ii i AA l i 第 i 块板件的受压板件局部稳定系数 按 5 1 7 条计算 3 同时考虑剪力滞和受压加劲板局部稳定影响的有效截面按下式计算 eff A 5 1 4 3 effil ii i AA 2 受拉翼缘的强度计算有效截面应考虑剪力滞和孔洞的影响 3 受压翼缘和腹板的强度计算有效截面应考虑剪力滞 孔洞和板件局部稳 定的影响 4 杆件稳定计算应考虑剪力滞和板件局部稳定的影响 5 1 5 剪力滞 1 构件的设计与计算应考虑剪力滞的影响 在没有更精确分析和 或 有 另外规定的情况下 钢翼缘有效宽度系数按本规定取用 2 翼缘有效宽度系数 翼缘的有效宽度应依线弹性空间分析结果确定 如缺少可靠分析结果时 可采用下列方法计算受压翼缘板的有效宽度 对于 I 形 形和箱形梁 当计算其应力和变形时 腹板单侧翼缘有效宽 度系数 有效宽度与实际宽度的比值 be b 按式 5 1 5 1 和 5 1 5 2 计算 其适用条件见表 5 1 5 1 表 5 1 5 1 翼缘单侧有效宽度 腹板单侧翼缘有效宽度计 算 梁 段 号 符 号 适用公 式 等效跨度 计算图式 简 支 梁 L 5 1 5 1 L L 1 L 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 23 1L 0 8L1 2L 5 1 5 1 0 6L2 1s 0 2 L1 L2 2s 5 1 5 2 0 2 L2 L3 连 续 梁 在该区间两端点值之间 线性插值 12 3 456 L1 s1 L2 s2 L1L2 7 8 L3 0 2L10 2L 0 2L 0 2L3 5 1 5 1 2 b 1 0 05 1 1 2 0 050 30 1 01 2 141 43 0 030 50 0 5 bb bbb b 时应用空间分析或其它更精确的方法确定 5 1 5 2 2 2 b 1 0 02 1 063 24 5 0 020 30 b 1 042 231 49 0 300 50 0 5 bbb bb b 时应用空间分析或其它更精确的方法确定 式中 腹板上单侧翼缘有效宽度 b 腹板间距的 1 2 对于腹板外侧翼缘外伸肢为伸臂部分的宽度 如 图 5 1 5 1 所示 等效跨长 见表 5 1 5 1 2 2 图 5 1 5 1 翼缘的有效宽度 be4be3be2be2be1be3 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 24 5 1 6 受压板件加劲肋 如图 5 1 6 1 所示受压板件加劲肋几何尺寸应满足以下规定要求 h st h stst h b ss sob sbs s b ts st sh h bso bs so sb s2h ds1 hs2 bb2b1t t 或tb1 f w hso 图 5 1 6 1 加劲肋尺寸符号含 1 扁钢加劲肋 扁钢加劲肋的宽厚比应满足下式要求 5 1 6 1 ys s ft h345 12 2 符合 热轧球扁钢 GB T 9945 2001 的球扁钢加劲尺寸比例应满足下 式要求 5 1 6 2 ys s fh l345 3 5 1 6 3 y ss ft hkb345 30 式中 加劲肋位于两横向构件间的跨长 s l 球扁钢的全高 s h Q345 钢取 0 4 Q234 级钢取 0 15 s k 3 角钢加劲肋的尺寸比例应满足下式要求 5 1 6 4 ys s ft b345 12 5 1 6 5 ys s ft h345 12 5 1 6 6 ys s fb l345 15 式中 加劲肋位于两横向构件间的跨长 s l 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 25 4 L 形 T 形钢加劲肋的尺寸比例应满足下式要求 5 1 6 7 ys s ft b345 12 0 0 5 1 6 8 ys s ft h345 30 y s f 式中 加劲肋处纵向应力 以受压为正 s 5 闭口加劲肋的尺寸比例应满足下式要求 5 1 6 9 ys s ft h345 30 1 y s f 5 1 6 10 ys s ft h345 30 2 y s f 5 1 7 轴心受压板件的局部稳定系数 1 轴心受压板件的局部稳定系数由相对宽厚比 R 按下式计算 5 1 7 1 38 0 38 0 0338 0 286 0 968 0 18 0 0 1 32 R R RRR l 相对宽厚比 5 1 7 2 kE f t b f R y cr y1 1 12 2 2 式中 b 加劲板的宽 腹板或刚性纵向加劲肋的间距 t 被加劲板板厚 E 弹性模量 v 泊松比 k 加劲板的弹性屈曲系数 加劲肋的刚度符合条款 5 2 6 项规定时 可 参考附录 A 的简化公式计算 2 圆筒轴心受压的局部稳定系数按下式计算 5 1 7 3 40070 70 700016 0 1 0 1 t D t D t D l 式中 D 圆筒外径 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 26 t 圆筒板厚 5 2 轴心受力构件 5 2 1 轴心受拉构件的强度 1 轴心受拉构件的强度 除高强螺栓摩擦型连接处外 应按下式计算 5 2 1 1 1 ut 5 2 1 2 eff N A 5 2 1 3 utyR f 式中 N 轴心拉力 Aeff 净截面面积 轴心受拉构件抗力系数 R 2 高强螺栓摩擦型连接处的强度按下式计算 5 2 1 4 ul n n 1 5 01 式中 n 在节点或拼接处 构件一端连接的高强螺栓数目 n1 所计算截面 最外列螺栓处 上的高强螺栓数目 拉应力 按式 5 2 2 2 计算 5 2 2 轴心受压构件强度和稳定 1 轴心受压构件强度 轴心受压构件的强度应按下式计算 5 2 2 1 1 uc 5 2 2 2 eff N A 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 27 5 2 2 3 ucyR f 式中 N 计算截面的轴心压力 Aeff 考虑局部稳定影响的净截面面积 轴心受压构件抗力系数 R 2 轴心受压构件稳定 1 轴心受压构件应考虑截面局部稳定产生的截面偏心影响 2 轴心受压构件的有效截面无偏心时 稳定应按下式计算 5 2 2 4 max 1 uc N N 5 2 2 5 uceffyR NAf 式中 Nmax 轴心压力 当压力沿轴向变化时取杆件中间 1 3 部分的最大值 且 轴心受压构件整体稳定系数 按 5 2 4 条计算 A eff 考虑局部稳定影响的有效截面面积 3 轴心受压构件的有效截面有偏心时 应按偏心受压构件计算 偏心弯矩 按下式计算 5 2 2 6 N MNe 式中 eN 有效截面偏心距 5 2 3 轴心受压整体稳定系数 轴心受压整体稳定系数 取截面两主轴稳定系数中的较小者 应根据构件 的长细比 钢材屈服强度和表 5 2 4 的截面分类按下式计算 5 2 3 1 2 2 0 2 0 2 4 1 1 1 1 1 1 2 1 2 0 12 0 时 时 其中 相对长细比 5 2 3 2 effyyeff E cr AffA AEA 5 2 3 3 2 0 0 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 28 式中 轴心受压构件弹性稳定欧拉应力 E cr 2 2 E cr E 轴心受压构件长细比 无可靠资料时可按 5 2 5 或有限元方法计算 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 29 表 5 2 3 轴心受压整体稳定系数的截面分类 横截面形式限制条件 屈曲 方向 屈曲曲 线类型 40 f tmm y 轴 z 轴 a b 1 2h b 40100 f tmm y 轴 z 轴 b c 100 f tmm y 轴 z 轴 b c 轧制截 面 1 2h b 100 f tmm y 轴 z 轴 d d 40 f tmm y 轴 z 轴 b c 焊接形 截面 40 f tmm y 轴 z 轴 c d 热轧任意a 空心截 面 冷弯任意c 一般截面 空心截面除外 任意b 焊接箱 形截面 宽焊缝0 5 f at 30 f b t 30 w h t 任意c U 形 T 形和 实心截 面 任意cc L 形截 面 任意bb 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 30 5 2 4 等截面杆件的长细比 1 双轴对称截面杆件 双轴对称截面杆件的长细比 应按照下列规定确定 5 2 4 1 xxx il0 yyy il0 式中 杆件对主轴 x 和 y 的计算长度 oyoxl l 杆件截面对主轴 x 和 y 的回转半径 yxi i 2 单轴对称截面杆件 截面为单轴对称的杆件 绕非对称轴的长细比仍按式 5 2 6 1 计算 x 但绕对称轴应取计及扭转效应的下列换算长细比代替 y 5 2 4 2 yz 2 1 2222 2 2222 14 2 1 zyoozyzy le 5 2 4 3 22 0 2 7 25 lIIAi tz 5 2 4 4 222 0 2 0yx iiei 式中 截面形心至剪心的距离 0 e 截面对剪心的极回转半径 0 i 构件对对称轴的长细比 y 扭转屈曲的换算长细比 z 毛截面抗扭惯性矩 t i 毛截面扇性惯性矩 对 T 形截面 轧制 双板焊接 双角钢组合 I 十字形截面和 角形截面可近似取 0 I A 毛截面面积 扭转屈曲的计算长度 对两端铰接端部截面可自由翘曲或两端嵌 l 固端部截面的翘曲完全受到约束的杆件 取 l 0oy l 3 格构式构件 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 31 格构式轴心受压构件的 稳定性仍应按公式 5 2 6 计算 但对虚轴 图 5 2 4a 的 x 轴和图 5 2 4 b c 的 x 轴和 y 轴 的长细比应取换算长细比 换算长 细比应按下列公式计算 1 双肢组合构件 图 5 2 4 a 当缀件为缀板时 5 2 4 5 2 1 2 xox 当缀件为缀条时 5 2 4 6 x xox A A 1 2 27 式中 整个构件对 x 轴的 细长比 x 分肢对 最小刚度轴 1 1 的长细比 其计算长度取为 焊接时 1 为相邻两缀板的净距离 螺栓连接时 为相邻两缀板边缘螺栓的距离 构件截面中垂直于 x 轴的各斜缀条毛截面面积之和 x A1 2 四肢组合构件 图 5 2 4 b 当缀件为缀板时 5 2 4 7 2 1 2 xox 5 2 4 8 2 1 2 yoy 当缀件为缀条时 5 2 4 9 x xox A A 1 2 40 5 2 4 10 y yoy A A 1 2 40 式中 整个构件对 y 轴的 长细比 y 构件截面中垂直于 y 轴的各斜缀条毛截面面积之和 y A1 3 缀件为缀条的三肢组合构件 图 5 2 6 1c 5 2 4 11 cos5 1 42 2 1 2 A A xox 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 32 5 2 4 12 2 1 2 cos 42 A A yoy 式中 构件截面中各斜缀条买截面面积之和 1 A 构件截面内缀条所在平面于 x 轴的夹角 注 1 同一截面处缀板的线刚度之和不得大于柱较大分肢线刚度的 6 倍 2 斜缀条于构件轴线间的夹角应在 40 70 范围内 a b c 图 5 2 4 格构式组合构件截面 3 格构式构件分肢的长细比限制 对格构式轴心受压构件 当缀件为缀条时 其分肢的长细比不应大于构件两 1 方向长细比 对虚轴取换算长细比 的较大值的 0 7 倍 当缀件为缀板时 max 不应大于 40 并不应大于的 0 5 倍 2 a b 焊接 I 形截面 h b 2 h b 2 c d 其它截面 d 弯矩分布 M M 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 37 5 3 3 腹板加劲肋 1 腹板厚度应满足表 5 3 3 1 的最小板厚要求 表 5 3 3 1 钢板梁腹板最小厚度 钢材品种Q235 钢Q345 钢备注 不设横向加劲肋及水平加劲肋时 70 0 h 60 0 h 仅设横向加劲肋 但不设水平加劲肋时 160 0 h 140 0 h 设横向加劲肋和 1 段水平加劲肋时 280 0 h 240 0 h 水平加劲肋位于距受压翼 缘 0 2h0 附近 设设横向加劲肋和 2 段水平加劲肋时 310 0 h 310 0 h 水平加劲肋位于距受压翼 缘 0 14h0 和 0 36h0 附近 注 为腹板计算高度 对焊接梁为腹板的全高 对铆接梁为上 下翼缘角钢内排铆钉 0 h 线的间距 且为应力折减系数 腹板弯曲设计应力 腹板计算应力 2 腹板纵横向加劲肋应满足以下第 3 4 款和第 5 1 5 条的规定 3 腹板横向加劲肋的间距 a 由应满足以下要求 5 3 3 1 950 w t a 式中 tw 腹板的厚度 标准组合下的腹板剪应力 腹板横向加劲肋惯性矩应满足以下要求 5 3 3 2 3 0 3 tw Ih t 式中 It 单侧设置横向加劲肋时加劲肋对于与腹板连接线的惯性矩 或双侧 对称设置横向加劲肋时加劲肋腹板中心线的惯性矩 4 腹板纵向加劲肋满足以下要求 5 3 3 3 3 0 wll thI 5 3 3 4 2 00 max 1 52 50 45 l a ha h 式中 Il 单侧设置横向加劲肋时加劲肋对于与腹板连接线的惯性矩 或双侧 对称设置横向加劲肋时加劲肋腹板中心线的惯性矩 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 38 a 腹板横向加劲肋间距 5 3 4 腹板局部稳定腹板局部稳定 腹板满足以下第一款和第二款规定时 可以认为腹板满足稳定安全性要求 1 四边简支板板元 如图 5 3 2 2 所示的不均匀压应力和剪应力作用下 由加劲肋或翼板围成的 四边简支板腹板元应满足下列规定 5 3 4 1 1 2 1 2 1 22 1 2 1 uulul 5 3 4 2 12 5 3 4 3 y ll y ul 1 25 0 27 0 1 01 1 cryl 5 3 4 4 2 26 0 6 0 614 0 1 6 03 2 y y y ssu ssu syu crys 5 3 4 5 2 2 2 1 12 b tE k cr 71 1 975 5 1010264 6 636 7 01 1 1 4 8 2 2 k k k 5 3 4 6 2 2 2 1 12 b tE k cr 1 34 5 4 1434 5 2 2 ababk ababk 式中 b 腹板的宽 t 腹板板厚 E 弹性模量 泊松比 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 39 图 5 3 2 2 四边简支腹板板元 2 四边简支加劲腹板 如图 5 3 2 2 所示的不均匀压应力和剪应力作用下 加劲肋满足 5 2 9 规定 的四边简支板加劲腹板应满足下列规定 5 3 4 7 1 22 uub b uc c 5 3 4 8 1 2 1 c1 2 1 b12 5 3 4 9 2 26 09 1 562 0 2 7 0 csyuc csyuc cyuc ccryc 5 3 4 10 2 26 0 6 0 614 0 1 6 0 2 bbyub bbyub byub bcryb 5 3 4 11 2 26 0 6 0 614 0 1 6 0 2 y y y ssu ssu su crys 5 3 4 12 3 yy 式中 和分别为加劲腹板的均匀受压 纯弯和纯剪弹性屈曲欧拉 ccr bcr cr 应力 可按加劲板弹性稳定理论计算 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 40 图 5 3 2 3 四边简支加劲腹板 5 4 拉弯 压弯构件 5 4 1 强度计算 实腹式拉弯 压弯构件强度应满足下列规定 5 4 1 1 1 yyN xxN uuxuy MNe MNeN NMM 5 4 1 2 uxeffyR NAf 5 4 1 3 uxx effyR MWf 5 4 1 4 uyy effyR MWf 式中 N 计算截面轴力 计算截面弯矩 x M y M Wx eff Wy eff 考虑剪力滞和受压板件局部稳定的有效截面模量 exN exN 有效截面偏心距 5 4 2 稳定计算 实腹式拉弯 压弯构件强度应满足下列规定 5 4 2 1 1 1 yyN maxxxN mxmy xubyuyuxmaxx cr MNe NMNe NMMNN 5 4 2 2 1 1 yyN maxxxN mxmy yubxuxuymaxy cr MNe NMNe NMMNN 5 4 2 3 ueffyR NAf 公路钢结构桥梁设计规范 征求意见稿 41 5 4 2 4 uxx effyR MWf 5 4 2