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文档简介
深圳市工程建设地方标准SJG
SJGXXX–
2022
钢-混凝土组合桥面板
设计施工技术规范
(征求意见稿)
2023-XX-XX发布2023-XX-XX实施
深圳市住房和建设局
联合发布
深圳市交通运输局1
1总则
1.1.1为规范钢-混凝土组合桥面板的设计、施工与质量验收,按照安全、耐久、适用、环保、经济
和节约资源的原则,特制定本规范。
1.1.2本规范的钢-混凝土组合桥面板,适用于主梁结构采用钢结构、钢管混凝土结构的桥面结构设
计及施工,旧桥桥面板改造时,可参照执行。
1.1.3钢-混凝土组合桥面板的底钢板,应作为桥面板的受力构件进行计算,施工过程中并兼作桥面
板浇筑混凝土的模板进行验算。
1.1.4钢-混凝土组合桥面板设计使用年限应为100年。
1.1.5钢-混凝土组合桥面板中的钢构造细节应满足完整性设计的要求。
1.1.6当桥梁有承受重载、煤气或电力管线过桥等特殊要求时,桥面板设计、施工与验收应符合专门
规范的规定或制定专门技术要求。
1.1.7钢-混凝土组合桥面板设计、施工和验收,除应满足本规范的要求外,尚应符合有关法律、法
规及国家、行业现行有关标准的规定。
1
2术语和定义
2.1术语
2.1.1钢-混凝土组合桥面板
由混凝土板与底钢板通过抗剪连接件组合而成能共同受力的桥面板,以下简称钢-混组合桥面板。
2.1.2底钢板
钢-混组合桥面板的钢底板,一般选择6-10mm厚的钢板,与抗剪连接件焊接一起共同组成底钢
板。
2.1.3底钢板
是由一块平直的钢底板与其上焊接的抗剪连接件共同组合而成,是钢-混组合桥面板的重要受力构
件,也作为混凝土面板浇筑模板用。
2.1.4剪力连接件
用于连接混凝土板与钢底板并承受二者之间的水平剪力,能抵抗三者相对滑移、竖向分离,保证
二者共同工作的部件,也可作钢底板的加劲肋用,常用的有开孔钢板连接件、型钢连接件、焊钉连接
件、钢筋格构连接件等。
2.1.5混合剪力连接件
将开孔钢板连接件和焊钉剪力连接件,按照一定技术要求焊接在底钢板上,共同作为混凝土面板
与钢底板间的剪力连接件。
2.1.6底钢板连接部
指各单元底钢板之间的工地连接。
2
2.2符号
2.2.1材料性能有关符号
fy——钢材的屈服强度;
钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值;
fd——
钢材的抗剪强度设计值;
fvd——
fvp——钢材的塑性抗剪强度设计值;
E——钢材的弹性模量;
普通钢筋的弹性模量;
Es——
混凝土的弹性模量;
Ec——
普通钢筋的抗拉强度设计值;
fsd——
混凝土轴心抗压强度设计值;
fcd——
混凝土轴心抗拉强度设计值。
ftd——
2.2.2作用效应和抗力有关符号
钢混组合桥面板的弯矩设计值;
Md——-
按作用频遇组合计算的弯矩值;
Ms——
按作用准永久组合计算的弯矩值;
Ml——
钢混组合桥面板的冲切力设计值;
Fld——-
钢混组合桥面板斜截面上的剪力设计值;
Vd——-
混凝土的斜截面抗剪承载力设计值;
Vuc——
底钢板的斜截面抗剪承载力设计值;
Vus——
连接件抗剪承载力设计值;
Vsu——
轴力设计值;
Nd——
b单个螺栓的受剪承载力设计值。
Nvd——
2.2.3几何参数有关符号
钢混组合桥面板的有效工作宽度;
bcm——-
3
b——钢-混组合桥面板的宽度、单位宽度;
集中荷载在钢混组合桥面板中的分布宽度;
bm——-
L——板的计算跨度;
Lp——荷载作用点至钢-混组合桥面板支撑的较近距离;
荷载长度;
ac——
荷载宽度;
bc——
hf——铺装层厚度;
混凝土板的厚度;
hc——
钢混组合桥面板的有效高度;
h0——-
t——钢板厚度;
teq——连接处钢底板等效厚度;
腹板厚度;
tw——
cp——临界周界长度;
钢混组合桥面板剪力作用范围内的有效肋宽;
Wr——-
A——构件截面面积;
开孔钢板高度;
hl——
焊钉杆径的截面面积;
Asu——
dp——开孔钢板的圆孔直径;
钢筋直径;
ds——
dpbl——开孔钢板的换算直径;
deq——受拉区纵向钢筋和开孔钢板的等效直径;
最大裂缝宽度;
Wcr——
w——永久荷载作用产生的挠度。
2.2.4计算系数及其他有关符号
4
γ0——结构重要性系数;
l——钢-混组合桥面板的计算截面的剪跨比;
钢筋表面形状系数;
C1——
长期效应影响系数;
C2——
与构件受力性质有关的系数;
C3——
作用频遇组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋应力;
sss——
纵向受拉钢筋的有效配筋率;
rte——
钢筋的相对粘结特性系数;
v1——
开孔钢板连接件的相对粘结特性系数;
v2——
受拉区纵向钢筋的换算根数;
n1——
单位宽度开孔钢板列数;
n2——
fq——钢-混组合桥面板的计算自振频率。
5
3基本规定
3.1一般规定
3.1.1根据边界约束条件,钢-混凝土组合桥面板应按单向或双向连续桥面板进行设计和计算。
3.1.2钢-混凝土组合桥面板结构设计时,应对桥面板运输、安装、混凝土浇筑和运营使用阶段的底
钢板的强度和刚度进行验算。
条文说明
根据钢-混凝土组合桥面板的构造和形成过程,桥面板底钢板作为结构受力部件并兼作混凝土浇
注的底模,应对底钢板进行强度和刚度验算。
3.1.3钢-混组合桥面应按三种状况作受力分析:一、作为主梁(梁格)上的桥面板与主梁共同受力;
二、作为与其下钢梁或混凝土梁形成组合梁的上翼缘作组合梁的上翼缘板受力分析;三、作为支撑于
主梁(梁格)的板,承受并传递车轮荷载与主梁局部荷载按单向或双向(简支或连续)作受力分析;
条文说明
使用阶段各工况,应按组合截面或底钢板进行强度与变形验算。
3.1.4钢-混凝土组合桥面板中的剪力键应能够传递施工和使用阶段钢板与混凝土连接界面上的纵、
横向剪力。当采用一种剪力键不能满足受力要求时,应采用混合剪力键,以满足受力需求。
条文说明
钢-混凝土组合桥面板施工阶段的剪力为浇筑桥面板混凝土、二期恒载、温度与收缩徐变作用所
产生,使用阶段的剪力为活载作用产生。抗剪承载力是指底钢板与PBL键、型钢或栓钉的焊缝连接力。
剪力键应能平顺、安全地传递界面剪力。组合桥面板内钢底板与混凝土剪力较大,而采用一种剪力键
按照标准的构造规则不能满足受力要求时,可以采用两种剪力键进行局部加强,形成混合剪力键。但
栓钉剪力键属于柔性剪力键,当与其它刚性连接件共同使用时,应注意其剪力分配。
3.1.5钢-混组合桥面板的底钢板兼作为施工模板时,还应对其在未与混凝土组合前的强度及刚度验
算。
3.2计算规定
3.2.1钢-混凝土组合桥面板的第一、二种工况受力分析应按组合梁的方法,底钢板作为模板用或吊
装时的稳定及局部强度分析应按现行《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64)规定执行。
1钢-混凝土组合桥面板作为主梁的上翼缘板作受力计算,包括验算纵、横梁在局部荷载作用下
的强度和挠度时,其有效工作宽度应按下式计算。
抗弯计算时:
Lp
简支板b=b+2L(1-)(3.2.1-1)
cmmpL
1éLù
连续板p..
bcm=bm+ê4Lp(1-)ú(321-1)
3ëLû
抗剪计算时:
Lp
b=b+L(1-)(3.2.1-3)
cmmpL
6
bm=bc+2(hc+hf)(3.2.1-4)
式中:——钢-混凝土组合桥面板的有效工作宽度(mm);
——板的计算跨径(mm);
——荷载作用点至钢-混凝土组合桥面板支撑的较近距离,当跨度内有多个集中荷载时,
应取产生较小值的相应荷载作用点至较近支承点的距离;
——集中荷载在钢-混凝土组合桥面板中的分布宽度(图3.2.1)(mm);
——荷载宽度(mm);
——混凝土板的厚度(mm);
——铺装层的厚度(mm)。
图3.2.1集中荷载分布的有效宽度
2钢-混凝土组合桥面板的第三种状况验算时,当长边长度与短边长度之比大于或等于2时,应
按单向板计算,当比值小于2时应按双向板计算;因结构构造需要,按双向板分析时,其结构内力应
进行实体模型计算,当相邻跨连续时,桥面板周边应视为固定边;当不连续或相邻跨度相差较大时,
如相邻跨比当前跨的跨度小,可视为简支边,如相邻跨比当前跨的跨度大,可视为固定边。
3.2.2施工阶段,钢-混组合桥面板的底钢板兼作浇注混凝土的底模,计算抗弯承载力时,可采用弹
性分析方法。其强边(顺肋)的正、负弯矩和挠度按单向板计算。
条文说明
施工阶段,带孔钢板及底钢板兼作浇注混凝土的底模,计算强边(顺肋)方向的正、负弯矩承载
能力时,不考虑弱边(垂直肋)方向的正、负弯矩。
3.2.3钢-混凝土组合桥面板应根据边界约束条件,采用有限元法进行内力计算。
7
4材料
4.1混凝土
4.1.1混凝土的材料参数应按现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362)
的有关规定执行。
4.1.2钢混组合桥面板混凝土强度等级应与主梁结构等效混凝土强度一致,但不应低于C40。
4.1.3钢-混组合桥面板可用普通混凝土,也可采用低收缩钢纤维混凝土,纤维掺量35kg/m3~
60kg/m3。
条文解释
1钢混组合桥面板的混凝土强度等级宜≥C40,混凝土的粗骨料的量大粒径不应过开孔钢板连接件
孔径的1/4。
2为减小组合桥面板的混凝土的收缩效应,建议钢混组合桥面板采用微膨胀混凝土或补偿收缩混
凝土,出于补偿混凝土初期收缩效应的目的,混凝土膨胀剂用量控制为20~30kg/m3为宜,当采用此条
规定的混凝土时,在计算钢-混组合桥面板的收缩效应时,可根据具体实验结果确定其系数。
4.2钢材
4.2.1结构钢材应满足强度、塑性、韧性和可焊性的要求,选用时应综合考虑结构的重要性、荷载特
征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度及工作环境等因素。
4.2.2钢混组合桥面板用的钢材宜采用强度等级不应低于Q345、质量等级C级或以上级别的碳素
结构钢、低合金高强度结构钢、耐候钢或桥梁用结构钢,其质量要求应符合现行《碳素结构钢》(GB/T
700)、《低合金高强度结构钢》(GB/T1591)、《焊接结构用耐候钢》(GB4172)和《桥梁用
结构钢》(GB/T714)的规定,钢材的强度设计值和物理特性指标按现行《公路钢结构桥梁设计规
范》(JTGD64)规定执行。
4.2.3钢板及其连接件的焊接材料,在选用时应与主体钢材相匹配。
4.2.4焊缝强度设计值应按现行《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64)规定执行。
4.2.5焊钉连接件的材料应符合现行《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》(GB/T10433)的规定。
4.3普通钢筋
4.3.1应按现行《钢-混凝土组合桥梁设计规范》(GB50917)的规定采用。
4.4钢纤维
4.4.1应按现行《混凝土用钢纤维》(GB/T39147)的规定采用。
8
5结构设计
5.1结构内力计算方法
5.1.1钢-混组合桥面板应保证从施工到运营两个阶段均具有足够的强度、刚度、稳定性、抗疲劳性
能和耐久性。
5.1.2钢-混组合桥面板设计计算中采用的作用及作用效应组合应按现行《公路桥涵设计通用规范》
(JTGD60)执行。
5.1.3钢-混组合桥面板结构设计规定按现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG
3362)执行。
5.1.4钢-混组合桥面板的钢结构稳定性验算按现行《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64)执行。
5.1.5钢-混组合桥面板的剪力件设计按现行《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》(JTG/TD64-01)
执行。
5.1.6钢-混组合桥面板采用现浇普通混凝土时,收缩系数取值宜为普通混凝土的0.4倍,徐变系数
取值宜为普通混凝土的0.5倍。
5.2承载能力极限状态计算
5.2.1一般规定
1钢-混组合桥面板结构重要性系数应为1.1。
条文说明
钢-混组合桥面板一般应用在重要的桥梁上,为超静定强劲的桥面结构,为了行车安全,桥梁结
构重要性系数取值为1.1。
2钢-混组合桥面板与钢梁或钢管混凝土梁组合成桥面主梁,主梁的强度和刚度计算应按相关规
范执行。
3钢-混组合桥面板应进行强度和刚度计算,钢-混组合桥面板应进行板的正截面抗弯承载能力、
斜截面抗剪承载能力、抗冲切承载能力和剪力件的抗剪承载能力等承载能力极限状态计算。
4钢-混组合桥面板应考虑外部作用(预应力和温度)、混凝土板的特性(收缩徐变、开裂、剪
力滞后)、施工工序等因素的影响,采用基于换算截面法的弹性方法进行分析计算。
5验算钢-混组合桥面板的正弯矩极限承载力时,应至少包括跨中截面;验算钢-混组合桥面板的
负弯矩极限承载力时,应至少包括支撑梁与板交界截面。
5.2.2抗弯计算应符合下列规定:
1计算钢-混组合桥面板抗弯承载力时,应考虑施工方法及顺序的影响,应对施工过程进行抗弯
验算。
2钢-混组合桥面板抗弯承载力应采用线弹性方法计算,并应符合下列规定:
Ⅱ
Md,i
σ=å(5.2.2-1)
i=ⅠWeff,i
γ0σ≤f(5.2.2-2)
式中:i——变量,表示不同的应力计算阶段;其中i=Ⅰ表示未形成组合截面(底钢板)的应力计算
阶段;i=Ⅱ表示形成组合截面之后的应力计算阶段;
Md,i——对应不同应力计算阶段,作用于底钢板或钢-混组合桥面板截面的弯矩设计值
9
(N·mm);
3
Weff,i——对应不同应力计算阶段,底钢板或组合截面的抗弯模量(mm);
f——钢筋、底钢板或混凝土的强度设计值(MPa)。
3计算钢-混组合桥面板截面特性时,不应计受拉区混凝土对刚度的影响,但应计入有效宽度内
钢底板、与受力方向垂直布置的连接件及受拉钢筋的作用。
5.2.3冲切承载能力
承受集中荷载作用的钢-混组合桥面板,其抗冲切承载能力应按下式计算:
g0Fld£0.6ftdcphc(5.2.3-1)
cpAs=2phc+2ac+2bc+8hf(5.2.3-2)
式中:钢混组合桥面板的冲切力设计值();
Fld——-N
混凝土的轴心抗拉强度设计值();
ftd——MPa
cp——临界周界长度(图5.2.3)(mm);
荷载长度();
ac——mm
荷载宽度()。
bc——mm
图5.2.3剪力临界周界示意图
5.2.4斜截面抗剪承载能力
1钢-混组合桥面板,垂直于开孔钢板方向的斜截面抗剪极限承载能力应按下式计算:
g0Vd£0.07fcdwrh0(5.2.4-1)
式中:钢混组合桥面板斜截面上的剪力设计值();
Vd——-N
混凝土的轴心抗压强度设计值();
fcd——MPa
钢混组合桥面板剪力作用范围内的有效肋宽(图)()。
wr——-5.2.4mm
10
图5.2.4剪力作用范围内有效肋宽示意图
条文说明
垂直于开孔钢板方向的斜截面抗剪承载能力是指钢-混组合桥面板截面的整体抗剪能力。
2钢-混组合桥面板,平行于开孔钢板方向的斜截面抗剪极限承载能力应按下式计算:
g0Vd£Vuc+Vus(5.2.4-2)
1.75
式中:V——混凝土的斜截面抗剪承载力设计值,V=fbh;
ucuc1+ltd0
底钢板的斜截面抗剪承载力设计值,
Vus——Vus=0.2fvpbt;
钢混组合桥面板的计算截面的剪跨比,可取,当小于时,取;当
l——-l=a/h0l1.51.5
l大于3时,取3,a取集中荷载作用点至支点截面的距离;
混凝土的轴心抗拉强度设计值();
ftd——MPa
fvp——钢材的塑性抗剪强度设计值,fvp=fy/3(MPa);
b——钢-混组合桥面板的单位宽度(mm)。
条文说明
采用开孔钢板剪力件的钢-混组合桥面板,平行于开孔钢板方向的斜截面抗剪承载力主要由混凝
土和底钢板两部分共同承担,混凝土的抗剪承载力记为Vuc,底钢板的贡献记为Vus,则抗剪承载力可
表达为:
Vu=Vuc+Vus(5.2.4-3)
由试验可知,钢-混组合板中混凝土的开裂模式和钢筋混凝土构件的开裂模式类似,因此Vuc可参
照《混凝土结构设计规范》(GB50010)中斜截面承载力的计算公式。
1.75
V=fbh(5.2.4-4)
uc1+ltd0
式中:l—钢-混组合桥面板的计算截面的剪跨比,可取l=a/h0,当l小于1.5时,取1.5;当l
大于3时,取3,a取集中荷载作用点至支点截面的距离;
在实际抗剪试验测试结果的基础上,发现有20%的底钢板达到钢材的塑性抗剪强度来抵抗竖向剪
力,计算公式为:
Vus=0.2fvpbt(5.2.4-5)
综上,得到计算斜截面抗剪承载力的公式为:
11
1.75
V=fbh+0.2fbt(5.2.4-6)
u1+ltd0vp
5.2.2底钢板连接及连接部计算
1钢-混组合桥面板的底钢板由于运输限制一般分节段制作,当节段间采用高强度螺栓摩擦型连
接时,由螺栓传递的轴力按下式计算:
Nf³max{g0Nd,0.5fyA}(5.2.2-1)
式中:Nf——有螺栓传递的轴力(N);
Nd——由钢底板承受的轴力设计值(N);
fy——钢底板屈服强度(MPa);
A——钢底板截面面积(mm2),不含钢主梁上翼缘范围内部分。
2采用螺栓连接的连接部钢底板等效厚度按下式计算:
b
min(nNvd,0.5fyb)
teq=(5.2.2-2)
fdb
式中:teq——钢底板等效厚度(mm);
n——高强螺栓个数;
b
Nvd——一个高强螺栓抗剪承载力设计值(N);
fy——钢底板屈服强度(MPa);
b——钢底板在连接处的宽度(mm),不含钢主梁上翼缘范围内部分;
fd——钢底板抗拉、抗压强度设计值(MPa)。
3钢-混组合梁抗弯承载力计算时,钢梁与桥面板形成组合截面后,可计入钢底板等效厚度对承
载力的贡献,钢底板参与受力的有效截面宽度及有效截面面积计算应按现行《公路钢结构桥梁设计规
范》(JTGD64)规定执行。
5.3正常使用极限状态计算
5.3.1一般规定
1钢-混组合桥面板的最大正负弯矩截面应进行正常使用极限状态验算。验算的内容应包括钢-
混组合桥面板的底钢板、混凝土板容许拉应力,同时包括底钢板和圆柱头焊钉间的容许剪应力。
2正常使用极限状态的计算,应采用作用频遇组合、作用准永久组合,或作用频遇组合并考虑
作用长期效应的影响。
条文说明
荷载分项系数按现行《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60)执行,取为1.0。
3钢-混组合桥面板正常使用极限状态的计算包括应力、挠度和动力性能。
4按线弹性理论,采用有限元法进行应力、挠度和动力性能计算。长期效应作用下混凝土的弹
12
性模量宜按0.5倍短期效应的弹性模量取值。
条文说明
根据试验研究资料,近似取长期效应作用下混凝土的弹性模量为短期效应时的0.5倍计入徐变效
应。
5.3.2挠度与预拱度
1拱桥的钢-混组合桥面板,其挠度应满足下列规定:
1)主拱、吊索(或立柱)、桥面梁和桥面板在汽车荷载(不计冲击力)作用下的正负挠度绝对值
之和不大于主拱计算跨径的1/800。
2)桥面梁和桥面板在汽车荷载(不计冲击力)作用下的正负挠度绝对值之和不大于吊索(或立柱)
间距的1/1200。
3)桥面板在汽车荷载(不计冲击力)作用下的正负挠度绝对值之和不大于纵梁或横梁间距的
1/1600。
2悬索桥或斜拉桥的钢-混组合桥面板,其挠度规定限值宜满足第1条的规定。
3梁桥的钢-混组合桥面板,其挠度应满足下列要求:
1)桥面梁和桥面板在汽车荷载(不计冲击力)作用下的正负挠度绝对值之和不大于计算跨径的
1/800。
2)桥面板在汽车荷载(不计冲击力)作用下的正负挠度绝对值之和不大于纵梁和横梁间距的
1/1600。
3)钢-混组合桥面板的钢格子梁或钢箱梁,其变形挠度不满足《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T
3650)时,应设置预拱度。计算预拱度应为恒载累积变形、徐变挠度和1/2活载挠度之和。
5.3.3裂缝宽度
1负弯矩区的钢-混组合桥面板,混凝土裂缝宽度不应大于0.20mm,名义拉应力不宜大于
6MPa。
2钢-混组合桥面板负弯矩区段最大裂缝宽度应按下式计算:
sssæc+dsö
Wcr=C1C2C3ç÷(5.3.3-1)
Esè0.36+1.7rteø
式中:Wcr——最大裂缝宽度(mm);
C1——钢筋表面形状系数,对光面钢筋C1=1.40,带肋钢筋C1=1.00;
Ml
C2——长期效应影响系数,C2=1+0.5,其中Nl和Ns分别为按作用准永久组合和作
Ms
用频遇组合计算的弯矩设计值(或轴力设计值);
C3——与构件受力性质有关的系数,取值为1.15;
sss——作用频遇组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋应力(MPa),设置开孔钢板时,应考
虑其影响,按下式计算:
Ms
sss=(5.3.3-2)
0.87(As+Apbl)h0
13
2
As——混凝土板上缘受拉区纵向钢筋的面积(mm);
2
Apbl——受拉区开孔钢板的面积(mm);
c——最外排纵向受拉钢筋的混凝土保护层厚度(mm),当c>50mm时,取50mm;
rte——纵向受拉钢筋的有效配筋率,当rte>0.1时,取rte=0.1;当rte<0.01时,取
rte=0.01。设置开孔钢板时,应为受拉区纵向受拉钢筋和受拉区开孔钢板的配筋率之和,按下式计
算:
As+Apbl
rte=(5.3.3-3)
bh0
ds——纵向受拉钢筋直径(mm),当用不同直径的钢筋时,ds改用换算直径de,
2
ånidi
de=;当设置开孔钢板时,ds改用受拉区纵向钢筋和开孔钢板的等效直径deq,按下式
ånidi
计算:
22
n1ds+n2dpbl
deq=(5.3.3-4)
n1v1ds+n2v2dpbl
n1——受拉区纵向钢筋的换算根数;
n2——单位宽度开孔钢板列数;
dpbl——开孔钢板的换算直径(mm),应按下式计算:
4t0hl
d=(5.3.3-5)
pblp
hl——开孔钢板高度(mm);
t0——开孔钢板厚度(mm);
v1——钢筋的相对黏结特性系数,对光面钢筋v1=1.0,带肋钢筋v1=0.7;
v2——开孔钢板剪力件的相对粘结特性系数,v2=1.0。
3计算钢-混组合梁负弯矩区桥面板底钢板连接部最大裂缝宽度时,钢筋应力计算宜计入桥面板
有效宽度范围内采用螺栓连接的等效钢底板厚度的影响。
5.3.4动力特性
1钢-混组合桥面板的桥面梁整体纵向或横向自振频率宜大于0.1Hz,竖向自振频率宜大于
0.15Hz。
14
2钢-混组合桥面板的自振频率可采用有限元法计算,也可按下式计算:
1
fq=(5.3.4)
0.178w
式中:fq——钢-混组合桥面板的计算自振频率(Hz);
w——永久荷载作用产生的挠度(cm)。
5.4剪力连接件计算
5.4.1圆柱头焊钉连接件的抗剪承载力应按下式计算:
Vsu=min{0.43AsuEcfcd,0.7Asufsu}(5.4.1)
式中:Vsu——单个圆柱头焊钉连接件的抗剪承载力(N);
2
Asu——焊钉杆径的截面面积(mm);
fcd——混凝土轴心抗压强度设计值(MPa);
焊钉材料的抗拉强度最小值()。
fsu——MPa
5.4.2开孔钢板连接件的单孔抗剪承载力计算应按下式计算:
222
Vsu=1.4(dp-ds)fcd+1.2dsfsd(5.4.2)
式中:dp——开孔钢板的圆孔直径(mm);
ds——贯穿钢筋直径(mm);
fcd——混凝土轴心抗压强度设计值(MPa);
fsd——贯穿钢筋抗拉强度设计值(MPa)。
5.4.3槽钢连接件的抗剪承载力计算应按下式计算:
Vsu=0.26(t+0.5tw)lcEcfcd(5.4.3)
式中:t——槽钢翼缘的平均厚度(mm);
tw——槽钢腹板的厚度(mm);
lc——槽钢的长度(mm)。
5.4.4处于混凝土受拉区段的连接件抗剪承载力设计值应乘以折减系数0.9。
15
5.5疲劳计算
5.5.1钢-混组合桥面板的结构构件与连接,应按《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64)相关规定
进行疲劳验算。
5.5.2钢-混组合桥面板采用新型抗剪连接件时,应通过疲劳试验确定钢-混组合桥面板的疲劳特性。
16
6构造要求
6.1一般规定
6.1.1钢-混组合桥面板按构造形式分为加腋型和等厚型两种,按施工工艺分为现浇组合桥面板和预
制组合桥面板,主要构造如下图:
图6.1.1加腋型及等厚型组合桥面板
6.1.2钢-混组合桥面板的加腋倾斜度宜取1:3~1:5,加腋厚度宜取100mm,此时在计算时将
加腋面积计入桥面板面积,如果加腋倾斜度为陡于1:3时,则计算时按1:3考虑桥面板的有效厚度,
然后采用如下图方式计算加腋有效厚度。
图6.1.2加腋构造示意图
6.1.3钢-混组合桥面板厚度根据跨径大小选择,按下式计算结果和160mm中取较大值。
(6.1.3)
式中:——钢-混组合桥面板厚度(含底钢ℎ板=厚2)5 (+m1m1)0;
ℎ——桥面板跨径(m),如下图。
图6.1.3桥面板跨径示意图
6.1.4钢-混组合桥面的跨径不宜大于10m,其悬臂长度与跨径之比宜≤0.4,当悬臂长度超过
2.5~3m时,宜设置支撑加劲梁(肋)或斜撑以加强悬挑刚度。
6.2钢底板
6.2.1钢-混组合桥面板钢底板的厚度宜为6~10mm。
17
6.2.2桥面板的跨径方向宜选择钢板的压延方向,跨径方向宜采用整块钢板,钢底板非受力方向的分
块宜视钢板出厂时的尺寸及预制件运输条件决定,一般≤3.5m。
6.2.3钢底板跨径方向与主梁顶翼缘连接应根据受力需求采用焊接、栓接或铆钉连接。选用栓接时其
构造要求按《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ82)相关条款执行。
图6.2.3钢底板与主梁翼缘连接示意图
6.2.4钢底板在桥面板非跨径方向连接可采用焊缝连接、高强螺栓或铆钉连接。在组合梁正弯矩区段,
底钢板在桥面板非跨径方向的连接强度应不小于施工过程中底钢板受力需求;在负弯矩区段,底钢板
在桥面板非跨径方向的连接强度应不小于承载能力极限状态下底钢板受力需求。
图6.2.4钢底板连接示意图
6.3剪力连接件
6.3.1开孔钢板连接件应符合下列构造要求:
1开孔钢板应沿组合桥面板的跨径方向设置。
2开孔钢板厚度不宜小于10mm。高度宜低于混凝土面板顶面不小于25mm,其间距不宜小
于开孔板高度的3倍,且最大值不应超过50cm,一般取值30-45cm。
3开孔钢板的开孔直径宜为5~6cm,不宜小于贯穿钢筋与最大骨料粒径之和。开孔距顶面的距
离不宜小于2cm。
图6.3.1开孔大小及位置
4开孔钢板的开孔最小中心间距应符合下列规定:
fvdt(l-dp)≥Vsu(6.3.1)
式中:t——开孔板的钢板厚度(mm);
dp——圆孔直径(mm);
18
fvd——开孔钢板抗剪强度设计值(MPa);
Vsu——开孔板连接件的单孔抗剪承载力(N)。
5开孔板与底板连接宜采用连续角焊缝或间断错位双面焊缝,焊脚高度宜>6mm。
6开孔板连接件开孔内应设置贯穿钢筋,宜置于开孔中心位置,直径不宜小于12mm,应采用
螺纹钢筋。
7在钢-混组合梁的负弯矩处钢-混组合桥面板的抗剪连接件可采用倒T形开孔钢板形式以加强
局部受力。
6.3.2圆柱头焊钉连接件应符合下列构造要求:
1焊钉连接件的间距宜为15~30cm,当该间距布置的连接件不能满足抗剪要求时,宜加密错位
布置增加连接件数量,连接件错位布置应符合下图规定:
图6.3.2焊钉布置示意
2焊钉连接件的混凝土保护层厚度不宜小于25mm。
6.4钢筋
6.4.1钢-混组合桥面板顶层应设置纵横双层钢筋网,钢筋直径不宜小于12mm。
6.4.2钢-混组合桥面板垂直于开孔钢板方向的底层钢筋应穿过开孔钢板的开孔。
6.4.3钢-混组合桥面板在负弯矩区受拉钢筋长度应布置在负弯矩区以外,在同一截面截断的受拉钢
筋面积占受拉钢筋总面积的百分数不宜超过50%。
6.4.4在负弯矩区段,宜设置弯起钢筋,其构造应符合下图的规定。
19
图6.4.4加腋处钢筋弯起钢筋示意
6.4.5钢-混组合桥面板在负弯矩区的纵向钢筋,应伸过主梁的支承处,并留有足够的锚固长度或弯
钩。
6.4.6钢筋中心间距应在100mm~300mm之间,主筋间距不宜超过混凝土面板厚度。
6.4.7钢-混组合桥面板集中荷载作用区域和施工预留孔的周围,应设置分布钢筋网,钢筋直径
8~12mm,间距≤10cm。
6.4.8斜交钢-混组合桥面板的上层钢筋配置要求宜按现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设
计规范》(JTG3362)要求执行。
6.4.9钢筋接头位置应尽可能避开受力较大截面,不同接头位置轴向间距应不小于25倍钢筋直径。
6.4.10钢筋连接可用搭接、机械连接或焊接,钢筋焊拉接头宜采用闪光对焊。当对焊条件不具备时
也可以采用电弧焊,此时应采用双面焊缝,焊缝长不小于5倍钢筋直径。
6.5混凝土
6.5.1钢-混组合桥面板的混凝土强度等级宜≥C40,混凝土的粗骨料的量大粒径不应超过开孔钢板
连接件孔径的1/4。
6.5.2为减小钢-混组合桥面板的混凝土的收缩效应,建议钢-混组合桥面板采用微膨胀混凝土或补偿
收缩混凝土,出于补偿混凝土初期收缩效应的目的,混凝土膨胀剂用量控制为20~30kg/m3为宜。
20
7耐久性设计
7.1一般规定
7.1.1钢-混组合桥面板应进行完整的桥面排水设计,桥面板顶层宜设置有效的防水层。
7.1.2钢-混组合桥面板的混凝土抗渗等级宜≥W8级。
7.1.3根据环境条件,桥面板顶层钢筋保护层厚宜≥30mm。
7.1.4为保证建设及运营过程中水害情况能及时发现,宜于横断面横坡低端侧钢板与底钢板连接处设
置圆孔,兼作混凝土施工期的排水孔及运营期桥面板的检查孔,如果单向横坡或是行车道上设置永久
隔离墩时,宜于隔离墩标高较高侧及较低侧的桥面板加腋上方设置圆孔;圆孔顺桥向间距宜于每块底
钢板至少设置1孔,孔径φ20-30mm。
图7.1.4检查孔布置示意图
7.1.5钢-混组合桥面板采用非耐候钢材时,所有外露钢结构均应根据桥位处环境条件采用长效防腐
体系,并满足相关标准。
21
8施工
8.1一般规定
8.1.1钢-混组合桥面板的施工须结合设计文件和规范,实现设计意图,满足工程质量与安全。
8.1.2施工前应根据钢-混组合桥面板结构形式、构造特点和受力特性、施工条件,编制合理的运输
安装施工组织设计、专项施工技术方案、检测检验规程,防止底钢板变形和桥面板开裂。
8.1.3材料应有材料生产厂家的质量证明文件。钢材、焊接材料、高强螺栓、圆柱头焊钉和涂装材料
应按相关规范的规定进行抽样复验,复验合格后方可使用,使用过程中加强对材料的保管。
8.1.4焊接人员和无损检测人员应持证上岗,实际操作应与岗位资格相符。
8.1.5钢-混组合桥面板的底钢板涂装材料应具有良好的附着性、耐蚀性,具有出厂合格证和检验资
料,并符合耐久性要求。
8.1.6钢-混组合桥面板与主梁连接处应做好防、排水。
8.2钢结构
8.2.1本节适用钢底板下料、焊接;开孔钢板、焊钉、型钢、钢筋格构等连接件的加工、焊接、安装。
其材料和工艺除应满足设计和本节相关要求外,尚应满足现行《电弧柱焊用圆柱头焊钉》(GB/T
10433)、《钢结构焊接规范》(GB50661)的相关要求。
8.2.2底钢板宜在工厂成型和焊接,宜采用CO2气体保护焊,钢底板之间焊接前应对其平面进行准
确的测量放样;所有抗剪连接安装前应时行外观检查、外观应平整、无裂缝、毛刺、凹坑、变形等缺
陷。
8.2.3钢-混组合桥面板的钢底板,其下料、加工、制造、运输、安装等工艺和质量控制应满足相关
规范要求。
8.2.4钢底板属于薄板系列,钢材出厂为卷材,下料前应对其进行展平,其单块钢底板的平整度应≤
1mm/m。钢板下料应采用激光、等离子或火焰切割下料。过渡坡口应采用铣边机或在内场利用半自动
切割机进行加工,焊接坡口应在专用平台上切割完成。
8.2.5号料严格按套料图进行。钢板起吊转运应采用专用吊具起吊,保证钢板及下料后零件的平整度。
8.2.6应设计合理的焊接顺序,将焊接产生的变形控制在最小范围,在施焊过程中严加控制。
8.2.7钢底板加工时,其侧板、加腋的弯折宜用冷弯或热矫的方式加工,冷弯时环境温度不宜低于
-5℃,且内侧半径不应小于15t;热矫时温度宜控制在600~800℃。
8.2.8开孔钢板采取单独装配、焊接、矫正,合格后再与钢底板点焊装配。
8.2.9钢底板和开孔钢板的装配应满足下列要求:
1钢底板和开孔钢板应设置10~15mm的反变形(开孔板连接件孔径允许偏差≤±0.7mm,
孔位允许偏差为≤±1mm);
2应采用先焊外表面焊缝,内侧焊缝用电弧气刨清根后再焊接的焊接顺序;
3开孔钢板的焊接可采用间断错位双面焊缝,其构造应符合下图的规定。
4贯穿钢筋安装及定位宜居孔中布置,并严禁与开孔板焊接。
22
图8.2.9开孔钢板与钢底板间断错位双面焊缝构造(单位:cm)
条文说明
由于底钢板和带孔钢板较薄,加工、制造和焊接时变形较大,因此,应在应在施焊中采取合理的
施焊步骤,控制施焊中钢底板变形。加劲肋连接件宜在工厂成型和焊接,宜采用CO2气体保护焊,型钢和
焊钉,安装前应对其平面位置进行准确的测量放样,连接件安装前应进行外观检查,外观应平整,无裂缝、
倒刺、凹坑、变形等缺陷。
8.2.10钢底板与开孔钢板、栓钉加工和组装焊接成构件,并经检查合格后,才能与钢格子梁或钢箱
梁组装成主梁。
条文说明
为了保持底钢板与其上混凝土板的附着力,对底钢板上表面作上述规定,对底钢板应进行预处理。
8.2.11焊钉端头与圆柱头部不得有锈或污物,严重锈蚀的不得使用,受潮瓷环必须烘干后方可使用。
焊钉连接件要采取合理的焊接次序,宜先内排后外排逐排焊接,同一排焊钉焊接时应间隔进行,
300mm范围内的焊钉不应同时焊接。
8.2.12底钢板在组装完成后应进行防腐涂装,其防腐涂装体系应按设计文件要求执行,涂装还应满
足以下要求:
1底钢板与混凝土接触的上表面可采用无机高浓度亚铅末涂料进行涂装。
2底钢板与主梁上翼连接后,其连接部分二次涂装应与主梁涂装体系一致。
3底钢板之间的工地连接所使用的连接板顶面与底面的涂装应与钢底板的顶面与底面涂装一
致。
4底钢板选用耐候钢时,可不进行涂装。
8.2.12混凝土浇筑前,应清除底钢板上表面的垃圾、杂物。
8.3底钢板的运输及安装
8.3.1底钢板的运输应采专用平板运输车辆,在运输过程中应设置专用胎架,并绳索将其与胎架固定,
防止运输过程中产生变形。
8.3.2底钢板宜采用四点吊装,可设置专用吊耳或利用开孔钢板作吊耳,利用开孔钢板开孔吊耳时,
应根据吊重验算吊点强度。
8.3.3底钢板运输及安装过程就对连接件采取保护措施,以防止其变形。
8.3.4底钢板与钢主梁翼缘及底钢板之间采用高强螺栓连接的,其要求按《钢结构高强度螺栓连接技
术规程》(JGJ80)相关要求执行。
8.4混凝土
8.4.1混凝土浇筑前,应清除底钢板上表面的垃圾、杂物。
8.4.2钢-混组合桥面板的混凝土输送可采用泵车或罐车的方式完成。
8.4.3钢-混组合桥面板的周边应设置专用模板,模板上的钢筋预留孔和模板与底钢板的缝隙宜设置
堵头封闭。
8.4.4混凝土浇筑前应当根据桥梁形式与规模、混凝土设备的生产能力、设备的搬运时间等因素确定
每天的施工面积,且混凝土的浇筑顺序以减少主梁的次内力及减少对已完成桥面板产生不利影响为原
则。
8.4.5混凝土浇筑时应防止直射阳光或风等造成底钢板及钢筋温度发生较大变化,在夏季施工时,应
对钢底板进行覆盖,冬季施工时应采用措施保持底钢板温度,防止混凝土冻结。
8.4.6确定混凝土浇筑工艺时,应避免振捣混凝土对已初凝的混凝土产生不利影响。
23
8.4.7钢-混组合桥面板的混凝土整平后,严禁抹平、收光,及时覆盖厚型塑料薄膜养护。
8.4.8在混凝土强度达到85%设计强度
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