《市政裝配式混凝土橋梁連接技術規程》編制說明_第1頁
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文檔簡介

安徽省地方標準編制說明標準名稱《市政裝配式混凝土橋梁連接技術規程》任務來源(項目計劃號)《安徽省市場監督管理局關于下達2023年第三批安徽省地方標準制修訂計劃的通知》(皖市監函〔2023〕622號),項目計劃號:2023-3-77第一起草單位安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司單位地址安徽省合肥市高新區彩虹路1008號參與起草單位合肥工業大學,安徽省交控工業化建造有限公司,合肥市重點工程建設管理局,安徽省交規院工程智慧養護科技有限公司,安徽省公路橋梁工程有限公司,安徽省路港工程有限責任公司,安徽建工建設投資集團有限公司。編制情況1、編制過程簡介2024年5月23日,召開大綱編制專家討論會;2024年6月5日,召開主、參編單位全體會議,全體編制組成員共同討論項目進程、項目計劃安排及項目大綱初步成果等;2024年6月28日,召開編制組討論會,形成標準草案;2025年11月28日,進行草案專家論證會會前預審,根據專家意見修改完善標準草案;2025年3月28日,召開草案專家論證會,會議邀請相關專家共同探討標準草案成果,經充分討論,同意初稿通過論證,修改完善后形成征求意見稿。2、制定標準的必要性和意義(1)必要性相對于傳統現澆施工,預制裝配式橋梁施工具有諸多優點1)對周邊環境影響小2)對交通影響小3)預制工廠化,便于質量控制4)預制混凝土收縮、徐變變形小5)施工效率高。無論是在施工場地受限,交通壓力突出的城市高架建設中,還是在混凝土運輸條件復雜,有效施工時間短的梁建設中,預制節段拼裝工藝都具有明顯優勢。另外,預制節段逐跨拼裝與整孔預制架設相比較,制梁工藝更為簡單,梁體徐變上拱降低后,避免了跨度對運輸及起吊設備的限制,同時也節省了存梁用地。與移動模架逐孔灌筑施工相比,逐跨拼裝預制節段的施工速度更快,上部結構與下部結構可以同時進行,大大縮短了施工時間,施工質量也更容易保證。作為裝配式橋梁的關鍵部位,節點及其連接往往受力復雜,不合理的設計或設置位置的不恰當,往往會導致連接劣化乃至破壞。因此,連接不但決定了結構整體的安全性,也決定了工程的質量與耐久性能??煽康倪B接技術、合理的連接構造、設計方法是確保裝配式橋梁結構安全運營的關鍵。當前,國內裝配式橋梁設計與應用呈上升態勢,各種創新結構層出不窮,隨之而來的連接技術也是五花八門,連接質量和連接構造合理性參差不齊,導致我國裝配式橋梁的發展受到一定限制。因此需要對此方面進行研究、總結和歸納,制定行業內的標準規范,用于指導裝配式橋梁連接的設計和施工,確保裝配式橋梁其連接的可靠性,促進裝配式橋梁健康平穩的發展。(2)意義:在交通強國建設要求下,安徽省城鎮化建設快速發展面臨大規模建設,裝配式橋梁設計施工技術大范圍應用,在公路橋梁工業化方面安徽省處于國內先驅地位,做了很多示范工程,很多優秀的經驗可以移植或改良到市政橋梁上。裝配式橋梁構件的連接節點的質量關系著整座橋梁的安全,針對裝配式橋梁連接編制一部標準可以規范連接構造、提升連接質量,對我省在裝配式橋梁上的研究和應用做一個總結與提升,填補省內針對裝配式混凝土橋梁連接設計標準的空白,助力安徽工業化發展進一步發展。3、制定標準的原則和依據,與現行法律法規、標準的關系(1)制定原則和依據本標準適用于市政裝配式混凝土橋梁連接的設計、施工與質量檢驗,其他橋梁混凝土構件之間的連接可參考使用。符合國家、行業和本省現行有關標準的規定。主要依據的國家、行業標準規范如下:《球墨鑄鐵件》GB/T1348 《優質碳素結構鋼》GB/T699《碳素結構鋼》GB/T700《低合金高強度結構鋼》GB/T1591《合金結構鋼》GB/T3077《直縫電焊鋼管》GB/T13793《結構用無縫鋼管》GB/T8162《預應力鋼筋用錨具、夾具和連接器》GB/T14370《水泥基灌漿材料應用技術規范》GB/T50448《節段預制混凝土橋梁技術標準》CJJ_T111《城市橋梁設計規范》CJJ11《城市橋梁抗震設計規范》CJJ166《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》CJJ2《預應力混凝土用金屬波紋管》JG225《鋼筋連接用套筒灌漿料》JG/T408《鋼筋連接用灌漿套筒》JG/T398《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》JGJ355《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG3362《公路裝配式混凝土橋梁設計規范》JTGT3365-05《公路裝配式混凝土橋梁施工規范》JTGT3654《公路工程混凝土結構耐久性設計規范》(JTG/T3310)《公路鋼結構橋梁設計規范》(JTGD64)《公路工程質量檢驗評定標準》JTGF80/1《預制拼裝橋墩技術規范》DGTJ08-2160《全體外預應力節段拼裝混凝土橋梁》DB34/T344《超高性能混凝土現場澆筑施工技術規程》T/CBMF128(2)與現行法律法規、標準的關系現行國標《裝配式混凝土建筑技術標準》(GBT51231-2016)主要針對裝配式建筑的規定,本規程與其交叉不大。安徽省目前尚沒有針對市政裝配式橋梁連接相關的地方標準。在范圍和內容上有關聯之處,本規程在材料指標上引用部分內容,總體上內容和側重點均不相同,具體不同之處主要體現在以下幾點:(1)行標以公路裝配式橋梁作為對象,主要對橋梁整體進行規定,內涉及少部分連接的規定,但未做系統規定;本規程主要針對連接進行規定,羅列市政可用或常用的橋梁連接技術,對其構造和計算進行規定;(2)章節內容上不同,行標分上下部結構對裝配式橋梁進行規定;本規程主要聚焦各具體連接的設計和施工要點,對連接計算、連接構造、連接施工進行規定;(3)行標對節段預制拼裝箱梁的結構承載力計算,接縫構造進行了規定;本規程聚焦預應力連接這一具體連接形式,除了對節段預制拼裝箱梁采用體外預應力連接進行構造規定,同時還對預應力節段拼裝墩柱的連接構造進行了規定。(4)行標對下部結構涉及的部分連接形式如灌漿套筒、插槽式連接、承插式連接的構造給出了少部分連接規定;本規程對灌漿套筒連接、插槽式連接、承插式連接構造等進一步深化、細化,對其構造具體布局、尺寸等進行規定;給出灌漿套筒、灌漿金屬波紋管連接錨固長度限定范圍;同時本規程增加了殼式連接的規定內容;補充了濕接縫連接的多種連接形式、計算方法和構造規定;增加了預應力連接節段墩柱的連接要求等。(5)本規程針對每種連接形式給出現場施工的主要要點。4、主要條款的說明,主要技術指標、參數、試驗驗證的論述(詳細說明)1.0.2本規程適用于市政裝配式混凝土橋梁連接的設計、施工與質量檢驗,其他橋梁混凝土構件之間的連接可參考使用。本規程主要適用于混凝土橋梁構件之間連接的技術規定,其他橋梁諸如鋼混組合結構的混凝土橋面板構件之間的連接、其他類型橋梁混凝土下部結構構件之間的連接均可參照本規范相應規定執行。1.0.3條規定本規程適用于地震動峰值加速度小于0.15g的地區,當地震動峰值加速度大于或等于0.15g時,應進行專項抗震設計。裝配式橋梁建議用于低烈度地區,安徽絕大部分地區地震烈度小于0.15g,均適用于本規范的規定范圍,極個別地區如五河縣、泗縣、霍山縣地震烈度為0.15g,需要進行專項抗震設計。2.1.6殼式連接是一種適用于一柱一樁的裝配式橋梁下部結構連接方式,通過墩柱與樁基連接范圍內綁扎鋼筋澆筑混凝土殼壁連接成整體,為了加強連接的受力性能同時減小壁厚,殼壁建議采用超高性能混凝土。4.2.1灌漿連接套筒是目前預制拼裝下部結構較常采用的一種連接方式,其作用是將一根鋼筋的力傳遞至另一根鋼筋。全灌漿套筒一端為預制安裝端,另一端為現場拼裝端,套筒中間設置鋼筋限位擋板,套筒下端設置壓漿口,套筒上端設置出漿口。半灌漿套筒的鋼筋機械連接端為預制安裝端,另一端為現場拼裝端,套筒下端設置壓漿口,上端設置出漿口。4.2.4考慮到塑性鉸區反復地震荷載下套筒內鋼筋存在拔出的風險,這會導致墩柱承載力和延性能力降低,因此灌漿套筒連接接頭要能經受規定的高應力和大變形反復拉壓循環檢驗。4.5.4超高性能混凝土又稱活性粉末混凝土,我國的相應標準《活性粉末混凝土》GB/T31387。根據GB50204《混凝土結構工程施工質量驗收規范》,普通混凝土立方體抗壓強度標準值當試件尺寸為100mm立方體或骨料最大粒徑≤31.5mm時,應乘以強度尺寸換算系數0.95。當試件尺寸為200mm立方體或骨料最大粒徑≤63mm時,應乘以強度尺寸換算系數1.05。國內外研究結果表明,活性粉末混凝土立方體抗壓強度的尺寸效應不明顯。因此,本規范沿用《活性粉末混凝土》GB/T31387第9條規定,立方體抗壓強度標準值的測定采用邊長100mm的立方體試件作為標準試件?;钚苑勰┗炷翉姸鹊燃壍谋WC率取為95%。(1)參照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG3362、《活性粉末混凝土結構技術規程》DBJ43/T325中混凝土軸心抗壓強度的計算方法,活性粉末混凝土軸心抗壓強度fuck按下式計算確定:其中,系數0.88為考慮實際工程構件與立方體試件活性粉末混凝土強度之間差異的折減系數;α1為脆性折減系數,活性粉末混凝土摻入了2%左右的鋼纖維,其脆性明顯低于普通混凝土,故取為1.0;α2為棱柱體與立方體試件強度的比值,已有研究表明,其取值范圍為0.78~0.82,本規程近似取中值0.80。可得活性粉末凝土軸心抗壓強度計算公式:fuck=0.7fcu,k(2)活性粉末混凝土軸心抗壓強度設計值fucd,由混凝土軸心抗壓強度標準值除以混凝土材料分項系數γfc=1.45獲得?;炷敛牧戏猪椣禂档娜≈?,接近于按二級安全等級結構分析的脆性破壞構件目標可靠指標的要求。(3)參照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG3362、《纖維混凝土結構技術規程》CECS38及《活性粉末混凝土結構技術規程》DBJ43/T325,以活性粉末混凝土軸心抗拉時基體的抗拉強度為其抗拉開裂強度,峰值強度為其軸心抗拉強度。由于實際工程中所采用鋼纖維、混凝土原材料品種和養護方法較多,難以標準化,且抗拉強度測試時的離散性較大,故規定活性粉末混凝土軸心抗拉開裂強度宜根據工程所采用的材料由試驗確定,當無試驗數據時,給出了近似建議值。已有研究結果表明活性粉末混凝土試件軸心抗拉開裂強度與邊長100mm立方體試件抗壓強度平均值之間的統計關系可取為:μt0為實測活性粉末混凝土軸心抗拉開裂強度的平均值,μf100為實測活性粉末混凝土抗壓強度的平均值。目前尚無工程實際結構中活性粉末混凝土實體軸拉強度與試件軸拉強度之間差異的測試數據,仍近似沿用抗壓強度的相應系數值0.88,則構件混凝土軸心抗拉開裂強度標準值(保證率為95%)為:δft0為軸心抗拉開裂強度的變異系數,這里近似取為與立方體抗壓強度的相同,則fut0,k=0.88×0.0531?1.645δfc=0.047fcu,k以活性粉末混凝土軸心抗拉時基體的抗拉強度為其抗拉開裂強度,峰值強度為其軸心抗拉強度。由于實際工程中所采用鋼纖維、混凝土原材料品種和養護方法較多,難以標準化,故規定活性粉末混凝土軸心抗拉強度宜由試驗確定,當無試驗數據時,給出了近似計算公式。(4)活性粉末混凝土軸心抗拉強度設計值fut0,k,由軸心抗拉強度標準值除以混凝土材料分項系數γfc=1.45計算?;钚苑勰┗炷翉椥阅A縀c宜根據現行國家標準《活性粉末混凝土》(GB/T31387)的相應規定進行測試,在沒有測試結果的情況下可按本規范表采用。剪切變形模量Gc可取相應彈性模量值的0.4倍。泊松比按0.2采用。對《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG3362建議的普通混凝土彈性模量計算公式對比分析表明,其計算彈性模量值不隨混凝土強度等級變化(穩定在41GPa左右)與實際差異較大,參考《活性粉末混凝土結構技術規程》DBJ43/T325-2017,活性粉末混凝土受壓和受拉的彈性模量Ec的值根據強度等級fcu,k按下式計算。國內外研究結果表明,活性粉末混凝土的泊松比不隨軸心抗壓強度變化,取與普通混凝土泊松比的值相同;根據彈性材料力學,剪切模量約為相應彈性模量的0.42倍,參照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG3362近似取為0.4。5.1.1試驗和理論研究表明,接縫對截面載力存在不可忽略的不利影響,因此計算要計入該影響。5.1.2在預制構件之間及預制構件與現澆混凝土的接縫處,當受力鋼筋采用可靠連接,且接縫處新舊混凝土之間采用粗糙面、鍵槽等構造措施時,結構的整體性能與現澆混凝土結構類同,設計中采用與現澆結構相同的方法進行結構分析。5.2.1預制拼裝混凝土構件相比于現澆構件,接縫位置除進行抗彎、抗剪、壓彎等常規承載力計算外,需要進行抗剪彎承載力計算。預制拼裝受彎構件到達剪彎極限受力狀態時,也可能出現沿著接縫的破壞裂縫,但其與整體澆筑構件的破壞形態完全不同。這種在彎剪段出現的破壞形態雖與受彎構件正截面破壞形態相似,但截面相應的抗彎承載力卻低于受彎構件正截面抗彎承載力。目前,國外規范通常采用一個剪切強度折減系數考慮接縫對抗剪承載力的影響,這樣導致了即使箍筋沒有起任何作用但計算時仍被計入進去了。同濟大學混凝土橋梁研究室及國內外大量試驗結果表明,在剪力和彎矩共同作用下,由于接縫處縱向普通鋼筋不連續及拼接界面缺陷,構件在接縫消壓后將會最先開裂,主裂縫在接縫處集中發展,接縫一旦開展到一定高度后,腹板不再可能出現破壞斜裂縫。因此,受彎構件可能以接縫開展的形式發生剪切(剪彎)破壞,在這種情況下剪彎區的混凝土將在剪壓應力作用下達到其極限強度,傳統設計方法已無法對該破壞形態下的截面承載力進行計算。5.3.3對裂縫寬度的限制,主從保證結構耐久性、鋼筋不被銹蝕及過寬的裂縫影響結構外觀引起人們心理上的不安等因素考慮。安徽省內大部分區域屬于一般環境,JTG3362裂縫寬度限制為0.2mm,但因接縫的存在是結構耐久性的薄弱點,因此將裂縫寬度限值提高至0.15mm。5.5.2裝配式混凝土橋墩采用除濕接縫和承插式以外的連接形式時,在地震作用下墩底破壞主要集中在接縫的張開閉合以及接縫處混凝土的局部壓碎破壞,因此裝配式橋墩模擬的重點包括對接縫力學特性的模擬。5.5.3E1地震作用下結構在彈性范圍工作,關注的是結構的承載力,在此情況下可以近似偏于安全地取橋墩的全截面剛度進行抗震分析,因為取全截面剛度計算出的結構周期相對較短、計算出的地震力偏大,對抗震設計來說是偏安全的。當預制混凝土橋墩采用灌漿套筒連接時,考慮到密集布置的套筒對接縫附近區域剛度有增大影響,因此建議E1下偏保守地采用換算截面法計入套筒的影響。而E2地震作用下,容許結構進入彈塑性工作狀態,關注的是結構的變形,此時延性構件采用開裂后的有效截面抗彎剛度,以保證不會過低估計結構的變形,建議忽略灌漿連接套筒對墩柱剛度的影響。5.5.4試驗研究表明,裝配式橋墩抗剪校核包含預制墩柱節段自身和拼接縫的校核。根據文獻(套筒連接的預制拼裝橋墩抗剪性能試驗,王志強等,同濟大學學報(自然科技板2018年第46卷第6期),當剪跨比小于2時,采用鋼筋灌漿套筒連接且套筒預埋于承臺的預制試件進行擬靜力試驗最終破壞模式為彎剪破壞,且實測抗剪承載能力與現澆試件較為接近,可以參照現行《公路橋梁抗震設計規范》(JTG/T2231-01)中的方法進行E2地震作用下預制墩柱斜截面抗剪承載能力計算。根據國內外采用承插式連接的預制橋墩試件擬靜力試驗結果,當剪跨比為3~5.83,墩柱埋入深度以及接縫承載力使得破壞僅出現在墩柱,并且其抗震性能與傳統意義的現澆橋墩保持相同或相近,可以采用參照現行《公路橋梁抗震設計規范》(JTG/T2231-01)中的方法進行E2地震作用下預制墩柱斜截面抗剪承載能力計算。5.5.5預應力連接節點的非線性行為(如預應力筋的松弛、接縫滑移、接縫張開)與傳統現澆結構存在顯著差異,需通過精細化建模或試驗補充驗證。6.1.1裝配式橋梁連接位置的選擇主要要考慮接縫位置在結構整體的受力,以及構件分塊大小對于城市預制、運輸和安裝的要求。應盡量避免結構整體受力的較大的位置,構件分塊要便于城市運輸和安裝;同時考慮搭配水位變動區域干濕交替變化,對結構耐久性影響大,接縫應盡量避免在此區域設置。6.2.1行標《節段預制混凝土橋梁技術標準》CJJ/T111中8.4.6條規定墩柱鋼筋采用灌漿套筒或灌漿波紋鋼管錨固連接時,套筒或波紋鋼管之間凈距不宜小于骨料最大粒徑1.3倍,且不小于50mm;行標《公路裝配式混凝土橋梁設計規范》JTGT3365中6.2.3條規定套筒之間凈距宜大于25mm、集料粒徑的1.4倍及被連接鋼筋直徑中的最大值,綜合考慮取保守值,本規程規定灌漿套筒之間凈距不宜小于骨料最大粒徑的1.4倍,且不宜小于50mm。6.2.3縱向鋼筋間中心距不宜過大也不宜過小,鋼筋中心距過小會導致灌漿套筒安裝及混凝土澆筑困難。《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》JGJ355中3.1.2條規定灌漿套筒最小內徑與連接鋼筋公稱直徑差最小值對于12~25直徑的鋼筋應為10mm,對于28~40直徑的鋼筋應為15mm;行標《公路裝配式混凝土橋梁設計規范》3365中6.2.3條規定預制墩柱縱向手里鋼筋之間中心距宜小于350mm。結合兩本規范,規定縱向鋼筋之間中心距在d+40mm~350mm。6.2.8預制構件采用預埋灌漿套筒后,由于灌漿套筒需要有一定的保護層厚度,這樣使得預制構件縱向主筋的保護層厚度會有所增大,大于50mm時需要在保護層內增設一定的抗裂措施。當構件在頻遇值組合下未出現拉應力時,也可不增設抗裂措施;或通過增大灌漿套筒埋置段墩柱截面尺寸的方法,協調灌漿套筒和縱向主筋的保護層厚度,使其均小于50mm。6.3.3武漢理工大學胡志堅進行了一系列墩柱鋼筋灌漿波紋鋼管連接的錨固性能試驗分析,進行了20組荷載拉拔試驗和18組有限元分析,混凝土強度等級均為C50,鋼筋直徑10~22mm,波紋鋼管直徑分布35~70mm,錨固長度300mm、50mm、600mm,灌漿料選擇普通砂漿和超高性能混凝土。在拉拔荷載作用下,部分試件加載端未出現錐形破壞,波紋管對灌漿料有較好的加勁作用,一定程度上提升了鋼筋與灌漿料之間的粘結性能。自由端鋼筋與灌漿、灌漿料與波紋管以及波紋管與外部普通混凝土之間均未發現明顯破壞和滑移現象。試驗結果表明隨著鋼筋直徑的增加,試件的極限荷載逐漸增加,隨著波紋管直徑的增大,試件的極限承載力提升,破壞模式由波紋管拔出破壞轉為鋼筋拉斷破壞或鋼筋拔出破壞,粘結失效界面由波紋管-混凝土界面轉為鋼筋-灌漿料界面。鋼筋與三種材料的粘結強度從高到低依次是:UHPC、高強砂漿和普通混凝土。對于連接鋼筋錨固長度的取值建議:當鋼筋直徑不大于16mm,建議波紋管灌漿鋼筋的錨固長度為15d,當鋼筋直徑不小于20mm時,建議波紋管灌漿搭接鋼筋的錨固長度不小于12d。6.7.6U型鋼筋帶底托濕接縫連接形式無需搭設模板,相鄰兩片預制橋面板在連接段均有向外懸挑底托,由于底托為懸挑結構且厚度較薄,不宜長度太長,因此對該類型連接的濕接縫寬度有所限制,兩側U型鋼筋交叉搭接。整體施工較為便利。圖1U型鋼筋帶底托連接三維圖圖2U型鋼筋帶底托連接實圖6.8.1~6.8.3后張預應力筋連接是指預制梁段間不采用任何粘結劑,借助預應力將各梁段拼裝成整體,也稱干接縫。相對于其它類型裂縫,后張預應力筋連接避免了接縫間環氧樹脂膠的涂

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