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文檔簡介

1、目 錄1 總則12 作用22.1 作用及其組合22.2 設計中必須重點考慮的幾個作用23 持久狀況承載能力極限狀態計算43.1 永久作用內力的計算43.2 主梁正截面承載能力極限狀態計算43.3 主梁斜截面承載能力極限狀態計算43.4 箱梁的剪力滯效應44 持久狀況正常使用極限狀態計算54.1 抗裂驗算54.2 撓度的計算與控制64.3 計算參數的取用85 持久狀況和短暫狀況構件的應力計算95.1 正截面應力計算與控制95.2 主拉應力計算與控制95.3 箱梁橫向計算105.4 必要時進行有效預應力不足的敏感性分析116 構造及施工措施126.1 箱梁一般構造尺寸的規定126.2 墩身一般構造

2、尺寸的規定136.3 普通鋼筋的構造要求156.4 預應力的構造要求176.5 施工措施186.6 其他方面217 條文說明23附件152附件2571 總則1.1 目的為避免大跨徑預應力混凝土連續剛構橋在運營期出現跨中下撓、腹板斜裂縫、底板裂縫等病害,特制定本指南。在制訂時,充分吸取了現有大跨徑混凝土連續剛構存在的跨中下撓、腹板斜裂縫、底板裂縫等病害教訓,從而提出主梁的一些應力控制指標,以及改進缺陷的一些經驗措施,作為公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)的補充。1.2 適用范圍本指南適用于新的大跨徑、變截面、預應力混凝土連續剛構橋的設計,有關舊橋加固設計見大跨徑

3、預應力混凝土連續剛構加固指南。2 作用2.1 作用及其組合按照公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)中的相關條款進行。2.2 設計中必須重點考慮的幾個作用結構自重和預應力考慮結構自重和預應力時,宜計入施工規范容許范圍內的誤差對結構的影響。 活載活載按照公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)取用。在整體縱向計算時,宜考慮偏載的影響;在進行局部及橫橋向計算時,除了考慮沖擊外,建議根據業主的要求,計入適當的活載超載。溫度溫度荷載是結構受力的重要組成部分之一。縱向計算時溫度按照公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)取用,計算結構的均勻升溫或降溫,以及溫度梯度引起的內力;橫

4、向計算時,宜計算箱室內外5的溫差(見圖2.2),必要時建議對結構進行空間應力分析。圖2.2 徐變建議充分估計混凝土收縮徐變對結構的影響。在有條件時,原則上宜進行混凝土的徐變試驗,按照試驗得出的徐變系數和終極值進行徐變計算;沒有試驗數據時,建議徐變按照以下三種計算結果中的較大徐變效應作為徐變對結構的影響,前兩種徐變計算方法是分別采用不同的徐變系數和徐變終極值,第一種取徐變系數0.0021,終極值k=2.5,第二種取徐變系數0.021,終極值k=2.0,第三種徐變計算方法采用現行規范中相對潮濕度。構件調整力構件調整力通常包括以下兩種:連續剛構在主跨合攏前,根據需要在兩懸臂端用水平千斤頂互施水平頂推

5、力,以調整主跨及雙壁墩身的內力,設計時宜計入調整力對結構的影響。連續剛構在邊跨梁處于懸臂狀態時,在懸臂端施加豎直荷載,于邊跨合攏后卸除,以調整雙壁墩身內力,設計時也宜計入其影響。3 持久狀況承載能力極限狀態計算3.1 永久作用內力的計算計入施工規范允許的誤差對結構內力的影響,同時考慮此部分誤差引起的收縮徐變內力的變化。要按懸臂施工的步驟,逐步驟計算內力并累加,并計入收縮徐變影響,形成永久作用內力。不應按橋梁形成時的圖式一次性地計算內力,以避免根部負彎矩偏小現象的產生。3.2 主梁正截面承載能力極限狀態計算主梁的正截面承載能力計算按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D60-20

6、04)中的相關條款進行。3.3 主梁斜截面承載能力極限狀態計算主梁的斜截面抗剪承載能力按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D60-2004)中的相關條款進行計算。3.4 箱梁的剪力滯效應宜考慮箱梁剪力滯效應對于結構正應力的影響,控制結構的最大正應力在規范容許值之內。另外在驗算截面強度時也宜考慮剪力滯效應,對截面寬度進行折減來計算截面強度。4 持久狀況正常使用極限狀態計算4.1 抗裂驗算4.1.1 正截面抗裂預應力混凝土連續剛構橋按照全預應力混凝土構件進行抗裂驗算,驗算正截面拉應力,即在作用(或荷載)短期效應組合下 ()式中在作用(或荷載)短期效應組合下構件抗裂驗算邊緣混凝土的

7、法向拉應力,按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)中的公式(-1)計算;扣除全部預應力損失后的預加力在構件抗裂驗算邊緣產生的混凝土預應力,按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)中條計算。4.1.2 斜截面抗裂.1預應力混凝土連續剛構橋按照全預應力混凝土構件進行斜截面抗裂驗算,驗算斜截面的主拉應力,即在作用(或荷載)短期效應組合下 (.1)式中由作用(或荷載)短期效應組合和預加力產生的混凝土主拉應力,按照本指南4.1.2.2條規定計算;混凝土的抗拉強度標準值,按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范( JTG D62-200

8、4)表采用。.2計算預應力混凝土受彎構件由作用(或荷載)短期效應組合和預加力產生的混凝土主拉應力時,應按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范( JTG D62-2004)的6.3.3條計算,但規范的(6.3.3-3)式中的應按照下式計算。 (4.1.2.2)上式中cy2箱梁自重在腹板產生的應力;cy3箱梁室內外溫差在腹板產生的應力;cy4活載在箱梁腹板產生的應力;cy5張拉箱梁頂板橫向預應力在腹板產生的應力;cy6底板縱向預應力的徑向力對腹板產生的應力。按照(4.1.2.2)公式分別計算腹板內、外側cy值,取不利的數值作為公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范( JTG D62-200

9、4)(6.3.3-1)的中cy來計算腹板的主拉應力。 在同一截面上豎向預應力鋼筋的肢數;豎向預應力鋼筋扣除全部預應力損失后的有效預應力;單肢豎向預應力鋼筋的截面面積;豎向預應力鋼筋的間距;計算主應力點處構件腹板的寬度。注:對于公式(.2)中的、 、 、,當為壓應力時以正號帶入,當為拉應力時以負號帶入。4.2 撓度的計算與控制大跨徑連續剛構橋下撓是較普遍的病害,建議在設計階段作主梁的撓度控制設計,撓度控制設計指結構在永久作用下主跨跨中的撓度控制設計。4.2.1 主梁的主跨跨中在自重、二期荷載、預應力等除混凝土收縮徐變以外的永久作用下的下撓值盡可能小,最大值宜L/4000(L為連續剛構橋主跨跨徑)

10、公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)對于大跨徑連續剛構橋的跨中下撓沒有作設計要求,本指南提出的撓度設計作為規范的補充。4.2.2 建議考慮自重施工誤差對結構撓度的影響.1建議設計中考慮施工規范容許范圍內的自重施工誤差對結構撓度的影響,包括結構自重誤差5%,鋪裝層超厚L/7000(L為主跨跨徑),但不得小于2cm,同時考慮施工誤差對混凝土收縮徐變撓度的影響。.2建議設計中對于施工規范容許范圍外的誤差,能夠采取措施予以補救,比如設置體外預應力等。4.2.3 宜考慮鋼絞線誤差對于結構撓度的影響。.1建議分析全部縱向預應力誤差6%對結構彈性撓度的影響,同時分析此項誤差對

11、混凝土收縮徐變撓度的影響。.2從工藝上保證有效預應力值。4.2.4 應充分估計混凝土收縮徐變對結構撓度的影響混凝土收縮、徐變對于結構的影響較大、而且復雜不定,建議充分估計混凝土收縮徐變對結構的不利影響。4.2.5 宜考慮活載對于結構徐變撓度的影響。徐變撓度只對永久作用而言。但在繁忙交通的路段上,橋上車流日夜不斷,部分活載也實際成了永久作用,也會產生徐變撓度,導致下撓增大。設計時宜考慮部分活載對結構徐變撓度的影響。4.3 計算參數的取用計算參數的取值宜合理,尤其對于預應力筋與管道之間的摩擦系數取值應慎重,施工前應作預應力損失試驗,確定預應力筋與管道壁之間的摩擦系數取值。5 持久狀況和短暫狀況構件

12、的應力計算5.1 正截面應力計算與控制 在運營階段,主梁宜按照全預應力混凝土構件設計,考慮最不利荷載效應后,跨中下緣應有適量的壓應力儲備,跨中下緣壓應力宜(1+L/100)MPa(L為主跨跨徑,單位:m)。最不利荷載效應指按照公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)中的荷載組合內容,取荷載標準值進行最不利組合。5.1.2 分析主梁跨中正應力儲備時,建議充分估計混凝土收縮徐變的影響。5.1.3 進行正截面應力計算時,除考慮結構尺寸、施工荷載和規范規定的各種荷載外,建議考慮施工規范容許范圍內的施工誤差對結構應力的影響。5.1.4 在計算中考慮箱梁剪力滯的影響5.2 主拉應力計算與控制 腹板

13、主拉應力位置的確定各截面腹板最大主拉應力有可能位于腹板中性軸、腹板上倒角下緣或腹板下倒角上緣,建議計算出其最大值,以免遺漏。 腹板主拉應力計算.1 計算預應力混凝土受彎構件由作用(或荷載)標準值效應組合和預加力產生的混凝土主拉應力時,按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)的條計算,但規范的(6.3.3-3)式中的應按照本指南(4.1.2.2)公式計算。.2 計算豎向預應力鋼筋的有效預應力時,建議考慮豎向預應力由于彈性壓縮、混凝土收縮徐變、錨具回縮等因素產生的豎向預應力的損失。 腹板主拉應力控制值的確定考慮中的各項因素后,按照荷載標準值進行最不利組合后,計算出的

14、主梁最大主拉應力宜滿足下列規定: ()混凝土的抗拉強度標準值。5.3 箱梁橫向計算 橫向分析是大跨徑連續剛構橋的一個重要環節,建議判斷整個橋跨范圍內的箱梁薄弱斷面,對箱梁薄弱斷面進行橫向分析,確保每個斷面在荷載作用下橫向的安全性。5.3.2 橫向分析時,可以按框架模型計算,必要時采用空間實體單元模型計算。5.3.3 橫向分析時,建議考慮自重、橋面鋪裝超方、活載、活載偏載和超載、底板預應力鋼束的徑向力及箱內外溫差等因素對結構的影響,驗算頂板、底板跨中下緣、底板根部上緣、腹板內側的安全性。建議按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范( JTG D62-2004)中有關預應力混凝土構件的要求來驗

15、算頂板的各項受力,按照鋼筋混凝土構件的要求,驗算腹板和底板裂縫寬度和極限承載能力。5.3.4 橫向計算時,箱內外宜考慮不小于5的溫差。5.3.5 橫向計算時,除按照公路橋涵設計通用規范( JTG D60-2004)第中的考慮1.3的沖擊系數外,建議根據業主意見,適當的考慮超載。5.4 必要時進行有效預應力不足的敏感性分析 縱向預應力的有效應力隨著時間的推移會降低,對特別重要的橋梁,建議進行預應力敏感性分析,必要時可按某一指定的有效預應力不足比例進行配束。 結構設計時除了根據計算荷載需要的鋼絞線外,還應考慮預留一定量的備用鋼束,確保結構在運營期出現病害而有補救措施。5.5 短暫狀況構件的應力計算

16、按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范( JTG D62-2004)第7.2條相關條文控制。6 構造及施工措施6.1 箱梁一般構造尺寸的規定 跨中梁高宜采用1/401/50的主跨跨徑,小跨徑取大值。根部梁高宜采用主跨跨徑的1/161/18。邊、中跨比宜為0.540.58。 底板最小厚度32cm,頂板最小厚度28cm,腹板最小厚度50cm,懸臂端最小厚度15cm。 箱梁剛度宜盡可能的漸變,如零號塊與2號梁段的腹板,底板的厚度宜通過1號梁段過渡,在腹板突變處也宜設置漸變段,漸變段以一個梁段為宜。 0號塊底板、腹板、頂板厚度可較1號塊或2號梁段底板、腹板、頂板厚度適當增加,根據計算確定增加值,

17、但最小不能少于20cm。 主梁箱寬不宜大于橋面全寬的1/2,且箱梁的長邊與短邊之比不宜大于4,否則應設置成多箱室。 箱梁懸臂長度不宜大于5m,否則應考慮活載在懸臂端部引起的雙向撓曲效應。 梁高曲線和底板鋼束曲線.1 箱梁底板下緣順橋向梁段的交結點必須在一條平順的曲線上,邊跨現澆段及中跨合攏段與懸臂端最后一個梁段之間不允許有相對轉角。對于主跨跨徑小于150m的可采用二次拋物線設置,大于150m的可采用1.51.8次拋物線設置。.2 箱梁底板鋼束應改變傳統的與底板平行設置而造成在梁段節點處形成死彎的缺點,應將底板鋼束管道順橋向各點均設在一條平順的曲線上,為此每梁段中的管道距離底板的豎向距離應按照鋼

18、束曲線計算得出,而不是定值。.3箱梁中跨跨中及邊跨現澆段與懸臂端相接處底板的縱向預應力管道宜盡量靠近底板上緣布置,即可緊貼箱梁底板的上層鋼筋,以增大截面抵抗鋼束徑向力的抗剪厚度。圖.3.4為了控制底板縱向預應力管道的線形,除了提供梁段節點斷面管道布置圖外,還應提供每一梁段中部截面的管道布置圖。6.2 墩身一般構造尺寸的規定6.2.1 當主跨跨徑較大時,常采用雙薄壁墩,兩薄壁間距H可由施工中的不平衡彎矩來確定。 空心薄壁墩墩底宜有適當的實心段以便承臺和薄壁墩剛度過渡,建議墩底實心段取2.53m。6.2.3 建議雙柱式薄壁墩承臺做成整體式,不宜做成分離式。6.2.4 主墩樁基宜做成嵌巖樁,在地質條

19、件不允許只能做摩擦樁,且地質條件較差時,對于200m以上的跨徑應做試樁。6.2.5 主梁0號塊橫隔板宜設計成柔性橫隔板,每道橫隔板厚度宜取5060cm。6.2.6 在墩頂一個墩壁厚度范圍內宜增設封閉箍筋以提高該區域的墩身混凝土承壓強度。6.2.7 可通過一些手段調整連續剛構橋的橋墩受力。通常調整橋墩受力的措施有:合攏前頂推主梁、邊跨合攏前后加卸載等措施。6.2.8 當橋墩滿足下列條件時建議驗算橋墩的穩定性。即H/B20和h/b20 圖6.2.8式中:B雙薄壁墩的外寬或單柱式的順橋向寬度;b雙薄壁墩的單片墩的順橋向寬度;H橋墩總高度;h雙薄壁墩外橫隔板間距,單柱墩內橫隔板的間距。建議雙柱式墩的外

20、橫隔板與內橫隔板對應并聯成整體,單柱式空心墩當HB20時設內橫隔板,否則應驗算局部穩定。6.2.9 宜盡量減小墩底與承臺,墩頂與0號塊,各梁段間在澆注時的相對齡期差,墩底與承臺的澆注齡期差不宜大于30天,0號塊各層和各相鄰梁段之間的澆注齡期差不宜大于15天。6.3 普通鋼筋的構造要求 箱梁縱向鋼筋和橫向鋼筋的間距不宜大于15cm,縱向鋼筋和底板橫向鋼筋直徑不宜小于16mm,腹板箍筋直徑不宜小于20mm,當頂板設有橫向預應力時,頂板上層鋼筋和箱內頂板下緣橫向鋼筋直徑不宜小于16mm,懸臂下緣和箱中承托下緣鋼筋直徑不宜小于12mm。 關于底板鋼束防崩鋼筋.1建議在兩個管道之間及最外排管道的外側均設

21、底板預應力防崩鋼筋,防止底板預應力鋼束張拉時將底板下緣保護層崩裂,每一個管道的防崩鋼筋的面積按照下式計算: ()式中;一束預應力的張拉力,單位:kN;鋼束的曲率半徑,取沿管道的最小值,單位:m;鋼筋的抗拉強度設計值,單位:MPa;s沿管道一米長度內的防崩鋼筋面積, 單位:m2/m。.2防崩鋼筋大樣防崩鋼筋可做成“ ” 形和封閉箍筋,如果采用“ ”形鋼筋,則應確保卡住底板上下緣橫筋,如為封閉箍筋則應將開口端向上設置。若為底板的齒板防崩鋼筋,則箍筋的開口向下設置。圖.2用于防崩鋼筋的箍筋開口方向與徑向力方向相反,圖.2中中間開出向上的箍筋適用于底板鋼束的防崩及頂板鋼束齒板的防崩,右邊開口向下的箍筋

22、適用于底板鋼束齒板的防崩。.3防崩鋼筋布置防崩鋼筋的設置應遵循以下幾點:1在鋼束兩側均應設置防崩鋼筋。防崩鋼筋設置在鋼束兩側,距離鋼束較近,能起到防崩的作用,若防崩鋼筋距離鋼束較遠,則效果較差,甚至起不到防崩的作用,建議在每根鋼束兩側均應布置防崩鋼筋,沒有鋼束的地方,底板的架立鋼筋的橫向間距按照構造要求設置。2防崩鋼筋順橋向間距不宜超過兩個橫向鋼筋間距,也不宜梅花形布置,避免部分鋼束兩側沒有防崩鋼筋。3防崩鋼筋不能等同于底板的架立鋼筋,不能缺少。6.4 預應力的構造要求 預應力管道間凈距不得小于6cm,在直線段兩管道豎向可以疊置。 建議箱梁頂、底板縱向預應力設備用管道,且不少于二束,如施工中未

23、動用,則將喇叭口封閉以后備用。 豎向預應力宜對稱腹板布置。 建議邊跨底板預應力鋼束有20且不少于2束的預應力鋼束按直束布置通過支座外,其余底板束一律上彎錨固。 頂板縱向預應力鋼束宜通過平彎及豎彎錨固在頂板與腹板交界處,底板縱向預應力宜通過平彎及豎彎錨固在底板與腹板交界處,否則應驗算錨前和錨后的局部應力。 縱向預應力鋼束盡量布置在靠近腹板處。 縱向預應力管道的平彎和豎彎半徑在有足夠空間的情況下,盡可能采用較大半徑,以減小管道平彎和豎彎引起的局部拉應力。頂板的平彎半徑R不宜小于按下式計算的半徑。即 ()式中:R預應力鋼束的平彎半徑,單位:m;一束預應力鋼束的張拉控制噸位,單位:kN;混凝土軸心抗拉

24、強度標準值,單位:MPa;頂板(底板)厚度,單位:m;管道外直徑,單位:m。表給出了不同張拉噸位對應的最小彎曲半徑,建議采用。表張拉噸位(kN)最小彎曲半徑(m)1000420008300012400016 在布置主梁縱、橫、豎三向預應力鋼束時,應錯開位置,避免鋼束的錨頭、管道相互干擾,或錨頭管道與普通鋼筋干擾,而不能準確到位,從而影響預應力的效果。 預應力鋼束的張拉齡期除滿足混凝土強度條件外,建議對加載齡期提出要求,加載齡期最少不得小于5天,主跨跨徑大于200m的橋梁,加載齡期不得小于7天,以減少收縮徐變的影響。張拉時,對于加載時的混凝土彈性模量提出要求。0 建議盡可能增大主梁的預應力度,控

25、制主跨跨中在永久作用下的下撓。6.5 施工措施 懸臂澆筑時兩端不平衡自重建議為一個底板自重的一半。 建議所有縱、橫、豎向預應力錨頭在張拉完成并壓漿后均應加蓋帽,并在蓋帽內注入防腐油脂,保持密封。 除承臺、墩身、0號塊可分層澆注外,其余梁段應一次澆注完成,零號塊宜分兩次澆注,第一次澆注的分界面不宜設在結構剛度突變處,宜放在底板以上45m的位置。混凝土的初凝時間必須大于澆注時間。 建議縱向預應力采用真空輔助壓漿工藝,并對壓漿飽滿程度進行檢查,必要時可開孔檢查。 建議對縱向預應力的張拉質量做1的抽檢。 當豎向預應力采用精軋螺紋粗鋼筋時,建議在不少于1的豎向預應力下設測力環,并用扭矩扳手做扭力測定,且

26、豎向預應力采用二次張拉工藝完成。 豎向預應力宜采用不少于四根鋼絞線的圓錨,單根鋼絞線用直徑為4mm的鉛絲捆成整體,并編束,然后穿束張拉。 建議豎向預應力順橋向最大間距s宜滿足下列要求,否則應適當加高腹板上承托高度和腹板與底板倒角高度。圖 控制梁段施工質量,避免梁段接縫處出現裂縫。 嚴格控制施工中出現的超方,超方包括結構超方和二部恒載的超方。 關于邊、中跨合攏.1 對連續剛構橋而言邊跨現澆段、邊跨合攏、中跨合攏是三個關鍵施工工序,建議三個關鍵工序在如下兩個原則下進行:(a)三個工序的全過程均在結構處于穩定變形條件下進行;(b)三個工序的全過程均在結構處于平衡狀態下進行。.2 建議根據實際情況,采取安全、經濟、合理的施

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