DB36T 1010-2018 斜拉桥钢锚梁索塔锚固区设计规范

DB36designguidelinesforsteelanchorbeamanchoragezoneinPylonofCable-bridge江西省质量技术监督局发布1 2 3 4 4 4 6 6 9 9 23为提升钢锚梁索塔锚固区设计水平，促进钢锚梁索塔锚固区在江西交通系统大跨度桥梁考国内外现行的有关规范、标准和规程的基础上，制定4斜拉桥钢锚梁索塔锚固区设计规范GB/T1228钢结构用高强度大六角头GB/T1229钢结构用高强度大六角GB/T1231钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件GB1499.1钢筋混凝土用钢第一部分：热轧光圆GB1499.2钢筋混凝土用热轧带GBT20065预应力混凝土用螺纹GB/T50153公路工程结构可靠性设计JTGD62公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥BS5400-5钢桥、混凝土桥及结合桥将斜拉索两端分别锚固在塔和梁或其他载体上，形成5用以锚固或支承斜拉索，并将其索力传递给下部索塔锚固区Cable-pylonanchor与塔柱相连或塔柱的一部分，用于支撑钢锚连接钢、混凝土两种材料结构的部件，常用圆柱头焊钉和开孔板为检验构件是否满足安装质量要求而在出厂前进6GΝ：混凝土的泊松比。fpd’：预应力的抗压强度设计值。fpk：预应力的抗拉强度标准值。fpd：预应力的抗拉强度设计值。EEσck：桥面板混凝土抗压强度标准，MPa。N：焊钉的最大承载力设计值。Ec：混凝土弹性模量。As：圆柱头焊钉钉杆截面面积。f：圆柱头焊钉抗拉强度设计值。5.1材料7标准值fck设计值fcd标准值ftk设计值ftd弹性模量Ec（MPa）重力密度ρ（kN/m3）25.0~26.025.0~26.025.0~26.0抗压强度(MPa）设计值ƒpd’抗拉强度（MPa）标准值ƒpk弹性模量Ep（MPa）单根延米质量(kg/m)5.1.4计算预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起8kμ0.20~0.250.14~0.17/重力密度ρ(kN/m3)注：本表所列容许应力适用于钢材板厚小于16mm情形，当钢材板厚大于20mm，屈服点有变化时，容许应力应乘以要求；垫圈的技术条件应满足GB/T1230的规定5.2作用及取值5.2.2在进行最不利组合索力结构验算时，应至少包含最大索力工5.2.3索塔锚固区结构应考虑特殊情况下斜拉索失效效应（单侧单根换索或断索）。96.2指定的钢锚梁索塔锚固区中的钢筋混凝土构件、预应力钢筋混凝土构件和剪力连接件按极限状态6.3索塔锚固区中的塔壁混凝土构件、剪力连接件等主要受力构件，应同时进行承载能力极限状态和6.4索塔锚固区结构抗风设计宜结合结构特点遵照JTG/TD60进行。6.6索塔锚固区结构构件的强度和稳定性验算应按有效净截面/牛腿7.1.3钢锚梁由斜拉索锚固传力装置和纵梁结构板、钢锚梁侧板组成。纵梁多采用箱型闭合结构，也可采用由7.1.4钢锚梁索塔锚固区中的牛腿有钢筋混凝土牛腿、预应力钢筋混凝土牛腿、钢结构牛腿7.1.5钢锚梁索塔锚固区平面布置视主塔形式、施工便利性等因素可采用单梁单索面、单梁对钢锚梁和钢牛腿的组合结构形式，宜采用先滑动后固结的a）刚性连接7.1.7钢牛腿节段之间连接方式，常见的有焊接和高强螺栓连7.2.1索塔锚固区平面布置的结构尺寸应根据结构整体和局部受力要求、检查维护便利性、性以及造型与景观等方面进行，综合考虑得出相应最优方案。应考虑的事宜包括:c)检查维护通道：索塔锚固区内腔预留电梯、扶梯、照明等d)施工平台：预留斜拉索塔端张拉的7.2.2钢锚梁索塔锚固区的节段高度主要考虑该节段结构能承担本节段斜拉索水平分力的作7.2.3钢锚梁的结构尺寸主要考虑以7.3.1钢锚梁索塔锚固区各构件的构造要7.3.2钢锚梁和钢牛腿的制造、运输、吊装应采用分节段7.3.3斜拉索在塔端张拉的应预留张拉空间和施工操作。塔柱内部应布置楼梯、扶手、照明7.3.4索塔锚固区的构造设计应为后期斜拉索更换提供便7.3.5钢牛腿、钢锚梁及连接构件作为桥梁的永久结构，应做好防腐设计。钢锚梁内壁宜采装，条件容许时可加抽湿。在斜拉索塔端锚头、预应力锚头、钢混界面等部位应进行密封性处理。8.1.1钢锚梁索塔锚固区结构分析可采用仿真分析、模型试验等方法进行。8.1.2根据分析结构范围和目的不同，可分为锚固区整体结构分析和局部结构分析。8.1.3结构受力分析可按弹性理论进行，但在局部精细化分析时应考虑钢与混凝土之间摩擦接触非线8.1.4锚固区整体结构整体分析，应对塔柱整个布索区节段进行建模并分析。宜采用实体块或板单元8.1.5锚固区局部结构分析的计算模型应包含典型和受力最不利的节段。局部结构分析的边界条件应预应力宜采用杆或索单元模拟，剪力连接件宜采用以刚度等效的多段梁单元或多向弹簧单元8.2.1索塔锚固区中钢结构应建立空间模型，进行局部受力分析，各项计算应力值应满足相关规范要8.2.2钢锚梁中部的钢梁可按轴向受拉构件进行设计。钢锚梁斜拉索锚固结构应考虑相邻锚固板件之8.2.3对采用构造复杂或新型结构的8.2.4钢锚梁和钢牛腿所应保证不出现局部失稳，对于受压应力和8.3.2钢锚梁索塔锚固区混凝土塔壁宜布置预应力。如采用钢筋混凝土构进行设计，应进行最大裂缝宽度验算，裂缝宽度限8.4.2在钢锚梁索塔锚固区中，剪力连束式剪力连接件布置以节段为单位，在斜拉索索导管附近布置剪力连8.4.3圆柱头焊钉属于柔性剪力连接件，在索塔锚固结构中不宜与8.4.5在钢锚梁索塔锚固区结构中，圆柱头焊钉的平均承载力应满足下列计算公式:σck——桥面板混凝土抗压强度标准，MPa。8.4.6在钢锚梁索塔锚固区结构中，单个焊钉的最大承载力设f——圆柱头焊钉抗拉强度设计值；8.5.2钢锚梁与钢牛腿的现场连接可采用栓焊结合_________________________________4.1.1钢锚梁索塔锚固区在早期中小跨径斜拉桥中已得到广泛应用。近些年来，随着钢锚梁索塔锚固12345678宜对预应力参数进行实测，设计时也应适当考虑U形索预应力损失较大4.1.5钢锚梁索塔锚固区中钢锚梁的约束体系有很多方式。在早期钢锚梁索塔锚固区中，部分斜拉桥计可靠的情况下，一个节段内的斜拉索的竖向力可通过度方向设5组预应力筋。采用ASTMA416-90a标准270公称直径高强度低松弛预应力钢绞线，在混凝土强度达到设计强度的85％后张拉，张拉为两端张拉，每束张6.1.4早期钢锚梁索塔锚固区在斜拉桥中应用较多，其牛腿主要采用钢筋混凝土牛腿。但随着斜拉桥6.1.6钢锚梁采用非刚性约束体系后，斜拉索水平力主要由钢锚梁承担，塔壁承担不平衡部分的斜拉6.1.7九江长江公路大桥钢牛腿在节段间采用磨光顶紧后螺栓接，国内（2）采用环氧树脂类胶剂对钢混凝土界面封闭，如粘钢胶、环氧7.1.1为得到实桥上钢锚梁索塔锚固区的真实受力情况，对荆岳长江公路大桥索塔锚固区在成桥荷载索增量索力作用下两者分布规律基本一致，而实桥应力、钢/值在0.51～0.99之间，最小主应力σ3的比值在0.70～0.98之间，实测换算VonMisise应力σv的比值在0.72～0.97之间。由此可知，在相同的斜拉索索力增量下，二者的应力分布规律基本一致，实桥荷载试实桥成桥荷载试验加载时索塔锚固区钢锚梁各截面承担的水平力结果见附表4，可知实桥上钢锚梁承担的斜拉索索力水平分力测试比例为59.9%，节段足尺模型同约束方式下测试比例为71.1%，说明索塔锚固区中钢锚梁承担了大部分的水平索力。实桥测试钢锚梁水平力承担比例略小于模型试验测试结测试节段斜拉索水平力分析如附表5所示。荷载试验加载在测试节段产生的不平衡水平力为613.68kN，其中404.81kN不平衡水平力通过中跨侧钢锚梁与钢牛腿焊缝以压力方式传递至塔壁，208.86kN不平衡水平力通过边跨侧钢锚梁与钢牛腿焊缝以拉力方式传递至塔壁。未平衡水平力的分配有220个剪力钉，完全能抵御208.867.1.5斜拉桥索塔锚固区的受力十般计算和相关规范取0.3~0.5。传统则根据前一荷载步的变形情况及荷载增量大小，进行非线性计算后得到。钢-混凝土界面上的摩擦力则剪力钉的模拟也是钢-混凝土组合结构分析中的一个难点，实际剪力钉的受力情况相当复杂，其边规模的计算，因此不适合对大型钢-混凝土组合结构进行分析，宜对结合单钉计算及试验结果对群钉计顶部和底部混凝土的弹性支撑和挤压作用，如附图2（b）所示。简化模型后，靠近钢板端的混凝土弹性支撑可以简化集中在一个位置，远离钢板端的则可以简化成弹性简支约束，如附图2（c）所示。根模时则利用与同位置的混凝土节点和钢板节点耦合约束或共用节点实现。剪力钉在钢-混凝土界面上主 F F（a）（（a）与混凝土节点耦合约束QQ QF变形段反弯段F（c）与钢板节点耦合约束（d）（c）剪力钉的剪切刚度一般是指剪力钉的剪切向变形与所受剪力的比值，主要反映了剪力钉在钢-混凝析的最关键环节，剪力钉刚度或者只能从剪力钉试验模型实测数据分析后得到。Ф22×20 板d/L=3/7d/L=2/7刚度kN/mm4003002001000.0.10.20.30.40.50.6反弯点位置d/L7.3.2当钢锚梁与牛腿采用两端固定约束时，斜拉索由混凝土塔壁承担P，锚固区的内力分析模型如附图5（a）所示，即有如下关系式：T式中，Es为钢锚梁的弹性模量；As为钢锚梁横截面积；c为钢锚梁长度。TT混凝土塔壁和牛腿的联合体受水平分力P作用，其总变形由索塔端壁的弯曲变形和侧壁的拉伸变根据附图5（b）弯矩分布图，在混凝土索塔的端壁中央和侧壁有较大的壁受拉。如不考虑荷载的局部效应及混凝土的剪切变形，外端壁和内侧（4）（5）式中，σn为内侧壁混凝土名义应力；σw为外端壁混凝土名义应力；c为侧壁厚。7.3.4预应力钢束张拉通常是采取张拉力（油表读数）和伸长量双控，而小曲率半径“U”型预应力钢束张拉时，伸长