《波紋鋼-混凝土組合結構技術規程》送審稿《波紋鋼-混凝土組合結構技術規程》送審稿T/CECS×××-202×中國工程建設標準化協會標準波紋鋼-混凝土組合結構技術規程Technicalspecificationforcorrugatedsteel-concretecompositestructures（征求意見稿）

前言根據中國工程建設標準化協會《關于印發<2020年第一批協會標準制訂、修訂計劃>的通知》（建標協字[2020]14號）的要求，編制組經深入調查研究，認真總結實踐經驗，參考國內外先進標準，并在廣泛征求意見的基礎上，制定本規程。本規程共分12章和5個附錄，主要內容包括：總則，術語和符號，基本規定，材料，波紋鋼管混凝土柱設計，波紋鋼-混凝土組合拱設計，節點設計，構造設計，防護設計，施工與安裝，質量驗收，維護與拆除等。本規程的某些內容可能直接或間接涉及專利，本規程的發布機構不承擔識別這些專利的責任。本規程由中國工程建設標準化協會混凝土結構專業委員會歸口管理，由哈爾濱工業大學負責具體技術內容的解釋。執行過程中，如有意見或建議，請反饋給哈爾濱工業大學（地址：黑龍江省哈爾濱市南崗區黃河路73號哈爾濱工業大學二校區土木工程學院，郵編：150090，郵箱：fqliu@;fangyong@）。主編單位：哈爾濱工業大學 深圳市工勘巖土集團有限公司參編單位：深圳市市政設計研究院有限公司哈爾濱工業大學深圳青拓集團有限公司中建二局第二建筑工程有限公司哈爾濱工業大學建筑設計研究院有限公司中國鐵建大橋工程局集團有限公司設計研究院國防工程研究院勘察設計研究所黑龍江省公路勘察設計院中建四局第一建設有限公司中交隧道工程局有限公司重慶建工第三建設有限責任公司黑龍江省建設科創投資有限公司重慶大學重慶交通大學中國礦業大學吉林大學福州大學 南京理工大學哈爾濱金陽光管業有限責任公司衡水益通管業股份有限公司黑龍江大千環保科技有限公司黑龍江益通鋼波紋裝備制造有限公司云基智慧工程股份有限公司目次TOC\o"1-2"\h\z\u1總則 材料4.1鋼材4.1.1波紋鋼母材力學性能應符合現行國家標準《冷彎波紋鋼管》GB/T34567及相關標準的有關規定。4.1.2波紋鋼的性能指標，應符合現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700、《低合金高強度結構鋼》GB/T1591、《耐候結構鋼》GB/T4171、《連續熱鍍鋅和鋅合金鍍層鋼板及鋼帶》GB/T2518和《連續熱鍍鋁鋅合金鍍層鋼板及鋼帶》GB/T14978及相關標準的有關規定。4.1.3波紋鋼母材采用不銹鋼時，應符合現行標準《不銹鋼牌號及化學成分》GB/T20878、《不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶》GB/T4237、《不銹鋼結構技術規程》CECS410及相關標準的有關規定，宜采用牌號為06Cr19Ni10（統一數字代號：S30408）、12Cr17Mn7Ni2Cu2N（S35250）、08Cr19Mn6Ni3Cu2N（S35657）、022Cr21Mn5Ni2N（S22152）等不銹鋼；當有可靠依據時，也可采用其他牌號的不銹鋼。【條文說明】在極端腐蝕環境，為進一步提高波紋鋼的防腐性能，波紋鋼的母材也可以采用不銹鋼板；基于系列試驗和數值模擬分析驗證，采用不銹鋼作為波紋鋼母材時，可以延用鍍鋅波紋鋼混凝土柱的相關設計方法，設計時僅需要將波紋鋼強度設計值替換為不銹鋼母材強度設計值。4.1.4波紋鋼的抗拉、抗壓、抗彎強度設計值宜采用母材強度設計值，其取值應符合現行標準《鋼結構設計標準》GB50017、《不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶》GB/T4237及相關標準的有關規定。當有可靠依據時，波紋鋼抗拉、抗壓、抗彎強度設計值也可采用考慮冷彎強化效應的強度設計值，按下列公式計算：（4.1.4-1）（4.1.4-2）式中：——波紋鋼抗拉、抗壓、抗彎強度設計值；——波紋鋼抗拉、抗壓、抗彎強度標準值；——波紋鋼材料分項系數，應符合現行國家標準《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》GB50018、《組合結構通用規范》GB55004及相關標準的有關規定；——波紋鋼波峰抗拉、抗壓、抗彎強度標準值；——波紋鋼波腹抗拉、抗壓、抗彎強度標準值；——波紋鋼波谷抗拉、抗壓、抗彎強度標準值；——波峰弧長比例系數，按本規程表8.1.1取值；——波腹弧長比例系數，按本規程表8.1.1取值；——波谷弧長比例系數，按本規程表8.1.1取值。【條文說明】經編制組大量試驗驗證，波紋鋼經過機械軋制與螺旋卷管后，其波峰、波谷以及波腹的強度會得到不同程度的冷彎強化，以38mm×6.5mm的波形為例，冷彎后鋼材在波峰與波谷處強度提高約1.1~1.5倍，波中處強度提高1.05~1.2倍；因此，當有波峰、波谷、波腹的實測強度等可靠依據時，其抗拉、抗壓、抗彎強度設計值可以考慮冷彎強化作用。4.1.5縱向受力鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋；箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋，并應符合現行標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG3362及相關標準的有關規定。4.1.6縱向受力鋼筋的強度設計值應符合現行標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG3362及相關標準的有關規定。此外，還應符合下列規定：1當構件中配有不同種類的鋼筋時，應采用各自的強度設計值。2對主要承受軸向壓力的波紋鋼管混凝土柱，當采用HRB500、HRBF500鋼筋時，鋼筋的強度設計值可不折減；橫向鋼筋用作受剪、受扭、受沖切承載力計算時，抗拉強度設計值數值大于360N/mm2時應取360N/mm2。【條文說明】對于采用HRB500、HRBF500鋼筋的軸心受壓構件，現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010對其鋼筋抗壓強度設計值進行了折減，其值取為400N/mm2。波紋鋼管混凝土柱中，波紋鋼管可為核心混凝土提供有效的側向約束作用,核心混凝土的軸壓峰值應變為0.006-0.012遠大于鋼材的屈服應變，這表明在承載力達到峰值時，鋼筋或型鋼可以達到屈服狀態，因此鋼筋或型鋼在設計時可以采用鋼材屈服強度設計值，當采用HRB500、HRBF500鋼筋時，鋼筋的強度設計值可以不折減。4.1.7型鋼可采用熱軋型鋼或焊接型鋼，其材料性能應符合現行國家標準《鋼結構設計標準》GB50017的有關規定。4.2混凝土4.2.1混凝土強度等級不應低于C30。混凝土的抗壓強度和彈性模量應符合現行標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG3362及相關標準的有關規定。【條文說明】考慮到混凝土與波紋鋼的合理匹配，以保證質量，提出了混凝土強度等級不低于C30的要求。波紋鋼-混凝土組合構件延性較好，可以采用高強混凝土，以提高強度并減小截面面積。考慮到波紋鋼管壁厚較薄，當混凝土強度超過C80時，波紋鋼管混凝土柱中波紋鋼管對核心高強混凝土的約束效應有待進一步驗證；波紋鋼-混凝土組合拱中波紋鋼與高強混凝土的協同工作也較難保證，因此當采用C80以上混凝土時需要有可靠依據。4.2.2當有可靠依據時，可采用再生骨料混凝土，其配合比設計、施工、質量檢驗和驗收應符合現行標準《再生骨料應用技術規程》JGJ/T240的有關規定。【條文說明】廢棄混凝土塊經過破碎、清洗、分級并按一定比例混合后形成的骨料稱為再生骨料。采用再生骨料部分或全部替代天然骨料配制而成的混凝土稱為再生骨料混凝土。再生骨料混凝土是一種綠色材料，研究結果表明，當符合現行標準《再生骨料應用技術規程》JGJ/T240的有關規定時，再生骨料混凝土可以用于結構。4.2.3波紋鋼管內核心混凝土收縮應變和徐變應變可按本規程附錄C計算。4.3連接材料4.3.1高強螺栓連接件應符合下列規定：1高強度螺栓、螺母，強度等級應不低于8.8級，其力學性能指標應符合現行國家標準緊固件機械性能《鋼結構用高強度大六角頭螺栓連接副》GB/T1231的有關規定。2高強度墊圈，其力學性能指標應符合現行國家標準《鋼結構用高強度大六角頭螺栓連接副》GB/T1231的有關規定；當采用高強度專用墊圈時，專用墊圈形式應符合現行國家標準《冷彎波紋鋼管》GB/T34567的有關規定。4.3.2當采用不銹鋼螺栓時，不銹鋼螺栓的質量應符合現行國家標準《緊固件機械性能不銹鋼螺栓、螺釘和螺柱》GB/T3098.6、《緊固件機械性能不銹鋼螺母》GB/T3098.15和《環槽鉚釘連接副技術條件》GB/T36993的有關規定。【條文說明】當波紋鋼母材為不銹鋼時，其連接材料如螺栓也需要采用不銹鋼螺栓或進行單獨的防腐設計，避免連接處因銹蝕而提前發生破壞。4.3.3用于鍍鋅波紋鋼管混凝土結構的連接緊固件，應進行熱浸鍍鋅等防腐處理，應滿足國家標準《緊固件熱浸鍍鋅層》GB/T5267.3及相關標準的有關規定。4.3.4用于不銹波紋鋼管混凝土結構的連接緊固件，宜采用沉淀硬化型不銹鋼S51740制成的高強度螺栓和環槽鉚釘，并宜進行固溶和時效處理，也可采用經過鋅鉻涂層表面處理的高強度螺栓。4.3.5管箍、法蘭的材料性能應符合現行國家標準《冷彎波紋鋼管》GB/T34567的有關規定。4.3.6地腳螺栓剪力連接件應符合現行國家標準《地腳螺栓》GB/T799的有關規定。4.3.7波紋鋼-混凝土組合結構中的焊接材料應符合下列規定：1手工焊接用的焊條應符合現行國家標準《非合金鋼及細晶粒鋼焊條》GB/T5117和《熱強鋼焊條》GB/T5118的有關規定。選擇的焊條型號應與被焊鋼材的力學性能相適應。當采用不銹鋼時，手工焊接用的焊條應符合現行國家標準《不銹鋼焊條》GB/T983的有關規定，所選焊條型號應與主體金屬的力學性能及耐腐蝕性能相適應。2自動焊或半自動焊用焊絲應符合現行國家標準《熔化焊用鋼絲》GB/T14957、《熔化極氣體保護電弧焊用非合金鋼及細晶粒鋼實心焊絲》GB/T8110和《非合金鋼及細晶粒鋼藥芯焊絲》GB/T10045及相關標準的有關規定。當采用不銹鋼時，自動焊或半自動焊用焊絲應符合現行國家標準《不銹鋼藥芯焊絲》GB/T17853的有關規定。3二氧化碳氣體保護焊接用的焊絲應符合現行國家標準《熔化極氣體保護電弧焊用非合金鋼及細晶粒鋼實心焊絲》GB/T8110的有關規定。4埋弧焊用焊絲和焊劑應符合現行國家標準《埋弧焊用非合金鋼及細晶粒鋼實心焊絲、藥芯焊絲和焊絲-焊劑組合分類要求》GB/T5293和《埋弧焊和電渣焊用焊劑》GB/T36037的有關規定。當采用不銹鋼時，埋弧焊用焊絲和焊劑應符合現行5焊縫的強度設計值應符合現行標準《鋼結構設計規范》GB50017和《不銹鋼結構技術規程》CECS410及相關標準的有關規定。6當兩種級別的鋼材相焊接時，可采用與強度較低的鋼材相適應的焊接材料。7當母材為不銹鋼的波紋鋼-混凝土組合結構進行焊接時，應符合現行標準《不銹鋼結構技術規程》CECS410及相關標準的有關規定。5波紋鋼管混凝土柱設計5.1一般規定5.1.1波紋鋼管混凝土柱的截面名義直徑（圖5.1.1）應按下式計算：（5.1.1）式中：——截面名義直徑；——波紋鋼管外徑；——波紋鋼管內徑；——波紋鋼管壁厚。D0θD0θhDinDoutr0=D0/2-tslcwchc圖5.1.1波紋鋼管幾何形狀（以螺旋波紋鋼管為例）【條文說明】因波谷內凹和波峰外凸，卷管成型后波紋鋼管的內徑與外徑差異較大，本規程采用二者均值加上壁厚作為波紋鋼管的名義直徑（D0），并以之作為各項計算指標的依據。5.1.2波紋鋼管混凝土柱的長細比應按下式計算，且其容許長細比應符合現行國家標準《鋼管混凝土結構技術規范》GB50936的有關規定。（5.1.2）式中：——長細比；——計算長度，其取值應符合現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010及相關標準的有關規定。5.1.3核心混凝土軸心抗壓強度設計值應按下列公式計算：（5.1.3-1）（5.1.3-2）（5.1.3-3）（5.1.3-4）（5.1.3-5）（5.1.3-6）（5.1.3-7）（5.1.3-8）式中：——核心混凝土軸心抗壓強度設計值；——混凝土軸心抗壓強度設計值；——波紋鋼管等效約束應力；——波紋鋼管鋼材抗拉強度設計值；——波紋鋼管鋼材抗拉強度標準值，應按本規程式（4.1.4-2）計算；——混凝土軸心抗壓強度標準值；——波紋影響系數；——波紋鋼管名義半徑，；——單個波紋的弧長；——單個波紋的波長；——約束效應系數，應按式（5.1.3-4）計算；——波紋鋼管含鋼率，應按式（5.1.3-5）計算；——波紋鋼管截面面積；——核心混凝土截面面積；——波紋鋼管螺旋角（本規程圖5.1.1），應符合本規程第8.1.2條規定，當采用環形波紋鋼管時，取0°；——初始波紋板帶寬度。【條文說明】在約束類構件中，混凝土處于多軸應力狀態下，其強度和塑性較素混凝土均得到顯著提升，且其提高幅度與約束形式及約束程度密切相關。根據試驗結果（圖3），確定了波紋鋼管混凝土柱中核心混凝土的軸心抗壓強度與約束前強度及構件達到峰值點時等效約束應力fr的關系。其中，波紋鋼管等效約束應力fr的表達式由228個波紋鋼管混凝土試件（試驗實測數據60個，有限元分析樣本168個）分析得到，式中考慮了波紋形狀影響系數kc（式（5.1.3-3））。圖3核心混凝土軸心抗壓強度由于波紋形狀的影響，相比平鋼管，波紋鋼管需要考慮波紋形狀導致的用鋼量增加，由式（5.1.3-5）計算。約束效應系數由式（5.1.3-4）計算，該系數綜合考慮了波紋鋼管混凝土柱的截面幾何參數與材料力學性能，可以用于衡量波紋鋼管混凝土柱中波紋鋼管對核心混凝土的側向約束程度。5.1.4波紋鋼管混凝土柱截面的彈性抗壓剛度應按下式計算：（5.1.4）式中：——構件截面彈性抗壓剛度；——核心混凝土、縱向鋼筋、型鋼的彈性模量；——核心混凝土名義截面面積，可按本規程式（5.1.3-8）計算；當縱向鋼筋的配筋率大于3%時，應為混凝土凈截面面積；——縱向受壓鋼筋截面面積；——型鋼截面面積。【條文說明】常用范圍內，波紋鋼管的彈性軸壓剛度很小，不超過相同徑厚比的平鋼管的20%（圖4，表示波紋鋼管彈性軸壓剛度，表示相同厚度平鋼管彈性軸壓剛度），因此，可以不計入其對波紋鋼管混凝土柱軸向剛度的影響，僅考慮混凝土和鋼筋或型鋼的軸向剛度。（a）波形系數的影響（b）螺旋角的影響圖4波紋鋼管的軸向剛度5.1.5波紋鋼管混凝土柱截面的彈性抗拉剛度應按下式計算：（5.1.5）式中：——構件截面彈性抗拉剛度；——縱向抗拉鋼筋截面面積。【條文說明】波紋鋼管混凝土柱承受拉力作用時，由于混凝土和波紋鋼管均對承擔拉力貢獻不大，其軸向抗拉剛度計算僅考慮鋼筋或型鋼的貢獻。5.1.6波紋鋼管混凝土柱截面的彈性抗彎剛度應按下式計算：（5.1.6）式中：——構件截面彈性抗彎剛度；——核心混凝土、縱向鋼筋、型鋼的截面慣性矩。【條文說明】波紋鋼管混凝土柱承受彎矩作用時，主要依靠受壓區混凝土與受拉區鋼筋或型鋼抵抗彎矩，其抗彎剛度由混凝土、鋼筋或型鋼組成；波紋鋼管的抗彎剛度（EICST）一般不超過相同直徑與厚度的平鋼管的20%（圖5，EIp表示相同徑厚比平鋼管的抗彎剛度）。（a）波形系數的影響（b）螺旋角的影響圖5波紋鋼管的抗彎剛度5.1.7波紋鋼管混凝土柱截面的彈性抗剪剛度應按下式計算：（5.1.7）式中：——構件截面彈性抗剪剛度；——核心混凝土、縱向鋼筋、型鋼的截面剪變模量，應分別符合現行國家標準《鋼結構設計標準》GB50017和《混凝土結構設計標準》GB/T50010及相關標準的有關規定。【條文說明】波紋鋼管混凝土柱承受剪力作用時，主要依靠混凝土與鋼筋或型鋼抵抗剪力，因此其抗剪剛度由混凝土與鋼筋或型鋼組成。5.1.8波紋鋼管混凝土柱的軸壓比限值不宜大于表5.1.8的要求。波紋鋼管混凝土柱的軸壓比按下式計算：（5.1.8）式中：——軸壓比；——軸向壓力設計值；——縱向鋼筋抗壓強度設計值。表5.1.8波紋鋼管混凝土柱軸壓比限值結構體系抗震等級一級二級三級四級框架結構0.650.750.850.90框架-剪力墻結構、筒體結構0.750.850.900.95部分框支剪力墻結構0.600.70/橋梁結構≤0.3注：計算軸壓比時，對有抗震設計要求的結構，軸力設計值采用有地震作用的效應組合。【條文說明】為了保證結構在地震作用下的延性，現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB50011規定了鋼筋混凝土柱的軸壓比限值，保證其在大偏心受壓下的延性破壞。研究表明，在大偏心或純彎狀態時，波紋鋼管混凝土組合柱的受壓區面積較小，波紋鋼管對核心混凝土的側向約束應力不能充分發揮，其受彎承載力相比于同條件的鋼筋混凝土提高幅度不大；且根據針對波紋鋼管混凝土壓-彎構件的試驗結果，其界限偏心率一般介于0.40-0.50，與圓形鋼筋混凝土組合柱接近。因此，為了保證波紋鋼管混凝土柱在大偏心受壓時的延性破壞，本規程對波紋鋼管混凝土組合柱的軸壓比限值沿用了《建筑抗震設計規范》GB50011對鋼筋混凝土結構的規定，不同的是其軸壓承載力按約束后混凝土強度（式5.1.3-1）計算。波紋鋼管混凝土結構應用于橋梁結構時，其軸壓比限制按現行標準《公路橋梁抗震設計規范》JTG/T2231-01執行，計算時其軸壓承載力按約束后混凝土強度（式5.1.3-1）計算。5.1.9波紋鋼管混凝土作為橋墩使用時，其變形能力還需按照現行標準《建筑抗震設計規范》GB50011和《公路橋梁抗震設計規范》JTG/T2231-01及相關標準的有關規定進行驗算。【條文說明】波紋鋼管混凝土柱可以近似為約束的鋼筋混凝土柱或型鋼混凝土柱，波紋鋼管的直接受壓、受彎貢獻忽略不計，計算其彎矩-曲率曲線、側向撓度時與傳統的鋼筋混凝土一致，只需將普通混凝土強度（fco）替換為約束后的混凝土強度（fcc）。5.2正截面承載力計算5.2.1波紋鋼管混凝土柱正截面承載力應按下列基本假定進行計算：1截面正應變保持平面。2不考慮混凝土的抗拉強度。3鋼材的應力與應變關系為理想彈塑性。4受拉鋼筋的極限拉應變為0.01。5.2.2波紋鋼管混凝土柱正截面軸心受壓承載力應滿足式（5.2.2-1）的要求，且按公式（5.2.2-2）和式（5.2.2-3）計算：（5.2.2-1）（5.2.2-2）（5.2.2-3）式中：——軸向壓力設計值；——軸心受壓承載力；——軸壓穩定系數，也可按本規程附錄D確定，針對波紋鋼管型鋼混凝土柱，按本規程第5.2.3條計算；——核心混凝土軸心抗壓強度設計值；——核心混凝土截面面積，可按本規程式（5.1.3-8）計算；當縱向鋼筋的配筋率大于3%或配置型鋼時，Ac應為混凝土凈截面面積；——縱向鋼筋抗壓強度設計值；——縱向受壓鋼筋截面面積；——型鋼抗壓、抗拉強度設計值；——型鋼截面積；——計算長度，其取值應符合現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010及相關標準的有關規定；——柱截面名義直徑；——約束效應系數，應按式（5.1.3-4）計算。5.2.3波紋鋼管型鋼混凝土組合柱的穩定系數應符合下列規定：當時，穩定系數應取1.0。當時，應按下列公式計算：（5.2.3-1）（5.2.3-2）（5.2.3-3）式中：——構件等效缺陷因子，參考現行標準《鋼管約束混凝土結構技術標準》JGJ/T471；——波紋鋼管型鋼混凝土組合柱正則化長細比；——波紋鋼管型鋼混凝土組合柱軸壓承載力標準值；——歐拉屈曲荷載；——波紋鋼管型鋼混凝土柱抗彎剛度，按本規程第5.1.6條計算。【5.2.2~5.2.3條文說明】經驗證，波紋鋼管混凝土柱中波紋鋼管直接承受的縱向應力可以忽略。因此僅考慮核心混凝土、鋼筋和型鋼的承載貢獻，波紋鋼管混凝土柱的軸壓承載力按本規程式(5.2.2-2)計算。若配置密排螺旋箍筋，箍筋的側向約束作用應與波紋鋼管疊加考慮。研究表明，波紋鋼管鋼筋混凝土柱的軸壓穩定系數φ與長徑比和約束效應系數密切相關，其計算公式如式（5.2.3-3）所示。波紋鋼管對核心混凝土的作用與密排螺旋箍筋約束效應相近，當長徑比大于12時，波紋鋼管混凝土柱主要發生穩定破壞，其材料強度不能充分發揮，波紋鋼管側向約束效應的影響不明顯。波紋鋼管的波形系數、壁厚及其鋼材名義屈服強度等參數影響可以歸納為約束效應系數ξ的影響，當長細比達到40~60，約束作用增強對軸壓承載力的提高作用將不再明顯。為充分發揮波紋鋼管的約束作用，建議波紋鋼管混凝土柱的長細比不超過48。波紋鋼管型鋼混凝土組合柱的力學性能與鋼管約束型鋼混凝土組合柱相近，其穩定系數參考了現行標準《鋼管約束混凝土結構技術標準》JGJ/T471。5.2.4波紋鋼管混凝土柱正截面軸心受拉承載力應滿足式（5.2.4-1）的要求，且應按式（5.2.4-2）計算：（5.2.4-1）（5.2.4-2）式中：——軸向拉力設計值；——軸心受拉承載力；——縱向鋼筋抗拉強度設計值；——縱向受拉鋼筋截面面積。【條文說明】波紋鋼管混凝土柱在軸心受拉并達到承載力極限狀態時，核心混凝土由于開裂而退出工作，波紋鋼管承擔的拉力較小，因此波紋鋼管混凝土柱的極限軸心受拉承載力由縱向鋼筋和型鋼提供。5.2.5波紋鋼管鋼筋混凝土偏心受壓柱正截面承載力應滿足式（5.2.5-1）和式（5.2.5-2）的要求，且應按式（5.2.5-3）和式（5.2.5-4）計算（圖5.2.5）。εεlfccβ1x2παcxα1fccrlr0σcσlxεyεyfylfylεcu圖5.2.5波紋鋼管混凝土偏心受壓柱正截面承載力計算簡圖（5.2.5-1）（5.2.5-2）（5.2.5-3）（5.2.5-4）（5.2.5-5）（5.2.5-6）式中：——軸向壓力設計值；——正截面偏心受壓承載力；——正截面受彎承載力；——初始偏心距，按計算；其中為軸向壓力對截面重心的偏心距，取絕對值較大一端的柱端彎矩與軸力的比值；為附加偏心距，取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30兩者中的較大值；——混凝土矩形應力折減系數；當混凝土強度等級不超過C50時，取為1.0，當混凝土強度等級為C80時，取為0.94，其間按線性內插法確定；——混凝土受壓區邊緣的圓心角（rad）與2π的比值；——核心混凝土強度折減系數，且應滿足；——截面名義半徑（本規程圖5.1.1）；——縱向鋼筋重心所在圓周的半徑（圖5.2.5）。【條文說明】波紋鋼管混凝土偏壓柱的正截面承載力計算可以參考現行標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTGD62對圓形鋼筋混凝土柱或橋墩的設計公式形式。該設計公式中，忽略了波紋鋼管的直接承載貢獻，將波紋鋼管混凝土柱截面簡化為受到波紋鋼管側向約束的鋼筋混凝土截面，計算時混凝土強度取為考慮非均勻約束效應的核心混凝土約束后強度αefcc，其中αe考慮了波紋鋼管非均勻約束的影響；鋼筋截面等效為具有相同圓周半徑的圓環，可以推導得到公式（5.2.5-3）和（5.2.5-4）。5.2.6波紋鋼管型鋼混凝土偏心受壓柱正截面承載力宜滿足式（5.2.6-1）和式（5.2.6-2）的要求，且宜按式（5.2.6-3）~式（5.2.6-6）計算（圖5.2.6）：ββ1xxα1fccσcxεyεyfafaεcuσaε圖5.2.6波紋鋼管型鋼混凝土偏心受壓柱正截面承載力計算簡圖（5.2.6-1）（5.2.6-2）當時：（5.2.6-3）（5.2.6-4）當時：（5.2.6-5）（5.2.6-6）式中：——彎矩設計值；——計算系數，取0~1；——型鋼所受豎向壓力和彎矩，按本規程第5.2.7條計算；——時的正截面受壓承載力與受彎承載力。【條文說明】波紋鋼管型鋼混凝土柱中波紋鋼管主要起側向約束作用，軸向剛度貢獻小，其偏心受壓力學性能與鋼管約束型鋼混凝土類似，其壓-彎承載力計算方法參考了現行標準《鋼管約束混凝土結構技術標準》JGJ/T471，計算時需要采用本規程式（5.1.3-1）計算約束后混凝土的峰值應力。5.2.7無縱筋且配置雙軸對稱十字型鋼的偏心受壓波紋鋼管約束型鋼混凝土柱中，型鋼所受的豎向壓力和彎矩應按下列公式計算：當時：（5.2.7-1）（5.2.7-2）當時：（5.2.7-3）（5.2.7-4）當時：（5.2.7-5）（5.2.7-6）當時：（5.2.7-7）（5.2.7-8）當時：（5.2.7-8）（5.2.7-9）（5.2.7-10）（5.2.7-11）（5.2.7-12）（5.2.7-13）（5.2.7-14）（5.2.7-15）式中：——型鋼截面高度、腹板厚度、翼緣寬度、翼緣厚度；——分段界限系數；——型鋼屈服應變；——考慮波紋鋼管側向約束的混凝土極限壓應變；——混凝土屈服應變。【條文說明】波紋鋼管型鋼混凝土柱的偏心受壓力學性能與鋼管約束型鋼混凝土相似，其型鋼所受豎向壓力與彎矩的計算方法參考了現行標準《鋼管約束混凝土結構技術標準》JGJ/T471。5.2.8采用波紋鋼管鋼筋混凝土偏心受壓柱的框架結構，同一平面內的柱端彎矩比不大于0.9且軸壓比不大于0.9時，若長徑比滿足式（5.2.8）的要求，可不考慮軸向壓力在柱彎曲平面內產生的附加彎矩；否則應根據本規程第5.2.11條的規定，考慮附加彎矩的影響。（5.2.8）式中：——分別為已考慮側移影響的偏心受壓構件兩端截面按結構彈性分析確定的對同一主軸的組合彎矩設計值，絕對值較大一端為M2；當構件按單向彎曲變形時，取正值，否則取負值。5.2.9采用波紋鋼管鋼筋混凝土偏心受壓柱的橋梁結構，若長徑比小于4.4，可不考慮軸向壓力在柱彎曲平面內產生的附加彎矩影響；否則應根據本規程第5.2.11條的規定，考慮該附加彎矩的影響。【條文說明】軸向壓力在撓曲桿件中產生的P-δ效應是偏壓桿件中由軸向壓力在產生了撓曲變形的桿件內引起的曲率和彎矩增量。例如在結構中常見的反彎點位于柱高中部的偏壓構件中，這種二階效應雖能增大構件除兩端區域外各截面的曲率和彎矩，但增大后的彎矩通常不超過柱兩端控制截面的彎矩。因此，在這種情況下，P-δ效應不會對桿件截面的偏心受壓承載能力產生不利影響。但是，在反彎點不在桿件高度范圍內（即沿桿件長度均為同號彎矩）的較細長且軸壓比偏大的偏壓構件中，P-δ效應增大后的桿件中部彎矩有可能超過柱端控制截面彎矩。此時必須在截面設計中考慮P-δ效應的附加影響。因后一種情況在工程中較少出現，為了不對各個偏壓構件逐一進行驗算，本條給出了可以不考慮效應的條件。5.2.10考慮軸向壓力二階效應影響的波紋鋼管鋼筋混凝土偏心受壓柱控制截面彎矩設計值，應按下列公式計算；不考慮二階效應影響的波紋鋼管混凝土偏心受壓柱的控制截面彎矩設計值取M2，且正截面偏心受壓承載力符合本規程第5.2.5~5.2.7條的規定。當小于1.0時，取1.0。（5.2.10-1）（5.2.10-2）（5.2.10-3）式中：——柱端截面偏心距調節系數，當小于0.7時取0.7；——彎矩增大系數。【條文說明】針對P-δ效應的計算通常有偏心距增大系數法（η-l0法）、彎矩增大系數法、層增大系數法和非線性有限元分析法。其中彎矩增大系數法在鋼筋混凝土結構的應用中得到廣泛認可，目前已被各國規范采用，包括現行標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010、ACI-318、Eurocode2和《鋼管約束混凝土結構技術標準》JGJ/T471等相關標準。由于實際構件的撓度通常難以預測，較難獲得控制截面的彎矩，因此偏壓構件承載力設計的基本思路是對端部彎矩進行放大，使彎矩放大后的荷載點（ηnsM，N）被包絡在截面壓-彎承載力相關曲線內，以達到保守設計的目的。試驗和理論分析表明，波紋鋼管混凝土偏壓柱的彎矩增大系數主要受長細比和偏心率這兩個關鍵參數影響，對波紋鋼管幾何參數（螺旋角、波形系數及壁厚）及力學參數（波紋鋼管鋼材屈服強度、混凝土強度和約束效應系數）等參數不敏感，因此本規程給出了彎矩增大系數與長細比和偏心率之間的關系式。5.2.11當考慮軸向壓力二階效應影響的波紋鋼管型鋼混凝土偏心受壓柱控制截面彎矩設計值時，應按下列公式計算，當Cmηns＜1.0時取1.0。（5.2.11-1）（5.2.11-2）當時：（5.2.11-3）當時：（5.2.11-4）式中：——柱端彎矩絕對值較大端的荷載偏心距，按計算。——波紋鋼管鋼材抗拉強度設計值。【條文說明】波紋鋼管型鋼混凝土中長柱、長柱主要發生穩定破壞，構件剛度主要來源于核心混凝土與型鋼。基于試驗和數值模擬結果，其偏壓中長柱與長柱的力學性能與鋼管約束型鋼混凝土中長柱、長柱接近，其壓-彎承載力計算方法參考了現行標準《鋼管約束混凝土結構技術標準》JGJ/T471。5.3斜截面承載力計算5.3.1波紋鋼管混凝土柱的受剪截面應滿足下式要求：（5.3.1）式中：——斜截面最大剪力設計值；——混凝土強度影響系數：當混凝土強度等級不超過C50時，取1.0；當混凝土強度等級為C80時，取0.8；其間按線性內插法確定；混凝土軸心抗壓強度設計值；——柱截面半徑。5.3.2波紋鋼管鋼筋混凝土柱的斜截面受剪承載力應滿足式（5.3.2-1）要求，且應按式（5.3.2-2）計算：（5.3.2-1）（5.3.2-2）式中：——斜截面受剪承載力；——計算截面剪跨比，剪跨比不應大于4.0；——截面形狀簡化系數，取0.7；——混凝土軸心抗拉強度設計值；——截面名義直徑，按本規程式（5.1.1）計算；——箍筋抗拉強度設計值；——同一截面內箍筋的全部截面面積；——箍筋間距；——波紋鋼管鋼材抗拉強度設計值，應符合本規程第4.1.4條的規定；——波紋鋼管壁厚。5.3.3波紋鋼管型鋼混凝土柱的斜截面受剪承載力應滿足式（5.3.3-1）要求，且應按式（5.3.3-2）計算：（5.3.3-1）（5.3.3-2）式中：——型鋼腹板抗剪強度設計值；——型鋼截面高度、腹板厚度、翼緣寬度、翼緣厚度。【條文說明】研究表明：波紋鋼管混凝土柱的受剪承載力主要由核心混凝土、箍筋、型鋼和波紋鋼管四部分組成。其中混凝土部分也可以參考現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010的有關規定。若波紋鋼管鋼筋混凝土中的箍筋僅依據構造配置，建議不考慮箍筋部分承擔的剪力。5.4扭曲截面承載力計算5.4.1波紋鋼管混凝土組合柱的受扭承載力應滿足式（5.4.1-1）要求，且應按式（5.4.1-2）~式（5.4.1-5）計算。（5.4.1-1）（5.4.1-2）（5.4.1-3）（5.4.1-4）（5.4.1-5）（5.4.1-6）式中：——扭矩設計值；——受扭承載力；——混凝土受扭承載力；——鋼筋和波紋鋼管受扭承載力；——型鋼受扭承載力；——約束效應系數，按本規程式（5.1.3-4）計算；——混凝土軸心抗拉強度設計值；——混凝土的扭曲截面塑性抵抗矩，取；ζeq——等效配筋強度比，ζeq值不應小于0.6，當ζeq大于1.7時，取1.7；——箍筋抗拉強度設計值；——受扭計算中沿截面周邊配置的箍筋單肢截面面積；——波紋鋼管鋼材抗拉強度設計值，應符合第4.1.4~5條的規定；——波紋鋼管等效壁厚，，wc和lc按本規程表8.1.1采用；——截面核心部分的面積，取箍筋內表面圍成面積；——型鋼抗壓、抗拉強度設計值；——型鋼翼緣寬度和翼緣厚度；——型鋼腹板寬度和腹板厚度；——縱向鋼筋抗拉強度設計值；——縱向鋼筋截面積；——箍筋間距；——截面核心部分的周長，取箍筋內表面包圍的周長；——截面名義直徑，按本規程第5.1.1條計算。【條文說明】波紋鋼管混凝土受扭構件由波紋鋼管、混凝土筒體、縱筋和箍筋四者共同工作。與鋼筋混凝土受扭構件不同的是，波紋鋼管混凝土構件的波紋鋼管對受扭的貢獻較為明顯，在受力分析時需要加以考慮。為方便工程設計，假定波紋鋼管混凝土受扭構件在扭剪斜裂縫充分發展時，截面核心區域的混凝土退出工作，核心的鋼筋混凝土實心截面可以用空心截面代替。進一步將其柱面投影展開，可以利用變角度空間桁架模型對其受力進行分析與計算。盡管變角度空間桁架模型法從受力的角度揭示了箍筋、縱筋及波紋鋼管對構件受扭承載力的貢獻，然而由于波紋鋼管的約束效應，核心混凝土開裂程度較輕微，混凝土核心區域并未完全退出工作。參考現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010建議的受扭構件承載力設計公式形式，考慮混凝土核心區域的受扭貢獻，得到波紋鋼管混凝土柱的受扭承載力計算公式（5.4.1-2）。其形式與鋼筋混凝土受扭承載力表達式相協調，不同的是其等效配筋強度比ζeq的計算式（5.4.1-6）中包含波紋鋼管在環向和縱向方向的受扭貢獻。在純扭工況下波紋鋼管名義縱向應力較小，可以忽略。根據有限元分析結果，波紋鋼管混凝土受扭構件在達到受扭承載力極限狀態時，波紋鋼管名義環向應力σh可達到屈服強度值的0.1~0.3倍，為方便設計，取σh中位值0.2fy，則分母中多出的一項0.2πfD0teqs即為波紋鋼管在環向方向的受扭貢獻，在等效配筋強度比ζeq一定的情況下，波紋鋼管混凝土柱的縱筋面積Al可高于鋼筋混凝土柱。這是因為波紋鋼管對抗扭的有利作用延緩了核心混凝土的剪切斜裂縫開展，構件應變可達到更高水平，因此配置比鋼筋混凝土構件更多的縱筋，仍可以使縱筋應力達到較高水平。當ζeq在0.6至1.7之間時，箍筋可達到屈服狀態，縱筋應力可達較高水平，在計算承載力時，可以將二者應力取為各自的鋼材屈服強度值。根據現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010的建議范圍，并將波紋鋼管視為等效的螺旋箍筋，等效配筋強度比ζeq的取值可以限定在0.6至1.7之間。螺旋波紋鋼管混凝土柱具有顯著的扭轉方向相關性，其正扭（扭轉方向與鋼管的螺旋角方向一致）的承載力顯著高于其反扭（扭轉方向與螺旋角方向相反）的承載力；為保守起見，本規程均給出了其反扭承載力的計算公式，當有可靠依據時，可以考慮螺旋波紋鋼管在正扭方向的承載力增強效應。對于波紋鋼管型鋼混凝土組合柱，在式（5.4.1-2）的基礎上進一步疊加內置型鋼的扭矩貢獻（式5.4.1-5），其中1.2為反映翹曲扭矩影響的全塑性自由扭矩增大系數。5.4.2波紋鋼管混凝土柱在軸向壓力和扭矩共同作用下的承載力宜按下列公式計算：當時：（5.4.2-1）當時：（5.4.2-2）（5.4.2-3）（5.4.2-4）式中：——軸力設計值；——軸心受壓承載力，按本規程式（5.2.2-2）計算；——簡化的壓-扭承載力相關曲線計算系數；——縱筋配筋率；——螺旋角。【條文說明】根據試驗與數值模擬結果，波紋鋼管混凝土柱的壓扭承載力相關關系可以簡化為雙折線（圖6）。其界限軸壓比近似取0.7，即na≤0.7，試件的扭轉承載力隨著軸力的增大而增大；na>0.7時，試件的扭轉承載力隨著軸力的增大而減小。A(0,1)A(0,1)N/NuT/TuB(η1,T,0.7)C(1,0)O簡化為雙折線圖6壓-扭承載力相關關系簡化曲線5.4.3軸力、彎矩、扭矩共同作用下的波紋鋼管混凝土柱承載力應滿足下式要求：（5.4.3）式中：——考慮軸力影響的正截面受彎承載力，對于波紋鋼管鋼筋混凝土柱，按本規程式（5.2.5-3）和式（5.2.5-4）計算；對于波紋鋼管型鋼混凝土柱，按本規程式（5.2.5-3）~式（5.2.5-6）計算，取Nu,e=N，N為波紋鋼管混凝土柱軸力設計值；——考慮軸力影響的截面受扭承載力，按本規程式（5.4.2-1）和式（5.4.2-2）計算；【條文說明】根據試驗與數值模擬結果，在軸力、彎矩、扭矩共同作用下，波紋鋼管混凝土柱的力學性能主要與軸壓比（na）與扭彎比（αT）相關；扭彎比越大，構件的扭轉效應越明顯，反之構件的彎曲效應越明顯；且構件仍具有顯著的扭轉方向相關性。本規程仍保守取其反扭方向的受彎和受扭承載力進行設計，經擬合分析，其彎扭承載力相關關系可以由1/4橢圓進行描述。隨著軸力的增大，試件的受彎和受扭承載力均先增大后減小；但不同軸壓比下試件的彎扭承載力相關關系幾乎保持不變。因此，軸力、彎矩、扭矩共同作用下，波紋鋼管混凝土柱的彎扭承載力相關關系仍由1/4橢圓進行描述（式（5.4.4）），在計算其受彎和受扭承載力時需考慮軸力的影響，即分別用壓-彎相關關系和壓-扭相關關系計算壓-彎-扭復雜受力下波紋鋼管混凝土柱的受彎承載力（Mu,N）和受扭承載力（Tu,N）。5.4.4當波紋鋼管鋼筋混凝土作為橋墩使用時，其軸壓比低于0.3，軸力、彎矩、扭矩共同作用下的波紋鋼管鋼筋混凝土柱承載力可按下列公式計算：（5.4.4-1）（5.4.4-2）（5.4.4-3）式中：——純彎承載力，對于波紋鋼管鋼筋混凝土柱，按本規程式（5.2.5-3）和式（5.2.5-4）計算；對于波紋鋼管型鋼混凝土柱，按本規程式（5.2.5-3）~式（5.2.5-6）計算；——軸力對彎矩的影響系數；——軸力對扭矩的影響系數；——荷載扭彎比，取。【條文說明】對軸壓比不高于0.3的試件，其受扭與受彎承載力均隨著軸力的增大而提高，且基本呈線性關系；因此，提出了更為簡化的計算方法確定其壓-彎-扭承載力相關關系（式5.4.4-1~式5.4.4-3）。上述方法計算結果與試驗結果對比結果較好（圖7）。圖7波紋鋼管混凝土柱壓-彎-扭承載力計算公式驗證5.5考慮長期荷載作用影響的承載力計算5.5.1當長徑比大于10且永久荷載引起的軸向壓力占全部軸向壓力的50%及以上時，應考慮長期荷載對構件穩定承載力的影響。5.5.2當考慮長期荷載作用時，波紋鋼管混凝土柱的軸心受壓穩定承載力設計值應乘以折減系數kcr，該系數可按下列公式計算：（5.5.2-1）（5.5.2-2）（5.5.3-3）式中：——折減系數；——計算系數；——計算長度，其取值應符合現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010及相關標準的有關規定；——截面名義直徑；——長期荷載比，，其中，Nl為作用于波紋鋼管混凝土柱的長期軸壓荷載，根據準永久荷載組合確定；——縱向鋼筋配筋率；——縱向鋼筋抗壓強度設計值。

6波紋鋼-混凝土組合拱設計6.1一般規定6.1.1本章計算均僅適用于不考慮拱上建筑與波紋鋼-混凝土組合拱聯合作用的情況。當需要考慮聯合作用時，應做專門分析，且連接構造應符合計算的預設條件。6.1.2波紋鋼-混凝土組合拱在施工階段，應按可能產生的最不利荷載組合進行截面強度和整體穩定性計算。【條文說明】在波紋鋼-混凝土組合拱的施工階段，需要驗算結構自重和施工荷載作用下拱結構的截面承載力，并需要考慮施工過程拱結構形狀變化帶來的整體穩定性問題。6.1.3相鄰波紋鋼板之間的連接應采用螺栓連接，并應符合現行國家標準《冷彎波紋鋼管》GB/T34567的有關規定。【條文說明】相鄰波紋鋼板間需要采用螺栓連接，并保障連接處具有足夠的搭接長度。因焊接會產生殘余應力，影響結構穩定性，相鄰波紋鋼板間不允許采用焊接連接。6.1.4波紋鋼加固結構的安全等級應根據結構破壞后果的嚴重性、結構的重要性和加固設計使用年限，由委托方與設計方按實際情況共同確定。【條文說明】被加固的混凝土結構，其加固前的服役時間，加固后的結構使用功能各不相同，因此不能直接沿用原設計的安全等級作為加固后的安全等級，而需要根據委托方對該結構下一目標使用期的要求、用途和重要性重新確定安全等級，故由委托方與設計單位共同確定。6.1.5波紋鋼-混凝土組合拱應根據建設條件、結構受力性能等因素，合理確定拱軸線形式，可采用馬蹄形拱、橢圓形拱、單圓弧拱、多圓弧拱、拋物線拱和懸鏈線拱等。【條文說明】波紋鋼-混凝土組合拱的拱軸線形式可以根據實際需要進行設計和確定，以滿足不同工程要求。6.1.6波紋鋼-混凝土組合拱的正截面承載力計算僅適用于波紋鋼和混凝土完全抗剪連接的情況。【條文說明】完全抗剪連接波紋鋼-混凝土組合拱是指抗剪連接件的受剪承載力足以充分發揮波紋鋼-混凝土組合拱的承載力需求，本規程波紋鋼-混凝土和拱正截面承載力的計算公式僅適用于波紋鋼和混凝土完全抗剪連接的情況。6.2正截面承載力計算6.2.1波紋鋼-混凝土組合拱的正截面軸心受壓承載力應滿足式（6.2.1-1）的要求，且應按式（6.2.1-2）計算（圖6.2.1）：（6.2.1-1）（6.2.1-2）式中：——計算寬度內軸向壓力設計值；——計算寬度內正截面軸心受壓承載力；——軸壓穩定系數，按本規程附錄D插值確定；——混凝土軸心抗壓強度設計值；——計算寬度內混凝土截面面積；——波紋鋼抗壓強度設計值；——計算寬度內波紋鋼橫截面面積；——縱向鋼筋抗壓強度設計值；——計算寬度內全部縱向受壓鋼筋截面面積。113

21—混凝土；2—縱向鋼筋；3—波紋鋼圖6.2.1波紋鋼-混凝土組合拱截面6.2.2波紋鋼-混凝土組合拱的正截面偏心受壓承載力應滿足式（6.2.2-1）的要求，且應按式（6.2.2-2）計算：（6.2.2-1）（6.2.2-2）式中：——計算寬度內正截面偏心受壓承載力；——考慮偏心率影響的承載力折減系數，按本規程第6.2.3條計算。6.2.3波紋鋼-混凝土組合拱考慮偏心率影響的承載力折減系數的計算應符合下列規定：1當截面承受正彎矩，且時，應按下式計算：（6.2.3-1）（6.2.3-2）2當截面承受正彎矩，且時，應按下式計算：（6.2.3-3）3當截面承受負彎矩，且時，應按下式計算：（6.2.3-4）4當截面承受負彎矩，且時，應按下式計算：（6.2.3-5）式中：——軸向壓力對截面重心的偏心距；——全部縱向鋼筋截面面積；——混凝土承擔系數，按（6.2.3-2）計算。【條文說明】由極限平衡理論可知，波紋鋼-混凝土組合拱截面在軸力和彎矩共同作用下的廣義屈服條件，在Nu-Mu直角坐標系中可簡化為兩條直線，且具有很好的預測精度。由于波紋鋼-混凝土組合拱截面不對稱，正彎矩截面（波紋鋼受拉）以及負彎矩截面（波紋鋼受壓）下Nu-Mu相關方程存在一定差異，故對兩種彎矩形式下考慮偏心率影響的承載力折減系數e分別提出計算公式。對于正彎矩作用工況，根據大量的有限元分析，可以建立簡化后的Nu-Mu相關方程表達式為：（1）（2）（3）以和由有限元確定的代入式（1）和式（2），并定義，經變換并簡化后得到：（4）（5）此即本規程式（6.2.3-1）和式（6.2.3-3）。如式（4）、式（5）二式的相等，即得界限偏心率。對于負彎矩作用工況，根據大量的有限元分析，可建立簡化后的Nu-Mu相關方程表達式為：（6）（7）以和由有限元確定的代入式（6）和式（7），并定義，經變換并簡化后得到：（8）（9）此即本規程式（6.2.3-4）和式（6.2.3-5）。如式（8）、式（9）二式的相等，即得界限偏心率。6.3斜截面承載力計算6.3.1波紋鋼-混凝土組合拱的受剪截面應符合下列規定：1當時，應滿足下列公式要求：（6.3.1-1）2當時，應滿足下列公式要求：（6.3.1-2）3當時，按線性內插法確定。式中：——計算寬度內斜截面上的最大剪力設計值；——混凝土強度影響系數，按現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010的規定值確定；——混凝土軸心抗壓強度設計值；——截面計算寬度；——截面有效高度，為縱向鋼筋合力點至波紋鋼波峰的距離。6.3.2當不配置橫向鋼筋時，波紋鋼-混凝土組合拱的斜截面受剪承載力應滿足式（6.3.2-1）的要求，且應按式（6.3.2-2）計算：（6.3.2-1）（6.3.2-2）式中：——計算寬度內斜截面受剪承載力；——混凝土軸心抗拉強度設計值；6.3.3當配置橫向鋼筋時，波紋鋼-混凝土組合拱的斜截面受剪承載力應按下式計算：（6.3.3）式中：——橫向鋼筋的抗拉強度設計值；——同一截面內橫向鋼筋的全部截面面積；——沿拱環向方向的橫向鋼筋間距。【條文說明】波紋鋼-混凝土組合拱的斜截面受剪承載力計算公式參考了現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010中對一般受彎構件斜截面受剪承載力的有關表達式。6.4波紋鋼加固混凝土組合拱正截面承載力計算6.4.1波紋鋼加固混凝土組合拱的正截面軸心受壓承載力應滿足式（6.4.1-1）的要求，且應按式（6.4.1-2）計算：（6.4.1-1）（6.4.1-2）式中：——計算寬度內波紋鋼加固混凝土組合拱的正截面軸心受壓承載力；——軸壓穩定系數，按本規程附錄D插值確定；——原構件混凝土軸心抗壓強度設計值，由標準值計算確定，標準值應按現行國家標準《混凝土結構加固設計規范》GB50367的規定值確定；——計算寬度內原構件混凝土截面面積，根據鑒定報告采用原設計值或實測值；——原構件縱向鋼筋抗壓強度設計值，由標準值計算獲得，標準值應按現行國家標準《混凝土結構加固設計規范》GB50367的規定值確定；——計算寬度內原構件全部縱向鋼筋截面面積，根據鑒定報告采用原設計值或實測值；——新增混凝土和波紋鋼的強度利用系數，取值為0.8；——新增混凝土軸心抗壓強度設計值；——計算寬度內新增混凝土截面面積，可采用加固設計文件規定的名義值；——波紋鋼抗壓強度設計值；——計算寬度內波紋鋼橫截面面積。113

241—原構件混凝土；2—原構件縱向鋼筋；3—波紋鋼；4—新增混凝土圖6.4.1波紋鋼加固混凝土組合拱截面【條文說明】原構件混凝土軸心抗壓強度設計值、原構件混凝土截面面積、原構件全部縱向鋼筋截面面積、原構件縱向鋼筋抗壓強度設計值已在原結構加固前通過實測或驗算確定。在進行結構加固設計時，考慮到新增混凝土和波紋鋼在連接構造上和受力狀態上受到多種因素綜合影響，可能導致加固后結構在承載力極限狀態時其強度難以充分發揮，故從安全性角度，對新增混凝土和波紋鋼的強度進行折減，統一取＝0.8。6.4.2波紋鋼加固混凝土組合拱的正截面偏心受壓承載力應滿足式（6.4.2-1）的要求，且應按式（6.4.2-2）計算：（6.4.2-1）（6.4.2-2）式中：——計算寬度內波紋鋼加固混凝土組合拱的正截面偏心受壓承載力；——波紋鋼加固混凝土組合拱考慮偏心率影響的承載力折減系數，按本規程第6.4.3條計算。6.4.3波紋鋼加固混凝土組合拱考慮偏心率影響的承載力折減系數的計算應符合下列規定：1當截面承受正彎矩，且時，應按下式計算：（6.4.3-1）（6.4.3-2）2當截面承受正彎矩，且時，應按下式計算：（6.4.3-3）3當截面承受負彎矩，且時，應按下式計算：（6.4.3-4）4當截面承受負彎矩，且時，應按下式計算：（6.4.3-5）式中：——加固結構混凝土承擔系數。【條文說明】本條計算方法與本規程第6.2.3條的計算方法類似，考慮新增混凝土的影響，同樣采用極限平衡理論，將Nu-Mu相關曲線簡化為兩條直線，對正彎矩截面（波紋鋼受拉）以及負彎矩截面（波紋鋼受壓）考慮偏心率影響的承載力折減系數分別進行確定，通過大量有限元分析結果得到了本條的計算方法。6.5波紋鋼加固混凝土組合拱斜截面承載力計算6.5.1波紋鋼加固混凝土組合拱的受剪截面應符合下列規定：1當時，應滿足下列公式要求：（6.5.1-1）2當時，應滿足下列公式要求：（6.5.1-2）3當時，按線性內插法確定。式中：——計算寬度內斜截面上的最大剪力設計值；——原構件混凝土強度影響系數，按現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010的規定值確定；——原構件截面有效高度；——新增混凝土強度影響系數，按現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010的規定值確定。6.5.2波紋鋼加固混凝土組合拱的斜截面受剪承載力應滿足式（6.5.2-1）的要求，且應按式（6.5.2-2）計算：（6.5.2-1）（6.5.2-2）式中：——原構件混凝土軸心抗拉強度設計值；——新增混凝土的強度利用系數，取值為0.7；——原橫向鋼筋的抗拉強度設計值；——計算寬度內同一截面原箍筋的全部截面面積；——沿拱環向方向的原橫向鋼筋間距。【條文說明】波紋鋼加固混凝土組合拱的斜截面受剪承載力參考現行國家標準《混凝土結構加固設計規范》GB50367的公式形式，包括原構件混凝土、新增混凝土和原橫向鋼筋三部分。原構件混凝土和新增混凝土的抗拉強度設計值分別按原設計時采用的標準和現行標準的規定值取用。6.6短暫狀況應力計算6.6.1波紋鋼-混凝土組合拱在進行短暫狀況設計時，應按荷載標準組合計算由自重、施工荷載等引起的應力，并不應超過本節規定的限值。施工荷載除有特別規定外均應采用標準值。【條文說明】施工荷載需要采用標準組合，但有特別規定者除外。短暫狀況一般不進行正常使用極限狀態計算，可以通過施工措施或構造布置來予以保障，防止波紋鋼-混凝土組合拱出現過大變形或混凝土超限而產生裂縫。6.6.2波紋鋼-混凝土組合拱正截面應力應滿足下列公式要求：1受壓區混凝土邊緣的壓應力應滿足下式要求：（6.6.2-1）2受拉鋼筋的應力應滿足下式要求：（6.6.2-2）3受拉區波紋鋼邊緣的應力應滿足下式要求：（6.6.2-3）式中：——施工階段按荷載標準組合計算的彎矩值；——截面中和軸至混凝土頂面的距離，按本規程式（6.7.5-2）計算；——短期荷載作用下開裂換算截面慣性矩，按本規程第6.7.6條計算；——施工階段相應于混凝土立方體抗壓強度fcu的混凝土軸心抗壓強度標準值，標準值按現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010的規定值以直線內插確定；——鋼筋與混凝土的彈性模量比值；——受拉區縱向鋼筋合力點至截面受拉邊緣的距離；——縱向鋼筋抗拉強度標準值；——波紋鋼與混凝土的彈性模量比值；——波紋鋼波谷至拱截面上邊緣的距離；——波紋鋼屈服強度。6.6.3當不配置橫向鋼筋時，波紋鋼-混凝土組合拱的剪應力應滿足下式要求：（6.6.3）式中：——施工階段按荷載標準組合計算的剪力值；——施工階段的混凝土軸心抗拉強度標準值。6.6.4當波紋鋼-混凝土組合拱的剪應力τ不符合式（6.6.3）時，應配置橫向鋼筋，且應滿足下式要求：（6.6.4）式中：——橫向鋼筋的抗拉強度標準值。【條文說明】規定了短暫狀況波紋鋼-混凝土組合拱的應力計算及應力限值。相關說明如下：1所有正截面和斜截面的應力計算，是波紋鋼-混凝土組合拱截面彈性階段的計算方法，受彎構件彈性階段的基本假定都適用；2當受壓區配有縱向鋼筋時，在計算ycc和時，公式中的受壓鋼筋的應力需要滿足的要求；當時，需要以代替公式中的，為受壓鋼筋合力點相應的混凝土壓應力，為受壓鋼筋強度設計值。6.6.5波紋鋼-混凝土組合拱的平面內整體穩定性應按本規程第6.2節進行計算。6.7持久狀況正常使用極限狀態驗算6.7.1在波紋鋼-混凝土組合拱中，按荷載頻遇組合并考慮長期作用影響的負彎矩區最大裂縫寬度可按下式計算：（6.7.1）式中：——波紋鋼-混凝土組合拱負彎矩區最大裂縫寬度；——鋼筋表面形狀系數，對于光面鋼筋取1.40；對于帶肋鋼筋取1.00；對于環氧樹脂涂層帶肋鋼筋取1.15；——長期效應影響系數，；式中Ml和Ms分別為按作用準永久組合和作用頻遇組合計算的彎矩設計值；——與構件受力性質有關的系數，取0.9；——鋼筋應力，按本規程第6.7.2條計算；——鋼筋的彈性模量；——最外排縱向受拉鋼筋的混凝士保護層厚度，當c>50mm時，取50mm；——縱向受拉鋼筋直徑；當用不同直徑的鋼筋時，d改用換算直徑de，，式中ni為受拉區第i種鋼筋的根數，di為受拉區第i種鋼筋的直徑，按表6.7.1取值；——縱向受拉鋼筋的有效配筋率，，式中Ate為有效受拉混凝土截面面積，當時，取0.1；當時，取0.01。表6.7.1受壓區鋼筋直徑di受拉區鋼筋種類單根普通鋼筋普通鋼筋的束筋鋼絞線束鋼絲束di取值公稱直徑d等代直徑dse等代直徑dpe注：（1），n為組成束筋的普通鋼筋根數，d為單根普通鋼筋公稱直徑。（2），n為鋼絲束中鋼絲根數或鋼絞線束中鋼絞線根數，dp為單根鋼絲或鋼絞線公稱直徑。【條文說明】波紋鋼-混凝土組合拱截面底部的波紋鋼對混凝土傳濕的密閉作用，導致混凝土內部自由水僅能從組合截面頂部散失，截面收縮沿厚度呈不均勻分布，稱為非均勻收縮（圖8）。研究表明，非均勻收縮會顯著增大組合拱的負彎矩區裂縫寬度。波紋鋼-混凝土組合拱負彎矩區最大裂縫寬度計算參考現行標準《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG-3362建議的偏心受壓構件最大裂縫寬度設計公式形式，在其基礎上考慮混凝土的非均勻收縮作用在組合拱負彎矩區產生附加彎矩而增大長期裂縫寬度，將原長期效應影響系數C2放大20%。（參考文獻HuanZhang,Hai-YanZhang*,YueGeng,Peng-QiFang,Yu-YinWang.DesignformulaeforLong-TermresponsesofcontinuousSteel-Recycledaggregateconcretecompositeslabs,Structures,2022,45：1477-1490.）

κsh

εsh

MshMsh2131—開敞面，濕度散失；2—密閉面，濕度保持；3—水分散失2圖8非均勻收縮示意圖26.7.2由荷載頻遇組合引起的開裂截面縱向受拉鋼筋的應力可按下列公式計算：（6.7.2-1）（6.7.2-2）（6.7.2-3）（6.7.2-4）式中：——計算寬度內按作用頻遇組合計算的軸向壓力；——軸向壓力至縱向受拉鋼筋合力點的距離；——縱向受拉鋼筋合力點至截面受壓區合力點的距離，且不大于；——縱向受拉鋼筋截面面積；——縱向鋼筋合力點至受壓邊緣的距離；——軸向壓力的正常使用極限狀態偏心距增大系數，當，取；——軸向壓力對截面重心的偏心距，取為，其中為彎矩設計值，為軸向壓力設計值；——截面重心至縱向受拉鋼筋合力點的距離；——波紋鋼拱受壓計算長度；——波紋鋼波谷至拱截面上邊緣的距離。6.7.3在波紋鋼-混凝土組合拱中，按荷載頻遇組合并考慮長期作用影響的使用階段撓度值可按下式計算：（6.7.3）式中：——按作用頻遇組合并考慮長期效應計算的組合拱撓度值；——施工影響系數，無支撐時取γd=0，其他取γd=1；——施工階段按永久荷載標準組合計算的波紋鋼撓度值；——按和其他永久荷載標準組合計算的組合拱撓度值，為組合拱（波紋鋼、鋼筋和混凝土）自重；——汽車荷載的頻遇值系數，取；——汽車荷載標準值作用下的組合拱撓度值；——第i個可變荷載的準永久值系數，人群荷載；風荷載；溫度梯度荷載作用；其他作用；——除汽車荷載外的第i個可變荷載標準值作用下的組合拱撓度值；——混凝土非均勻收縮作用下的組合拱撓度值；非均勻收縮作用按本規程附錄E的規定計算。【條文說明】研究表明，非均勻收縮作用會顯著增大組合拱的長期變形，非均勻收縮所引起的撓度占總撓度的50%~60%。波紋鋼-混凝土組合拱撓度計算考慮加載歷史及混凝土的非均勻收縮作用在組合拱產生附加彎矩對撓度的增大。6.7.4波紋鋼-混凝土組合拱短期荷載作用下截面抗彎剛度可按下列公式計算：（6.7.4-1）（6.7.4-2）式中：——短期荷載作用下的截面抗彎剛度；——混凝土的彈性模量；——短期荷載作用下的平均換算截面慣性矩；、——短期荷載作用下的未開裂換算截面慣性矩及開裂換算截面慣性矩，按本規程第6.7.5、6.7.6條規定計算。6.7.5短期荷載作用下的未開裂換算截面慣性矩可按下列公式計算：（6.7.5-1）（6.7.5-2）（6.7.5-3）（6.7.5-4）（6.7.5-5）（6.7.5-6）式中：——波紋鋼-混凝土組合拱計算寬度；——波紋鋼波峰至混凝土頂面距離；——短期荷載作用下的未開裂換算截面中和軸距混凝土頂面距離；——型鋼與混凝土的彈性模量比值；——型鋼截面慣性矩；——型鋼截面面積；——截面中和軸距波紋鋼截面重心軸距離；——鋼筋與混凝土的彈性模量比值；——縱筋截面慣性矩；——縱向受壓鋼筋截面面積；——截面中和軸距縱向鋼筋形心距離；——型鋼截面高度；——波紋鋼板中心至混凝土頂面距離；——縱向鋼筋中心至混凝土頂面距離；——型鋼的彈性模量；——鋼筋的彈性模量。6.7.6短期荷載作用下的開裂換算截面慣性矩可按下列公式計算。正彎矩區：（6.7.6-1）（6.7.6-2）（6.7.6-3）（6.7.6-4）負彎矩區：（6.7.6-5）（6.7.6-6）（6.7.6-7）（6.7.6-8）式中：——波紋鋼含鋼率；——縱筋配筋率；——短期荷載作用下的開裂換算截面中和軸距混凝土頂面距離；當大于時，取。【6.7.4~6.7.6條文說明】計算波紋鋼-混凝土組合拱抗彎剛度時，將波紋鋼換算成混凝土，并以未開裂換算截面慣性矩與開裂換算截面慣性矩的平均值作為截面換算截面慣性矩。其中，對于負彎矩區的開裂截面波紋鋼區域混凝土采用了等效矩形“割補法”的簡化計算（圖9），計算結果偏于安全，更準確的計算結果可通過微積分等數學方法得到。112

MM1—開裂區域；2—等效計算區域圖9波紋鋼區域混凝土等效矩形簡化計算示意圖6.7.7波紋鋼-混凝土組合拱長期荷載作用下截面抗彎剛度可按下列公式計算：（6.7.7-1）（6.7.7-2）式中：——長期荷載作用下波紋鋼-混凝土組合拱截面抗彎剛度；——長期荷載作用下的平均換算截面慣性矩；、——長期荷載作用下未開裂換算截面慣性矩及開裂換算截面慣性矩，按本規程式（6.7.5-1）、（6.7.6-1）計算，計算中改用；改用。6.7.8在波紋鋼-混凝土組合拱中，按荷載標準組合并考慮長期作用影響的波紋鋼板拉應力應滿足下列公式要求：（6.7.8-1）（6.7.8-2）（6.7.8-3）（6.7.8-4）（6.7.8-5）（6.7.8-6）（6.7.8-7）（6.7.8-8）（6.7.8-9）式中：——長期荷載作用下波紋鋼板拉應力；——混凝土自重引起的波紋鋼板拉應力；——除混凝土自重以外的永久荷載及可變荷載引起的波紋鋼板拉應力；——非均勻收縮引起的波紋鋼板拉應力；——型鋼抗拉強度設計值；——混凝土自重在計算截面產生的彎矩標準值；——除混凝土自重以外的永久荷載及可變荷載在計算截面產生的彎矩標準值；——非均勻收縮在計算截面產生的等效彎矩；——非均勻收縮在計算截面產生的等效軸力；——型鋼截面抵抗矩；——全截面換算截面面積；——波紋鋼波峰到截面中和軸距離；——非均勻收縮引起的組合拱應變分布斜率，當缺乏技術資料時,可按本規程式（6.7.8-8）計算；當需進行精細化計算時，可按本規程附錄E計算；——未開裂截面換算截面面積及開裂截面換算截面面積。【條文說明】波紋鋼-混凝土組合拱常用的施工方法是先將波紋鋼板安裝就位，作為澆筑混凝土的承重結構，在施工階段承擔混凝土自重與施工荷載；待混凝土硬化產生強度后，混凝土再與波紋鋼板協同工作，承擔后續增加的荷載。可見，對于施工時波紋鋼板下無臨時支撐的組合拱，波紋鋼板應力應為兩個階段應力的疊加結果：第一階段在混凝土強度達到75%以前，組合拱的自重由波紋鋼板單獨承受；第二階段當混凝土強度達到75%以后，所增加的荷載由組合拱承受。由此計算所得的波紋鋼板應力比組合拱全截面承擔全部荷載的結果大，有可能導致波紋鋼板在正常使用極限狀態下達到屈服。對此，參考現行國家標準《混凝土結構設計標準》GB/T50010-2010第H.0.7條給出了式（6.7.8-1）的波紋鋼板的拉應力控制條件。此外，研究表明，非均勻收縮會進一步增大組合拱的鋼板應力。非均勻收縮所引起的控制截面上鋼板應力占總應力的30%~60%。因此，在驗算波紋鋼板應力時，還需要疊加混凝土的非均勻收縮作用引起的波紋鋼板應力，其計算公式如式（6.7.8-2）所示。

7節點設計7.1一般規定7.1.1抗震等級為一、二、三級的波紋鋼管混凝土框架節點，應進行節點核心區的抗震驗算；四級抗震等級的框架節點可不進行驗算，但核心區應符合本章抗震構造措施的要求。【條文說明】本條參考現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011對鋼筋混凝土框架節點核心區的抗震驗算要求，水平地震作用下，波紋鋼管混凝土框架節點核心區以混凝土受剪為主，受力機理相似。7.1.2節點區域混凝土強度等級不應低于柱內混凝土。7.1.3框架梁柱節點核心區的剪力設計值Vj，應符合下列規定：1一級抗震等級的框架結構和9度設防烈度的一級抗震等級框架應按下列公式計算：當采用混凝土梁時：（7.1.3-1）當采用鋼梁時：（7.1.3-2）當采用鋼-混凝土組合梁時：（7.1.3-3）2其它情況應按下列公式計算：當采用混凝土梁時：（7.1.3-4）當采用鋼梁時：（7.1.3-5）當采用鋼-混凝土組合梁時：（7.1.3-6）式中：——強節點系數，對于框架結構，一級宜取1.5，二級宜取1.35，三級宜取1.2；對于其他結構中的框架，一級宜取1.35，二級宜取1.2，三級宜取1.1；——節點左右梁端逆時針或順時針方向組合彎矩設計值之和，一級框架節點左右梁端均為負彎矩時，絕對值較小的彎矩應取零；——節點左右梁端逆時針或順時針方向實配的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩之和，可根據梁實際截面和材料強度標準值確定；——混凝土梁截面的有效高度，節點兩側梁截面高度不等時可取平均值；——組合梁下翼緣合力點和組合梁鋼梁上翼緣與梁主縱筋合力點之間的距離——梁的截面高度，節點兩側梁截面高度不等時可采用平均值；——混凝土受壓鋼筋合力點至受壓邊緣的距離；——鋼梁的型鋼翼緣厚度；——柱的計算高度，可采用節點上、下柱反彎點之間的距離。7.2波紋鋼管混凝土梁柱節點7.2.1波紋鋼管鋼筋混凝土柱-鋼筋混凝土梁節點1波紋鋼管鋼筋混凝土柱-鋼筋混凝土梁節點可采用波紋鋼管半貫通節點（圖7.2.1-1）或平鋼管半貫通式節點（圖7.2.1-2）。11234hb（a）節點立面1124hkheffhk1124hkheffhk（b）中節點半貫通鋼管構造（c）邊節點半貫通鋼管構造1—柱波紋管；2—梁縱筋；3—鋼筋混凝土梁；4—梁縱筋貫穿孔圖7.2.1-1波紋鋼管半貫通式節點22465hkheffhk22hkheffhk645（b）中節點半貫通鋼管構造（c）邊節點半貫通鋼管構造1—柱波紋管；2—梁縱筋；3—鋼筋混凝土梁；4—梁縱筋貫穿孔；5—螺栓；6—法蘭盤圖7.2.1-2平鋼管半貫通式節點【條文說明】針對波紋鋼管鋼筋混凝土柱-鋼筋混凝土梁框架節點，編制組提出了節點區波紋鋼管不貫穿但箍筋加密的節點、節點區柱縱筋并筋的節點、節點區框架梁端加腋形式的節點、波紋鋼管斷開環梁式節點、波紋鋼管半貫通式節點和波紋鋼管環筋式節點等節點形式，并開展了相關試驗與精細化有限元分析。結果表明：節點區僅靠箍筋加密很難保證受壓承載力高于柱端，節點區柱縱筋并筋、梁端水平加腋和波紋鋼管斷開環梁式節點形式，可以保證節點區受壓承載力高于柱端的要求，但在施工過程中需額外支模，施工效率相對較低；且框架梁端水平加腋和環梁式節點