DB13-T 5315-2020 钢-混凝土组合桥面板设计与施工规范

ICS93.040DB13河北省市场监督管理局发布IDB13/T5315—2020前言 12规范性引用文件 13术语和定义 1 2 26结构计算 37构造要求 88施工 9质量验收 DB13/T5315—2020本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由河北省交通运输厅提出。本文件起草单位：河北省交通规划设计院、东南大学、邢台路桥建设总公司。本文件主要起草人：王国清、何勇海、万水、朱冀军、雷伟、闫涛、李志聪、刘桂满、张磊、宋涛、朱万勇、张钰伯、纪强、苏立超、高海涛、韩瑞东、李宁、崔志永、任宇扬、李会新、张莹、朱中华、丁鹏飞、安伟胜、田泽宇、陈晓红、高飞、彭姚。DB13/T5315—20201钢-混凝土组合桥面板设计与施工规程本文件规定了钢-混凝土组合桥面板设计与施工技术的术语和定义、符号、材料、构造要求、结构计算、施工、质量验收等。本文件适用于各等级公路钢混组合梁桥采用的钢-混凝土组合桥面板。城市道路桥梁可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T700碳素结构钢GB/T714桥梁用结构钢GB/T1591低合金高强度结构钢GB/T10433电弧螺柱焊用圆柱头焊钉GB/T39147混凝土用钢纤维GB50010混凝土结构设计规范GB50017钢结构设计标准GB50204混凝土结构工程施工质量验收规范GB50205钢结构工程施工质量验收规范GB50661钢结构焊接规范GB50917钢-混凝土组合桥梁设计规范JTG2120公路工程结构可靠性设计统一标准JTG3362公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD60公路桥涵设计通用规范JTGD62公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD64公路钢结构桥梁设计规范JTG/TD64-01公路钢混组合桥梁设计与施工规范JTGF80/1公路工程质量检验评定标准JTG/TF10公路桥涵施工技术规范JT/T722公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件Q/CR9211铁路钢桥制造规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1DB13/T5315—20202钢-混凝土组合桥面板steel-concretecompositebridgedeck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。3.2带孔加劲钢板剪力键shearbondofsteelplatewithholes将带孔加劲钢板作为加劲肋焊接在平直底钢板上，作为底钢板与混凝土之间的抗剪连接件。3.3栓钉剪力键boltshearkey将栓钉按一定技术要求焊接在底钢板上，承受底钢板与混凝土之间的纵向水平剪力和相对滑移，实现共同工作的剪力键。3.4混合剪力键hybridshearkey将带孔加劲钢板剪力键和栓钉剪力键，按照一定技术要求焊接在底钢板上，并埋设在混凝土中的剪力键。4总则4.1为了规范钢混组合桥面板的设计、制造、施工与质量验收，提高桥面板的耐久性能，特制订本文件。4.2本文件的设计原则应符合JTG2120规定。4.3本文件采用的设计基准期为100年。4.4钢混组合桥面板可用于钢板梁、钢箱梁、钢格子梁的桥面板。4.5钢混组合桥面板应根据主体结构所处的环境条件和设计使用年限要求进行耐久性设计，且应符合现行国家标准及行业标准的有关规定。5材料5.1混凝土5.1.1混凝土的材料参数应按JTGD62的有关规定执行。5.1.2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C30。5.1.3钢混组合桥面板应采用低收缩钢纤维混凝土，钢纤维掺量35kg/m3～60kg/m3。5.2钢材5.2.1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。5.2.2钢混组合桥面板用的钢材宜采用质量等级C级或以上级别的碳素结构钢、低合金高强度结构钢或桥梁用结构钢，其质量要求应符合GB/T700、GB/T1591和GB/T714的规定，钢材的强度设计值和物理特性指标按GB50917规定执行。5.2.3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。5.2.4焊缝强度设计值应按GB50017规定执行。5.2.5栓钉连接件的材料应符合GB/T10433的规定。5.3普通钢筋DB13/T5315—20203应按JTG3362的规定采用。5.4钢纤维应按GB/T39147的规定采用。6结构计算6.1一般规定6.1.1根据边界约束条件，钢混组合桥面板应按单向或双向连续桥面板进行设计和计算。6.1.2钢混组合桥面板的底钢板应与混凝土共同工作，不应发生相对滑移或剪切破坏。6.1.3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JTGD60执行。6.1.4钢混组合桥面板结构设计规定按JTG3362执行。6.1.5钢混组合桥面板的钢结构稳定性验算按JTGD64执行。6.1.6钢混组合桥面板的剪力件设计按JTG/TD64-01执行。6.1.7钢混组合桥面板收缩徐变效应计算时，收缩系数取值宜为普通混凝土收缩系数的0.4倍，徐变系数取值宜为普通混凝土徐变系数的0.5倍。6.1.8汽车荷载（不计冲击力）和人群荷载频遇组合在钢混组合桥面跨中产生的最大挠度不应超过计算跨径的1/600，在悬臂端产生的最大挠度不应超过计算跨径的1/300。6.2强度计算6.2.1抗弯承载能力计算6.2.1.1正弯矩区钢混组合桥面板正弯矩区钢混组合桥面板，当时，中心轴位于钢混组合桥面板的混凝土部分（图1），其抗弯承载能力应按式（1）计算： 混凝土板的受压区高度xc应按式（3）计算：fabt=fabxc+faAS.............................................（3）式中：Yo—桥梁结构的重要性系数，取1.1；M—弯矩设计值（N²mmfa—钢材抗拉（或抗压）强度设计值（MPafea—混凝土的轴心抗压强度设计值（MPaDB13/T5315—20204fsa—普通钢筋抗拉（或抗压）强度设计值（MPaA5—混凝土板上缘钢筋的截面面积（mm2）；as—受压区钢筋合力点到混凝土板上缘距离（mmb—钢混组合桥面板的单位宽度（mmt—底钢板的厚度（mmhc—混凝土板的厚度（mmho—截面有效高度（mm）。图1正弯矩截面抗弯承载能力计算图示（中性轴位于混凝土）正弯矩区钢混组合桥面板，当fabt>fabh。+fszA5时，中心轴位于钢混组合桥面板的底钢板部分（图2），其抗弯承载能力应按式（4）计算： （4） 底钢板的受压区高度xs应按式（6）计算：fab(t-x:)=fabhc+faA+fabxs 图2正弯矩截面抗弯承载能力计算图示（中性轴位于底钢板）6.2.1.2负弯矩区钢混组合桥面板负弯矩区钢混组合桥面板，当faA;2fabt时，中心轴位于钢混组合桥面板的混凝土部分（图3其抗弯承载能力应按式（7）计算：DB13/T5315—20205 （7）混凝土板的受压区高度xc应按式（8）计算：faAS=fabxc+fabt....................................................（8）图3负弯矩截面抗弯承载能力计算图示（中性轴位于混凝土）负弯矩区钢混组合桥面板，当faA;<fabt时，中心轴位于钢混组合桥面板的底钢板部分（图4其抗弯承载能力应按式（9）计算： （9）底钢板的受压区高度应按式（10）计算：图4负弯矩截面抗弯承载能力计算图示（中性轴位于底钢板）6.2.2抗冲切承载能力计算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式（11）计算：YFia三0.6facphc..........................................................（11）GP=2rhic+2ac+2bc+8hif..............................................（12）DB13/T5315—20206Fia—钢混组合桥面板的冲切力设计值（N）；fa—混凝土的轴心抗拉强度设计值（MPaCy—临界周界长度（图5mmac—荷载长度（mm）；bc—荷载宽度（mm）。图5剪力临界周界示意图6.2.3斜截面承载能力计算6.2.3.1钢混组合桥面板垂直于带孔加劲钢板方向的斜截面抗剪极限承载能力应按式（13）计算：vnva≤0.07fawho 式中：va—钢混组合桥面板斜截面上的剪力设计值（Nfca—混凝土的轴心抗压强度设计值（MPa—钢混组合桥面板剪力作用范围内的有效肋宽（图6mm）。图6剪力作用范围内有效肋宽示意图6.2.3.2钢混组合桥面板平行于带孔加劲钢板方向的斜截面抗剪极限承载能力应按式（14）计算：…………DB13/T5315—20207式中：—底钢板的斜截面抗剪承载力设计值，Zs=0.2fipbt；—钢混组合桥面板的计算截面的剪跨比，可取d=a/ho，当小于1.5时，取1.5；当大于3时，取3，a取集中荷载作用点至支点截面的距离；fa—混凝土的轴心抗拉强度设计值（MPaip—钢材的塑性抗剪强度设计值（MPafi=f/3；b—钢混组合桥面板的单位宽度（mm）。 （15）由试验可知，钢-混凝土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，因此可参照GB50010中斜截面承载力的计算公式： （16）式中：—计算截面的剪跨比，可取入=afh,，当小于1.5时，取1.5；当大于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： 综上，得到计算斜截面抗剪承载力的公式为： （18）6.3裂缝宽度验算6.3.1负弯矩区的钢混组合桥面板，配筋率应大于1.3%，钢筋应力不低于120MPa。6.3.2钢混组合桥面板负弯矩区段最大裂缝宽度应按式（19）计算：………（19）式中："rx—最大裂缝宽度（mmCz—钢筋表面形状系数，对光面钢筋cz=1.4，带肋钢筋cz=0.8；DB13/T5315—20208—作用（或荷载）长期效应影响系数其中和NS分别为按荷载长期效应组合和短期效应组合计算的内力值（弯矩或轴向力）；C3—与构件受力性质有关的系数，取值为1.15；Oss—荷载短期效应组合下负弯矩纵向钢筋应力（MPa）；P。—混凝土板上缘受拉区纵向受拉钢筋和受拉区带孔加劲钢板的配筋率之和，应按式（20）计算：………………（20）式中：A:—混凝土板上缘受拉区纵向钢筋的面积（mm2—受拉区带孔加劲钢板的面积（mm2）；dsz—受拉区纵向钢筋和带孔加劲钢板的等效直径（mm应按式（21）计算：…………（21）式中：—受拉区纵向钢筋的换算根数；—单位宽度带孔加劲钢板列数；ds—受拉区纵向钢筋的直径（mmdpbi—带孔加劲钢板的换算直径（mm应按式（22）计算：…………………（22）式中：hz—带孔加劲钢板高度（mmto—带孔加劲钢板厚度（mma—钢筋的相对黏结特性系数，对光面钢筋u=1.0，带肋钢筋=0.7；—带孔加劲钢板剪力键的相对黏结特性系数，Uz=1.0。6.3.3钢混组合桥面板负弯矩区的纵向受拉钢筋应力σss应按式（23）计算：………………（23）DB13/T5315—20209MS—按荷载短期效应组合计算的弯矩设计值（N²mm）。7构造要求7.1一般规定7.1.1钢混组合桥面板承托处的构造示意如图7所示。图7钢混组合桥面板承托处的构造示意图L2—承托顶的宽度；L1—承托底的宽度；ht—承托截面总高度；hc1—承托高度；h—钢混组合桥面板标准截面总厚度7.1.2钢混组合桥面板最小板厚：取公式（24）计算结果和160mm中的较大值。hc=25L+110………………（24）hc—为包括底钢板的桥面板最小厚度（mm）；L—为板跨径（m）。7.1.3钢混组合桥面板跨径不宜大于10m，跨径间距与悬臂长度比宜在1:0.4以下。悬臂长度大于2.5m～3.0m时，宜设置小纵梁和斜撑。7.1.4钢混组合桥面板应与钢板梁、钢格子梁或钢箱梁主受力方向锚固连接。7.2底钢板与剪力键7.2.1钢混组合桥面板底钢板厚度不应小于6mm。7.2.2钢混组合桥面板的疲劳计算应满足下列要求。底钢板与纵横钢梁的焊脚至钢梁边缘的距离宜为10mm～15mm。承托处底钢板折角宜为40°~50°。7.2.3钢混组合桥面板带孔加劲钢板的开孔直径宜为5cm～6cm，开孔中心间距宜为12cm～15cm，开孔距顶面的距离不宜小于2cm。其构造应符合图8的规定。7.2.4带孔加劲钢板与底钢板的连接宜采用连续角焊缝或间断错位双面焊缝（图9），焊脚高度宜大DB13/T5315—2020图8带孔加劲钢板构造图（cm）图9底钢板与纵横梁的焊接示意7.2.5带孔加劲钢板间的间距宜为35cm～45cm。带孔加劲钢板的方向应与钢板梁、钢格子梁或钢箱梁的构造相匹配。7.2.6带孔加劲钢板的混凝土保护层厚度不应小于25mm。7.2.7栓钉剪力键的间距宜为15cm～30cm，当该间距布置的剪力键不能满足抗剪要求时，宜加密错位布置增加剪力键数量，剪力键错位布置应符合图10的规定。图10剪力键加密错位布置示意图7.2.8栓钉剪力键的混凝土保护层厚度不应小于25mm。7.3钢筋7.3.1钢混组合桥面板应设置纵横双层钢筋网，钢筋直径不应小于16mm。7.3.2钢混组合桥面板垂直于带孔加劲钢板方向的底层钢筋应穿过带孔加劲钢板的开孔，其钢筋直径宜为开孔直径的1/4。7.3.3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%。7.3.4在负弯矩区段，宜设置弯起钢筋，其构造应符合图11的规定。DB13/T5315—2020（b）平面（未示意带孔加劲钢板和负弯矩纵向钢筋）图11负弯矩区段弯起钢筋的构造7.3.5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。7.3.6开孔钢板内贯穿钢筋安装及定位宜居中布置，并严禁与开孔板焊接，贯穿钢筋直径不宜小于8施工8.1钢结构8.1.1支撑钢混组合桥面板的钢板梁、钢格子梁或钢箱梁，其下料、加工、制造、运输、安装等工艺和质量控制应满足JTG/TF10及Q/CR9211规定。8.1.2钢混组合桥面板的底钢板和带孔加劲钢板，原材料的规格、材质、强度等级和检查验收应满足相关规范要求，且必须编制用于指导制作、装配、焊接工艺的文件。8.1.3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。8.1.4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。8.1.5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，并在施焊过程中严加控制。8.1.6底钢板加工时，先对底钢板长度方向用折边机按设计尺寸要求冷加工折边到位，宽度方向的折边独立下料，并与已折边的钢板进行装配，点焊折边的四角对接缝。8.1.7带孔加劲钢板采取单独装配、焊接、矫正，合格后再与底钢板点焊装配。DB13/T5315—20208.1.8底钢板和带孔加劲钢板的装配应满足下列要求：a)板和带孔加劲钢板应设置10mm～15mm的反变形。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；b)带孔加劲钢板的焊接可采用间断错位双面焊缝，其构造应符合图12的规定。a）侧立面