苏通大桥设计指南

苏通长江公路大桥跨江大桥工程

设计指南

（修编稿）

中交公路规划设计院

江苏省交通规划设计院

同济大学建筑设计研究院

二。。四年七月

旗开得胜

目录

第1章总则..............................................1—1

1.1编制目的和适用范围.............................................1—1

1.2总体设计原则....................................................1—1

第2章设计规范和主要技术标准.............................2-1

2.1设计规范........................................................2—1

2.2主要技术标准....................................................2—2

第3章设计荷载...........................................3-1

3.1荷载取值........................................................3—1

3.2荷载组合........................................................3—7

第4章主要材料...........................................4-1

4.1混凝土..........................................................4—1

4.2普通钢筋........................................................4—1

4.3预应力钢材......................................................4—1

4.4结构钢材........................................................4—2

4.5斜拉索..........................................................4—2

第5章全桥平纵横设计.....................................5-1

5.1设计原则........................................................5—1

5.2全桥平纵横设计..................................................5-1

5.3桥跨总体布置....................................................5—1

第6章主桥结构设计.......................................6-1

6.1桥型与桥跨布置..................................................6—1

6.2结构体系........................................................6—1

二1

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旗开得胜

6.3主梁............................................................6—1

6.4索塔............................................................6—3

6.5斜拉索..........................................................6—6

6.6边墩墩身........................................................6—7

6.7基础与防撞......................................................6—8

第7章主桥结构计算分析...................................7-1

7.1总体计算分析....................................................7-1

7.2主梁............................................................7—3

7.3索塔............................................................7—6

7.4斜拉索.........................................................7—10

7.5边墩墩身.......................................................7—11

7.6基础...........................................................7—12

7.7静力稳定性分析.................................................7—24

第8章辅桥连续刚构桥结构设计及计算分析...................8-1

8.1结构设计........................................................8—1

8.2结构计算分析....................................................8-5

第9章引桥结构设计及计算分析.............................9-1

9.1结构设计........................................................9—1

9.2结构计算分析....................................................9-3

第10章抗震设计.........................................10-1

10.1抗震设计基本原则..............................................10—1

10.2地震作用......................................................10—2

10.3地震反应分析..................................................10—2

10.4抗震验算......................................................10—3

10.5结构构造与抗震措施............................................10—7

第11章抗风设计.........................................11—1

2

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11.1总则...........................................................11—1

11.2风速计算......................................................11—1

11.3风荷载计算....................................................11—2

11.4抗风稳定性验算..............................................11—5

11.5风致限幅振动...................................................11—7

11.6风洞试验......................................................11—7

11.7斜拉索振动与减振...............................................11—7

第12章桥面系及附属结构设计.............................12-1

12.1桥面铺装......................................................12—1

12.2伸缩缝........................................................12—1

12.3支座..........................................................12—2

12.4阻尼限位装置..................................................12—2

12.5栏杆、分隔带、防撞护栏........................................12-3

12.6钢箱梁检查车..................................................12—4

12.7钢结构防腐....................................................12—

12.8排水系统......................................................12—4

12.9通行、检修系统................................................12—4

R3

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第1章总则

1.1编制目的和适用范围

苏通长江公路大桥跨江大桥工程(简称“苏通大桥”)采用的桥型方案为：

•主桥主跨跨径1088m的钢箱梁双塔斜拉桥；

•辅桥专用航道桥主跨跨径268m的预应力混凝土连续刚构桥；

•引桥(含辅桥连续梁桥)跨径30m、50m现浇预应力混凝土连续箱梁桥及跨

径75m节段拼装预应力混凝土连续箱梁桥。

考虑到苏通大桥的复杂性及其技术难度，为保证设计合理可靠，以国家和交通部

现行标准、规范为基础，并参考国内外和交通部正在修订中的有关标准、规范，吸纳

本项目有关专题和科研成果，编制形成本设计指南，作为苏通大桥设计最直接的技术

性指导文件和操作文件。

1.2总体设计原则

本项目设计中应遵守的总体设计原则是：

(1)认真遵守工程建设基本原则

在满足使用功能的前提下，设计力求“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合

理、美观协调”，富有时代风貌，要充分体现当今世界现代桥梁建设的新理念、新技

术、新水平，并力争技术创新，将苏通大桥建成一座代表我国21世纪建桥水平的新

的人文景观工程。

(2)充分借鉴和应用国内外桥梁建设的先进技术和宝贵经验

注意引进、消化、吸收国内外特大跨度桥梁建设的先进技术和宝贵经验，并有所

创新，力争将苏通大桥建成技术先进、安全可靠、经久耐用、水平一流的现代化桥梁。

(3)重视建设条件专题工作，掌握可靠的设计基础资料

根据本桥建设条件特点和难点，要有针对性地深入开展相应的建设条件专题工

作，包括必要的试验工作，保证设计基础资料可靠、实用。

1—1

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(4)认真抓紧、抓好科研工作

根据苏通大桥建设条件复杂、设计施工技术难度大等特点，要始终抓紧、抓好科

研工作，要紧密结合设计工作需要，规划、安排好科研项目。选择强有力的科研队伍

和先进可靠的设备，对重要的项目必要时应进行校核，为正确决策提供科学依据。

(5)对重要结构部位，深入研究、全面比选、精心设计

在全面、深入分析建设条件、设计基础资料的基础上，根据各阶段的工作任务和

重点，采取多种途径，积极学习、借鉴国内外先进经验，结合科研，对重要结构部位,

深入研究、全面比选、精心设计。

要充分应用计算机辅助设计新技术，提高设计质量，缩短工作周期。

(6)积极处理好与相关行业的关系

综合考虑航运、水利等要求，处理好工程效益和社会效益、工程建设投资和运营

管理投资等关系。

卓•1—2

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第2章设计规范和主要技术标准

2.1设计规范

2.1.1设计遵守的主要规范

a.《公路工程技术标准》(JTJ001—97)

b.《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)

c.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023—85)

d.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024—85)

e.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025—86)

f.《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89)

g.《公路斜拉桥设计规范(试行)》(JTJ027—96)

h.《公路路线设计规范》(JTJ011—94)

i.《公路建设项目环境影响评价规范(试行)》(JTJ005—96)

j.《公路环境保护设计规范》(JTJ/T006-98)

k.《公路勘测规范》(JTJ061—99)

1.《公路工程地质勘察规范》(JTJ064—98)

m.《公路工程水文勘测设计规范》(JTGC30—2002)

n.《堤防工程设计规范》(GB50286—98)

0.《堤防工程施工规范》(GB50286-98)

p.《水运工程土工织物应用技术规程》(JTJ/T239-98)

q.《防波堤工程设计与施工规范》(JTJ298—98)

r.《桥梁用结构钢》(GB/T714—2000)

s.《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)

t.《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071—98)

u.《斜拉索热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》(GB/T18365-2001)

V.《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》(JTJ074—94)

w.《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283-1999)

2-1

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上述规范中被列入《工程建设标准强制性条文》（公路工程部分）的条款在设计

中必须严格执行。

2.1.2设计参考的主要规范

a.《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）

b.《公路桥涵设计通用规范》（修订本送审稿）

c.《公路桥梁抗风设计规范》（送审稿）

d.《钢桥、混凝土桥及结合桥》（英国标准学会，BS5400-3：2000版）

e.《道路桥示方书.同解说》（日本道路协会，平成8年12月）

f.《钢床版设计要领.同解说》（日本本州四国联络桥公团，1989）

g.《上部构造设计基准.同解说》（日本本州四国联络桥公团，1989）

h.《美国公路桥梁设计规范》（AASHTO,1994）

i.《节段式混凝土桥梁设计和施工指导性规范》（美国洲际公路和运输者协会，

1989）

j.《海港水文规范》（JTJ213—2000）

k.《港口工程桩基规范》（JTJ254—98）

1.《港口工程质量检验评定标准》（JTJ211—98）

m.《疏浚工程技术规范》（JTJ319—99）

n.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（修订本送审稿）

O.《公路桥梁抗风设计指南》

p.《Eurocode3：Designofsteelstructures》

q.《桥梁结构高耐久性混凝土设计与施工规程》（黑龙江省地方标准，DB23/T087

-2002）

r.《预应力混凝土用钢筋》（日本工业标准，JISG3109—1994）

上述参考规范参考内容详见相关章节。

2.2主要技术标准

a.公路等级：平原微丘区全封闭双向六车道高速公路；

b.计算行车速度：100km/h；

2—2

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C.桥梁结构设计基准期：主桥100年，辅桥及引桥60年；

d.车辆荷载等级：汽车一超20级，挂车一120；

e.桥面净空：桥梁标准宽度为34m,净空高度为5m,建筑界限详见图2-1；

图2-1建筑界限（单位：cm）

f.纵坡：W3%；

g.横坡：2%；

h.平、纵曲线半径：

平曲线不设超高最小半径5500m

凸形竖曲线一般最小半径17000m

凹形竖曲线一般最小半径6000m

i.抗震设防标准：

桥位区地震基本烈度VI度，抗震设防标准见表2-1。

表2-1跨江大桥抗震设防标准

设防地震

桥梁结构性能要求结构校核目标

概率水平

P1：100年10%（重主要结构处于

主要结构校核应力

现期950年）正常使用极限状态

主桥主要结构校核极限承载能力或

P2:100年4%（重主要结构处于承载能力极

考虑延性校核极限承载能力：

现期2450年）限状态，控制位移或变形

校核位移和变形

P1：50年10%（重

结构利用延性抗震主要结构校核极限承载能力

辅桥和现期475年）

引桥P2:50年2%（重现

控制位移或变形校核位移或变形

期2475年）

2—3

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j.抗风设计标准：

使用阶段设计重现期100年

施工阶段设计重现期30年

k.设计洪水频率：1/300,相应的设计水位和设计流量见表2-2（表中高程为85国

家高程系统）；

表2-2跨江大桥设计洪水参数一览表

项目设计洪水位（m）设计流量（10W/s）

数值5.2920.89

1.设计通航水位：见表2-3（表中高程为85国家高程系统）;

表2-3跨江大桥设计通航水位一览表

项目最高设计通航水位最低设计通航水位

标准20年一遇98%保证率

数值（m）4.30-1.46

m.通航净空尺度和通航孔数量：经交通部批准，通航净空尺度和通航孔数量采

用如表2-4所示。

表2-4通航净空尺度和通航孔数量一览表

通航孔通航净空尺度（m）通航孔

航道类型代表船型

名称净宽净高数量

5万吨级集装箱船（3800TEU）

主通航孔单孔双航道891621

4.8万吨级远期大型散货船驳船队

辅助通航孔单孔单航道9000吨级散货船驳船队220242

专用通航孔单孔双航道7000吨级散杂船220391

洪季上行孔单孔单航道1000吨级江轮70151

n.船舶撞击力标准

根据苏通大桥实际情况，主桥与辅桥连续刚构桥年撞损频率可分别考虑：主桥整

体年撞损频率取＜10",辅桥连续刚构桥整体年撞损频率取＜10-4。经船舶撞击力标准

2—4

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专题研究，主桥、辅桥连续刚构桥、引桥采用的船舶撞击力标准如表2-5~2-6所示。

表2-5船舶撞击力标准

船撞力（MN）

通航孔桥墩

横桥向纵桥向

主1号墩11.96.0

北边孔主2号墩13.26.6

主3号墩40.620.3

主4号墩130.665.3

主桥主孔

主5号墩126.763.4

主6号墩40.620.3

南边孔主7号墩13.36.7

主8号墩12.06.0

北主墩41.220.6

辅桥连续刚构桥主孔

南主墩49.824.9

北引桥、辅桥连续梁桥

2.331.165

（中引桥）、南引桥

表2-6船舶对下部结构局部撞击力标准

船撞力（MN）

在墩柱表面分布范围撞击中心点高度（m）

项目桥墩

横桥向纵桥向宽度（m）X高度（m）（距承台最高点）

主1、主82.91.52.5X0.26.1

主2、主72.91.52.5X0.26.1

主桥

主3、主64.02.02.5X0.29.0

主4、主514.07.04.5X0.322.0

辅桥连续刚

两主墩5.02.52.5X0.29.1

构桥

卓•

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第3章设计荷载

3.1荷载取值

3.1.1设计荷载类型

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021—89）第2.1.1条规定，设计中应充分考

虑表3-1所列荷载，施工荷载和需要考虑的特殊荷载在本指南的相关部分另行规定。

表3-1设计应考虑的荷载

编号分类名称备注

1结构重力

2预加应力

3土的重力及土侧压力

4永久荷载（恒载）混凝土收缩、徐变影响力

5水浮力

6基础变位影响力

7施工误差

8汽车

9汽车冲击力

10基本可变荷载汽车引起的土侧压力

11（活载）人群

12挂车

13挂车引起的土侧压力

可变荷载

14风力

15汽车制动力

16其它可流水压力

17变荷载波浪力

18温度影响力

19支座摩阻力

20船舶撞击力

偶然荷载

21地震力

22施工荷载另行规定

3.1.2永久荷载

3—1

卓•

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(1)结构重力

结构重力包括结构物自重及附着于结构物的附属部分，根据《公路桥涵设计通用

规范》(JTJ021—89)第221条规定计算，特殊材料的密度通过试验或根据材料供应

商提供的数据确定。

混凝土结构的桥面铺装按5cm混凝土+8cm沥青混凝土厚度计算重量，钢结构

的桥面铺装按6cm沥青混凝土厚度计算重量。

护栏及中央分隔带应按实际重量考虑。

(2)预加应力

根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)第222条规定计算。

(3)土的重力及土侧压力

根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)第2.2.3条规定计算。

(4)混凝土收缩、徐变影响力

根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)第224条规定计算，或按其它可

靠方法进行计算。

(5)水浮力

根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)第226条规定计算。

(6)基础变位影响力

1)主桥

索塔按一个基础整体出现10.0cm沉降或单个塔腿出现2.0cm沉降计算；边墩和

辅助墩接任一墩基础出现4.0cm沉降计算。

2)辅桥连续刚构桥

按中主墩基础出现5.0cm沉降计算。

3)引桥

30m跨度引桥按隔墩基础出现0.5cm沉降计算，50m及50m跨度以上引桥按隔

墩基础出现1.0cm沉降计算。

(7)施工误差

3—2

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索塔按垂直度偏差1/3000考虑。

3.1.3基本可变荷载

⑴汽车

采用汽车一超20级，其主要技术指标、排列及其折减系数按照《公路工程技术

标准》(JTJ001—97)第7.0.1和7.0.2条规定执行；

在进行桥梁结构整体计算分析时，也可采用公路一I级汽车荷载的车道荷载，其

主要技术指标、排列及其折减系数按照《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)第

6.0.1、6.0.3、6.0.5、6.0.6、6.0.7条规定执行。

主桥当采用空间程序分析时，汽车荷载车道系数4参考BS5400：PART2

BD37/88规定，取值如下：

第一车道：=1.0

第二车道：色=1。

第三车道〜第六车道各车道：凡=0.6

依据结构受力不利情况为原则，各车道系数可互换。

整个主梁汽车荷载车道系数之和为：

皿=10+1.0+4*0.6+0.0+0.0=4.4

(2)汽车冲击力

汽车荷载的冲击力为汽车荷载乘以冲击系数。

总体静力计算的汽车冲击系数按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)

第2.3.2条规定计算。

钢梁局部计算的汽车冲击系数按《道路桥示方书•同解说一II钢桥篇》(日本道

路协会，平成8年12月)的第6.2有关规定选取。

(3)汽车引起的土侧压力

按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)第2.3.6条规定计算。

(4)人群荷载

3—3

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主桥钢箱梁两侧设置的检修道为检修人员通道，结构整体分析时不计其人群荷载

作用。

主桥钢箱梁检修道验算时，人群荷载按3.5kN/n?分布力或3.0kN的集中力，取

其不利者，有特殊需要时另行考虑。

满布人群荷载取L75kN/nP,在桥面净宽内布置，并作为其它可变荷载考虑。

⑸挂车

挂车荷载采用挂车一120,其主要技术指标、排列按照《公路工程技术标准》(JTJ

001-97)第7.0.1和7.0.2条规定执行。

(6)挂车引起的土侧压力

按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)第2.3.6条规定计算。

3.1.4其它可变荷载

(1)风荷载计算

见“第11章抗风设计”。

(2)汽车制动力

汽车制动力可根据《公路桥涵设计通用规范》(修订本送审稿)第4.4.1条规定

按下式计算：

F7=0.05〃“W

式中：n：汽车荷载的纵向折减系数

n：设计车道数

W：桥梁计算长度内一个设计车道内车道荷载的总重力

汽车制动力的着力点、分配按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)第

2.3.9条规定计算。

(3)流水压力

按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)第2.3.10条的规定计算。结构

分析时，施工阶段取20年一遇、成桥阶段取300年一遇流速。流速资料来源于《风

暴潮数学模型分析和潮流速频率组合分析计算》，主要参数见表3-2和表3-3。

3-4

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表3-2设计年最大涨潮垂线平均流速(m/s)

不同频率设计潮流速

垂线号均值

1/3001/1001/501/201/101/5

K16+3812.392.302.242.172.112.051.99

K17+4811.701.631.591.541.491.451.40

K18+2061.611.531.481.431.391.341.30

主桥北边墩(K19+156)2.382.262.202.102.041.971.89

主桥北塔墩(K19+456)2.952.812.732.622.532.452.36

主泓(K20+000)3.323.153.062.932.842.732.63

主桥南塔墩(K20+544)3.032.902.832.732.662.582.50

主桥南边墩(K20+844)2.862.722.652.552.472.382.30

辅桥连续刚构北主墩(K21+559)2.142.052.001.931.881.821.77

辅桥连续刚构南主墩(K21+967)2.302.212.162.092.031.971.92

表3-3设计年最大落潮垂线平均流速(m/s)

不同频率设计潮流速

垂线号均值

1/3001/1001/501/201/101/5

K16+3811.671.541.461.361.281.201.12

K17+4810.880.800.750.680.640.90.53

K18+2062.522.312.202.041.921.801.67

主桥北边墩(K19+156)3.203.002.852.632.492.342.18

主桥北塔墩(K19+456)3.283.062.922.752.622.482.34

主泓(K20+000)4.013.763.613.403.253.092.93

主桥南塔墩(K20+544)3.403.183.052.892.752.612.48

主桥南边墩(K20+844)3.223.002.882.722.592.462.33

辅桥连续刚构北主墩(K21+559)2.172.031.951.84L76L671.58

辅桥连续刚构南主墩(K21+967)2.322.172.081.961.881.781.69

(4)波浪力

根据南京水利科学研究院《桥位水域波浪数学模型计算报告》提供的基本资料并

3—5

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按照《海港水文规范》(JTJ213—2000)的规定按直墙式建筑物近似计算，单位长度

上的总波浪力为:

1,,2yHL2TOIL

Pn--yH+-——(tanh-----)

22KLcoshW

L

式中：P一单位长度上的总波浪力(kN/m)

H-静水面以上波压力强度为零时的高度(m)

L一波长(m),按下式计算：

L上tanh也

24L

其中g—重力加速度(m/s2)

d—水深(m)

T-平均周期(s)

y—水的重度(kN/m3)

d-静水面到河床顶面的高度(m)

dl-静水面到基床顶面的高度(m)

有关参数见表3-40

表3-4波浪力计算参数表

100年一遇最大波高H1%100年一遇波浪周期300年一遇最高潮位

3.24m5.29s5.29m

(4)温度影响力

a.材料的线膨胀系数按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)第2.3.12

条规定取用。

b.体系温差

根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)第2.3.12条规定取值如下：

混凝土结构的体系温差按合拢温度10〜20℃、当地月平均最高气温30.1°C、当

地月平均最低气温-0.2C确定，即体系升温为+20C,体系降温为-20℃；钢结构的

3—6

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旗开得胜

体系温差按合拢温度10〜20℃、当地最高气温42.2℃、当地最低气温T2.7℃确定，

即体系升温为+32C,体系降温为-33℃。

c.截面温差

混凝土箱梁和钢箱梁沿截面高度变化的截面温差按BS5400第二篇5.4条相关规

定取用；主塔横断面温差按5c考虑。

斜拉索、钢箱梁与索塔之间的温差按±20℃考虑。

(5)支座摩阻力

滑动支座的摩阻力按作用于支座上的竖向力乘以支座的摩擦系数计算；盆式橡胶

活动支座和球型钢支座的摩擦系数取0.05,板式橡胶活动支座(聚四氟乙烯板与不锈

钢板)摩擦系数为0.06；特殊支座的摩擦系数参考供应商根据可靠试验提供的数据确

定。

3.1.5偶然荷载

(1)船舶撞击力

详见第2章“设计规范和主要技术标准”。

(2)地震力

见“第10章抗震设计”。

3.1.6施工荷载

根据不同的施工验算工况在相关章节中规定。

3.2荷载组合

荷载组合原则上应根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)第2.1.2条、

第2.1.3条进行，并依据相应规范根据不同的验算状态和荷载组合确定匹配的荷载安

全系数。

满布人群荷载只与永久荷载组合，其荷载安全系数按其他可变荷载考虑。

地震荷载的组合原则上根据《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89)进行，并

应根据不同的校核目标和验算状态确定相关参数。

3—7

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第4章主要材料

4.1混凝土

混凝土的技术指标按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023

-85)和《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)的规定采用，相关标号混凝土

的主要力学性能指标摘录于表4“。桩基础和封底混凝土采用水下混凝土，与相同标

号普通混凝土的材料性能相同。

表4-1混凝土材料性能表

凝土标号

60号50号40号35号30号25号

主要力学

弹性模量Eh(MPa)365003500033000315003000028500

剪切模量G(MPa)156951505014190135451290012255

泊桑比V1/61/61/61/61/61/6

轴心抗压设计强度Ra(MPa)32.528.523.020.2517.514.5

抗拉设计强度Ri(MPa)2.652.452.151.951.751.55

轴心抗压标准强度R：(MPa)42.035.028.024.521.017.5

抗拉标准强度R,b(MPa)3.403.002.602.352.101.90

线膨胀系数a(l/,C)0.0000100.0000100.0000100.0000100.0000100.00001

4.2普通钢筋

采用I级、n级或in钢筋，其技术标准应符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》

(GB1499-1998)及《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》(GB13013-1991)、《公路

钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023—85)的规定。

4.3预应力钢材

预应力钢绞线符合美国ASTMA416—97(270级)标准；预应力高强精轧螺纹粗

钢筋符合《预应力混凝土用钢筋》(日本工业标准，JISG3109—1994)标准，同时满足

《公路桥涵施工技术规范》OTJ041-2000)附录G-6的要求。主要力学性能指标摘录于

卓•

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表4-2。使用环氧涂层填充型钢绞线，其主要力学性能指标参考供应商根据可靠试验

提供的数据确定。

表4-2主要力学性能表

项目

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