1 总 则
1.0.1 为使公路桥涵的设计符合技术先进、安全可靠、耐久适用、经济合理的要求,制定本规范。 1.0.2 本规范适用于公路桥涵的一般钢筋混凝土及预应力混凝土结构构件的设计,不适用于轻骨料混凝土及其他特种混凝土桥涵结构构件的设计。 1.0.3 本规范按照国家标准《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T 50283规定的设计原则编制。基本术语、符号按照国家标准《工程结构设计基本术语和通用符号》GBJ 132和国家标准《道路工程术语标准》GBJ 124的规定采用。 1.0.4 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,按分项系数的设计表达式进行设计。
本规范采用的设计基准期为100年。 1.0.5 公路桥涵应进行以下两类极限状态设计: 1 承载能力极限状态:对应于桥涵及其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态;
2 正常使用极限状态:对应于桥涵及其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。 1.0.6 公路桥涵应考虑以下三种设计状况及其相应的极限状态设计:
1 持久状况:桥涵建成后承受自重、车辆荷载等持续时间很长的状况。该状况桥涵应作承载能力极限状态和正常使用极限状态设计;
2 短暂状况:桥涵施工过程中承受临时性作用(或荷载)的状况。该状况桥涵应作承载能力极限状态设计,必要时才作正常使用极限状态设计; 3 偶然状况:在桥涵使用过程中偶然出现的如罕遇地震的状况。该状况桥涵仅作承载能力极限状态设计。
1.0.7 公路桥涵应根据其所处环境条件进行耐久性设计。结构混凝土耐久性的基本要求应符合表1.0.7的规定。
表1.0.7 结构混凝土耐久性的基本要求 环境 类别 环境条件 最大 水灰比 最小水泥用量
最低混凝土强度等级 最大氯离子含量(%) 最大碱含量
Ⅰ 温暖或寒冷地区的大气环境;与无侵蚀性的水或土接触的环境 0.55 275 C25 0.30 3.0 Ⅱ 严寒地区的大气环境、使用除冰盐环境;滨海环境 0.50 300 C30 0.15 3.0 Ⅲ 海水环境 0.45 300 C35 0.10 3.0
Ⅳ 受侵蚀性物质影响的环境 0.40 325 C35 0.10 3.0 .................
.................
注:1 有关现行规范对海水环境结构混凝土中最大水灰比和最小水泥用量有更详细规定时,可参照执行;
2 表中氯离子含量系指其与水泥用量的百分率;
3 当有实际工程经验时,处于Ⅰ类环境中结构混凝土的最低强度等级可比表中降低一个等级;
4 预应力混凝土构件中的最大氯离子含量为0.06%,最小水泥用量为350kg/m3,最低混凝土强度等级为C40或按表中规定Ⅰ类环境提高三个等级,其他环境类别提高二个等级; 5 特大桥和大桥混凝土中的最大碱含量宜降至1.8kg/m3,当处于Ⅲ类、Ⅳ类或使用除冰盐和滨海环境时,宜使用非碱活性骨料。特大桥、大桥的含义见本规范表5.1.2注说明。 1.0.8 位处Ⅲ类或Ⅳ类环境的桥梁,当耐久性确实需要时,其主要受拉钢筋宜采用环氧树脂涂层钢筋;预应力钢筋、锚具及连接器应采取专门防护措施。
1.0.9 水位变动区有抗冻要求的结构混凝土,其抗冻等级不应低于表1.0.9的规定。
表1.0.9 水位变动区混凝土抗冻等级选用标准 桥梁所在地区 海水环境 淡水环境
严重受冻地区(最冷月月平均气温低于-8℃) F350 F250 受冻地区(最冷月月平均气温在-4~-8℃之间) F300 F200 微冻地区(最冷月月平均气温在0~-4℃之间) F250 F150
注:1 混凝土抗冻性试验方法应符合现行标准《公路工程水泥混凝土试验规程》JTJ053的规定;
2 墩、台身混凝土应选用比表列值高一级的抗冻等级。 抗冻混凝土应掺入适量引气剂,其伴合物的含气量按现行的《公路桥涵施工技术规范》JTJ041规定的采用。
1.0.10 有抗渗要求的结构混凝土,其抗渗等级应符合表1.0.10的规定。 表1.0.10 结构混凝土抗渗等级选用标准 最大作用水头与混凝土壁厚之比 抗渗等级 <5
5~10
11~15
16~20 >20
注:混凝土抗渗试验方法应符合现行标准《公路工程水泥混凝土试验规 程》JTJ053。
1.0.11 桥梁结构的设计和施工质量应分阶段实行严格管理和控制;桥梁的使用应符合设计.................
.................
给定的使用条件,禁止超限车辆通行;使用过程中必须进行定期检查和维护。
1.0.12 按本规范进行设计时,有关作用(或荷载)及其组合应符合《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的规定;材料和工程质量应符合《公路工程质量检验评定标准》JTJ071、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041的要求;结构抗震设计应符合《公路工程抗震设计规范》JTJ004的规定。
2 术语和符号
2.1 术 语 2.1.1 极限状态 limit states
整体结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时,此特定状态为该功能的极限状态。 2.1.2 可靠度 degree of reliability
结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。 2.1.3 设计基准期 design reference period 在进行结构可靠性分析时,考虑持久设计状况下各项基本变量与时间关系所采用的基准时间参数。 2.1.4 设计状况 design situation 结构从施工到使用的全过程中,代表一定时段的一组物理条件,设计时必须做到使结构在该时段内不超越有关的极限状态。 2.1.5 材料强度标准值 characteristic value of material strength 设计结构或构件时采用的材料强度的基本代表值。该值可根据符合规定标准的材料,其强度概率分布的0.05分位值确定。 2.1.6 材料强度设计值 design value of material strength 材料强度标准值除以材料强度分项系数后的值。 2.1.7 作用 action
施加在结构上的集中力或分布力如汽车、结构自重等,或引起结构外加变形或约束变形的原因如地震、基础不均匀沉降、温度变化等,统称为作用。前者为直接作用,也可称为荷载;后者为间接作用(不宜称为荷载)。 2.1.8 作用效应 effects of actions
结构对所受作用的反应,称为作用效应。如由作用产生的结构或构件的轴向力、弯矩、剪力、应力、裂缝、变形等。 2.1.9 作用标准值 characteristic value of an action
作用的主要代表值。其值可根据设计基准期内最大值概率分布的某一分位值确定。 2.1.10 作用设计值 design value of actions 作用标准值乘以作用分项系数后的值。
2.1.11 作用效应组合 combination for action effects 结构上几种作用分别产生的效应的随机叠加。 2.1.12 安全等级 safety classes 为使桥涵具有合理的安全性,根据桥涵结构破坏所产生后果的严重程度而划分的设计等级。
2.1.13 结构重要性系数 coefficient for importance of structure
对不同安全等级的结构,为使其具有规定的可靠度而采用的作用效应附加的分项系数。 2.1.14 几何参数标准值 nominal value of geometrical parameter .................
.................
设计结构或构件时采用的几何参数的基本代表值。其值可按设计文件规定值确定。 2.1.15 承载力设计值 design value of ultimate bearing capacity 结构或构件按承载能力极限状态设计时,用材料强度设计值计算的结构或构件极限承载能力。
2.1.16 作用效应组合设计值 design value of combination for action effects 设计结构或构件时,由几种作用设计值分别引起的效应的组合。
2.1.17 作用短期效应组合 combination for short-term action effects
结构或构件按正常使用极限状态设计时,永久作用效应与可变作用频遇值效应的组合。 2.1.18 作用长期效应组合 combination for long-term action effects
结构或构件按正常使用极限状态设计时,永久作用效应与可变作用准永久值效应的组合。
2.1.19 开裂弯矩 cracking moment 构件出现裂缝时的理论临界弯矩。
2.1.20 作用频遇值 frequent value of an action
结构或构件按正常使用极限状态短期效应组合设计时,采用的一种可变作用代表值,其值可根据任意时点(截口)作用概率分布的0.95分位值确定。 2.1.21 分项系数 partial safety factor
为保证所设计的结构或构件具有规定的可靠度,在结构极限状态设计表达式中采用的系数。分为作用分项系数和材料分项系数等。 2.1.22 施工荷载 site load
按短暂状况设计时,施工阶段施加在结构或构件上的临时荷载。包括结构自重、附着在结构和构件上的模板、材料机具等。
2.2 符 号
2.2.1 材料性能有关符号
C30—— 表示立方体强度标准值为 的混凝土强度等级; —— 边长为 的混凝土立方体抗压强度;
—— 边长为 的施工阶段混凝土立方体抗压强度; —— 边长为 的混凝土立方体抗压强度标准值; 、 —— 混凝土轴心抗压强度标准值、设计值; 、 —— 混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值;
、 —— 短暂状况施工阶段的混凝土轴心抗压、抗拉强度标准值; 、 —— 普通钢筋抗拉强度标准值、设计值; 、 —— 预应力钢筋抗拉强度标准值、设计值; 、 —— 普通钢筋、预应力钢筋抗压强度设计值;
—— 承台计算中撑杆混凝土轴心抗压强度设计值; —— 混凝土弹性模量; —— 混凝土剪变模量;
、 —— 普通钢筋、预应力钢筋的弹性模量; 2.2.2 作用和作用效应有关符号 —— 弯矩组合设计值;
、 —— 按作用短期效应组合、长期效应组合计算的弯矩值; —— 弯矩组合标准值;
—— 受弯构件正截面的开裂弯矩值; .................
.................
—— 组合式受弯构件第一阶段结构自重产生的弯矩设计值; —— 组合式受弯构件第二阶段结构自重产生的弯矩设计值;
—— 组合式受弯构件第一阶段结构自重外的荷载产生的弯矩设计值; —— 组合式受弯构件第二阶段结构自重外的可变作用产生的弯矩设计值; —— 轴向力组合设计值;
—— 后张法构件预应力钢筋和普通钢筋的合力;
—— 构件混凝土法向应力等于零时预应力钢筋和普通钢筋的合力; 、 —— 集中反力或局部压力标准值、设计值; —— 第i根桩单桩竖向力设计值; —— 基桩承台撑杆压力设计值;
—— 扭矩组合设计值或基桩承台系杆拉力设计值; —— 剪力组合设计值;
—— 构件斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值; —— 与构件斜截面相交的普通弯起钢筋抗剪承载力设计值; —— 与构件斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值;
、 —— 正截面承载力计算中纵向普通钢筋、预应力钢筋的应力或应力增量; 、 —— 截面受拉区、受压区纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等 于零时预应力钢筋的应力; —— 由预加力产生的混凝土法向预压应力;
、 —— 截面受拉区、受压区纵向预应力钢筋的有效预应力;
、 —— 在作用(或荷载)短期效应组合、长期效应组合下,构件抗裂边 缘混凝土的法向拉应力;
、 —?— 构件混凝土中的主拉应力、主压应力;
—— 由作用短期效应组合产生的开裂截面纵向受拉钢筋的应力; 、 —— 构件受拉区、受压区预应力钢筋张拉控制应力;
、 —— 构件受拉区、受压区预应力钢筋相应阶段的预应力损失; —— 构件混凝土的剪应力;
—— 由预加应力产生的混凝土法向拉应力;
、 —— 由作用(或荷载)标准值产生的混凝土法向压应力、拉应力; —— 构件开裂截面按使用阶段计算的混凝土法向压应力; —— 计算的受弯构件特征裂缝宽度。 2.2.3 几何参数有关符号
、 —— 构件受拉区、受压区普通钢筋和预应力钢筋合力点至截面近边的 距离;
、 —— 构件受拉区普通钢筋合力点、预应力钢筋合力点至受拉区边缘的 距离;
、 —— 构件受压区普通钢筋合力点、预应力钢筋合力点至受压区边缘的 距离;
—— 矩形截面宽度,T形或I形截面腹板宽度; 、 —— T形或I形截面受拉区、受压区的翼缘宽度; 、 —— T形或I形截面受拉区、受压区的翼缘厚度; ——钢筋直径或圆形板式橡胶支座的直径; —— 构件截面的核芯直径; —— 混凝土保护层厚度; .................
.................
—— 圆形截面半径;
—— 轴向力对截面重心轴的偏心距;
、 —— 轴向力作用点至受拉区纵向钢筋合力点、受压区纵向钢筋合 力点的距离;
、 —— 轴向力作用点至受拉区纵向普通钢筋合力点、预应力钢筋合 力点的距离;
、 —— 轴向力作用点至受压区纵向普通钢筋合力点、预应力钢筋合 力点的距离;
、 —— 预应力钢筋与普通钢筋的合力对换算截面、净截面重心轴的 偏心距;
—— 受压构件的计算长度;
—— 受弯构件的计算跨径或受压构件节点间的长度; —— 受弯构件的净跨径;
—— 箍筋或竖向预应力钢筋的间距; —— 截面受压区高度;
—— 内力臂,即纵向受拉钢筋合力点至混凝土受压区合力点 之间的距离;
、 —— 构件换算截面重心、净截面重心至截面计算纤维处的距离; 、 —— 构件受拉区、受压区预应力钢筋合力点至换算截面重心轴的 距离;
、 —— 构件受拉区、受压区预应力钢筋合力点至净截面重心轴的距离; 、 —— 构件受拉区、受压区普通钢筋重心至换算截面重心轴的距离; 、 —— 构件受拉区、受压区普通钢筋重心至净截面重心轴的距离; 、 —— 构件换算截面面积、净截面面积; —— 构件毛截面面积;
、 —— 构件受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积; 、 ?—— 构件受拉区、受压区纵向预应力钢筋的截面面积;
、 —— 同一弯起平面内普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋的截面面积; —— 同一截面内箍筋各肢的总截面面积;
—— 钢筋网、螺旋筋或箍筋范围以内的混凝土核芯面积; 、 —— 混凝土局部受压面积、局部受压净面积; —— 开裂截面换算截面面积;
—— 毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩;
、 —— 换算截面、净截面受拉边缘的弹性抵抗矩;
、 —— 换算截面、净截面计算纤维以上(或以下)部分面积对截 面重心轴的面积矩; —— 毛截面惯性矩;
、 —— 换算截面、净截面的惯性矩; —— 开裂截面换算截面惯性矩;
—— 开裂构件等效截面的抗弯刚度; —— 全截面换算截面的抗弯刚度; —— 开裂截面换算截面的抗弯刚度。 2.2.4 计算系数及其他有关符号
—— 桥梁结构的重要性系数; .................
.................
—— 轴心受压构件稳定系数;
—— 偏心受压构件轴向力偏心距增大系数;
—— 箱形截面抗扭承载力计算时有效壁厚折减系数; —— 剪扭构件混凝土抗扭承载力降低系数; —— 配置间接钢筋时局部承压承载力提高系数; ——受拉区混凝土塑性影响系数; ——构件挠度长期增长系数;
、 ——普通钢筋弹性模量、预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值; ρSV——箍筋配筋率; ρ——纵向受拉钢筋配筋率。 3 材 料
3.1 混凝土
3.1.1 混凝土强度等级应按边长为150mm立方体试件的抗压强度标准值确定。抗压强度标准值系指试件用标准方法制作、养护至28天龄期,以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度(以MPa计)。
注:1 混凝土强度等级用150mm×150mm×150mm立方体抗压强度标准值并冠以C表示,如C30表示30级混凝土;
2 本规范的混凝土强度等级与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023—85的混凝土标号和两者各项设计指标的关系,可按附录A的规定采用。 3.1.2 公路桥涵受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用:
1 钢筋混凝土构件不应低于C20,当用HRB400、KL400级钢筋配筋时, 不应低于C25;
2 预应力混凝土构件不应低于C40; 3.1.3 混凝土轴心抗压强度标准值 和轴心抗拉强度标准值 应按表3.1.3采用。 表3.1.3 混凝土强度标准值( ) 强度种类 强度等级 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 .................
.................
C80 10.0 13.4 16.7 20.1 23.4 26.8 29.6 32.4 35.5 38.5 41.5 44.5 47.4 50.2 1.27 1.54 1.78 2.01 2.20 2.40 2.51 2.65 2.74 2.85 2.93 3.00 3.05 3.10
3.1.4 混凝土轴心抗压强度设计值 和轴心抗拉强度设计值 应按表3.1.4采用。 表3.1.4 混凝土强度设计值( ) 强度种类 强度等级 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 .................
.................
C65 C70 C75 C80 6.9 9.2 11.5 13.8 16.1 18.4 20.5 22.4 24.4 26.5 28.5 30.5 32.4 34.6 0.88 1.06 1.23 1.39 1.52 1.65 1.74 1.83 1.89 1.96 2.02 2.07 2.10 2.14
注:计算现浇钢筋混凝土轴心受压和偏心受压构件时,如截面的长边或直径小于 300mm,表中数值应乘以系数0.8;当构件质量(混凝土成型、截面和轴线尺寸 等)确有保证时,可不受此限。 3.1.5 混凝土受压或受拉时的弹性模量 应按表3.1.5采用。 表3.1.5 混凝土的弹性模量( ) 混凝土强度等级 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 .................
.................
C50 C55 C60 C65 C70 C75
C80 2.20×104 2.55×104 2.80×104 3.00×104 3.15×104 3.25×104 3.35×104 3.45×104 3.55×104 3.60×104 3.65×104 3.70×104 3.75×104 3.80×104
注:当采用引气剂及较高砂率的泵送混凝土且无实测数据时,表中C50~C80的 值应乘折减系数0.95。
3.1.6 混凝土的剪变模量 可按本规范表3.1.5数值的0.4倍采用,混凝土的泊松比 可采用0.2。
3.2 钢 筋
3.2.1 公路混凝土桥涵的钢筋应按下列规定采用:
1 钢筋混凝土及预应力混凝土构件中的普通钢筋宜选用热轧R235、HRB335、HRB400及KL400钢筋,预应力混凝土构件中的箍筋应选用其中的带肋钢筋;按构造要求配置的钢筋网可采用冷轧带肋钢筋;
2 预应力混凝土构件中的预应力钢筋应选用钢绞线、钢丝;中、小型构件或竖、横向预应力钢筋,也可选用精轧螺纹钢筋。
注:1 本条所述“钢筋”系普通钢筋和预应力钢筋的统称,“普通钢筋”系指钢筋混凝土构件中钢筋和预应力混凝土构件中的非预应力钢筋;
2 R235钢筋系指国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB13013-1991中的Ⅰ级钢筋;HRB335、HRB400钢筋摘自国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499-1998、相当于原国家标准GB1499-91中的Ⅱ级钢筋、Ⅲ级钢筋;KL400钢筋系指国家标准《钢筋混凝土用余热处理钢筋》GB13014-1991中的Ⅲ级钢筋;冷轧带肋钢筋取自国家标准《冷轧带肋钢筋》GB 13788-1992。
3 预应力钢丝系指国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223-1995及其第一号修改单中消除应力的三面刻痕钢丝、螺旋肋钢丝和光面钢丝; 3.2.2 钢筋的抗拉强度标准值应具有不小于95%的保证率。
普通钢筋的抗拉强度标准值 和预应力钢筋的抗拉强度标准值 ,应分别按表3.2.2-1和表3.2.2-2采用。 .................
.................
表3.2.2-1 普通钢筋抗拉强度标准值(MPa) 钢 筋 种 类 符 号
235
335 400 400
注:表中d系指国家标准中的钢筋公称直径。
表3.2.2-2 预应力钢筋抗拉强度标准值(MPa) 钢 筋 种 类 符 号 钢 绞
线 1×2 (二股) d=8.0、10.0 d=12.0
1470、1570、1720、1860 1470、1570、1720 1×3 (三股) d=8.6、10.8 d=12.9 1470、1570、1720、1860 1470、1570、1720 1×7 (七股) d=9.5、11.1、12.7 d=15.2 1860 1720、1860 消除应力钢丝 光面
螺旋肋 d=4、5 d=6
d=7、8、9
1470、1570、1670、1770 1570、1670 1470、1570 刻痕 d=5、7 1470、1570 .................
.................
精轧螺纹钢筋 d=40 d?=18、25、32 JL 540 540、785、930
注:表中d系指国家标准中钢绞线、钢丝的公称直径和精轧螺纹钢筋的公称直径。
3.2.3 普通钢筋的抗拉强度设计值 和抗压强度设计值 应按表3.2.3-1采用;预应力钢筋的抗拉强度设计值 和抗压强度设计值 应按表3.2.3-2采用。
表3.2.3-1 普通钢筋抗拉、抗压强度设计值(MPa) 钢 筋 种 类
195 195 280 280 330 330 330 330
注:1 钢筋混凝土轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于330MPa时, 仍应按330MPa取用;
2 构件中配有不同种类的钢筋时,每种钢筋应采用各自的强度设计值。
表3.2.3-2 预应力钢筋抗拉、抗压强度设计值(MPa) 钢 筋 种 类
钢 绞 线 1000 390
1×2 (二股) 1070
1×3 (三股) 1170
1×7 (七股) 1260
消除应力光面钢丝 和螺旋肋钢丝 1000 410 1070 1140 1200 .................
.................
消除应力刻痕钢丝 1000 410 1070 精轧螺纹钢筋 450 400 650 770
3.2.4 普通钢筋的弹性模量 和预应力钢筋的弹性模量 应按表3.2.4采用。 表3.2.4 钢筋的弹性模量(MPa) 钢 筋 种 类 或
R235
HRB335、HRB400、KL400、精轧螺纹钢筋
消除应力光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝
钢绞线
4 桥梁计算的一般规定
4.1 板的计算 4.1.1 四边支承的板,当长边长度与短边长度之比等于或大于2时,可按短边计算跨径的单向板计算;若该比值小于2时,则应按双向板计算。 4.1.2 简支板的计算跨径应为两支承中心之间的距离。与梁肋整体连接的板,计算弯矩时其计算跨径可取为两肋间的净距加板厚,但不大于两肋中心之间的距离。此时,弯矩可按以下简化方法计算: 1 支点弯矩
(4.1.2-1) 2 跨中弯矩
1) 板厚与梁肋高度比等于或大于1/4时
(4.1.2-2) 2) 板厚与梁肋高度比小于1/4时
(4.1.2-3) 式中 —— 与计算跨径相同的简支板跨中弯矩。 与梁肋整体连接的板,其计算剪力时的计算跨径可取两肋间净距,剪力按该计算跨径的简支板计算。
4.1.3 计算整体单向板时,通过车轮传递到板上的荷载分布宽度应按下列规定计算: 1 平行于板的跨径方向的荷载分布宽度
(4.1.3-1) .................
.................
2 垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度 1) 单个车轮在板的跨径中部时
(4.1.3-2)
2) 多个相同车轮在板的跨径中部时,当各单个车轮按公式(4.1.3-2)计算的荷载分布宽度有重叠时
(4.1.3-3) 3) 车轮在板的支承处时
(4.1.3-4) 4) 车轮在板的支承附近,距支点的距离为x时
(4.1.3-5) 但不大于车轮在板的跨径中部的分布宽度。
5)按本款算得的所有分布宽度,均不得大于板的全宽度。
6)彼此不相连的预制板,车轮在板内分布宽度不得大于预制板宽度。 式中 —— 板的计算跨径; —— 铺装层厚度; —— 板的厚度;
—— 多个车轮时外轮之间的中距;
、 —— 垂直于板跨和平行于板跨方向的车轮着地尺寸。 4.1.4 当整体式斜板桥的斜交角(板的支承轴线的垂直线与桥纵轴线的夹角)不大于 时,可按正交板计算,计算跨径为:当l/b≤1.3时,按两支承轴线间垂直距离的正跨径计算;当l/b>1.3时,按顺桥向纵轴线的斜跨径计算;以上l为斜跨径,b为垂直于桥纵轴线的板宽。
装配式铰接斜板桥的预制板块,可按宽为两板边垂直距离,计算跨径为斜跨径的正交板计算。 4.1.5 垂直于悬臂板跨径方向的车轮荷载分布宽度,当c值(图4.1.5)不大于2.5m时,可按下列公式计算:
(4.1.6) 式中 a—— 垂直于悬臂板跨径的车轮荷载分布宽度; a1—— 垂直于悬臂板跨径的车轮着地尺寸;
c—— 平行于悬臂板跨径的车轮着地尺寸的外缘,通过铺装层45°分布线的外边线至腹板外边缘的距离; h—— 铺装层厚度。
图4.1.5 车轮荷载在悬臂板上的分布
1—— 桥面铺装;2—— 腹板; 3—— 悬臂板 4.1.6 与梁肋整体连接且具有承托的板(图4.1.6),当进行承托内或肋内板的验算时,.................
.................
板的计算高度可按下列公式计算:
(4.1.7)
式中 —— 自承托起点至肋中心线之间板的任一验算截面的计算高度; —— 不计承托时板的厚度;
—— 自承托起点至肋中心线之间的任一验算截面的水平距离; —— 承托下缘与悬臂板底面夹角,当 大于1/3时,取1/3。
图4.1.6 承托处板的计算高度
4.2 梁的计算 4.2.1 结构的作用(或荷载)效应可按弹性理论进行计算。对超静定结构,在
进行作用(荷载)效应分析时,结构构件的抗弯刚度可采用:允许开裂的构件 ,不允许开裂的构件 ,其中 为混凝土毛截面惯性矩。
4.2.2 T形截面梁的翼缘有效宽度 ,应按下列规定采用: 1 内梁的翼缘有效宽度取下列三者中的最小值:
1) 对于简支梁,取计算跨径的1/3。对于连续梁,各中间跨正弯矩区段,取该计算跨径的0.2倍;边跨正弯矩区段,取该跨计算跨径的0.27倍;各中间支点负弯矩区段,取该支点相邻两计算跨径之和的0.07倍。 2) 相邻两梁的平均间距;
3) ,此处,b为梁腹板宽度, 为承托长度, 为受压区翼缘悬出板的厚度。当 时,上式 应以3 代替,此处 为承托根部厚度。
2外梁翼缘的有效宽度取相邻内梁翼缘有效宽度的一半,加上腹板宽度的1/2,再加上外侧悬臂板平均厚度的6倍或外侧悬臂板实际宽度两者中的较小者。 预应力混凝土梁在计算预加力引起的混凝土应力时,预加力作为轴向力产生的应力可按实际翼缘全宽计算;由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按翼缘有效宽度计算。
对超静定结构进行作用(或荷载)效应分析时,T形截面梁的翼缘宽度可取实际全宽。 4.2.3 箱形截面梁在腹板两侧上、下翼缘的有效宽度 可按下列规定计算(图4.2.3-1、图4.2.3-2和表4.2.3):
1 简支梁和连续梁各跨中部梁段,悬臂梁中间跨的中部梁段
(4.2.3-1) 2 简支梁支点,连续梁边支点及中间支点,悬臂梁悬臂段
(4.2.3-2) 式中 —— 腹板两侧上、下各翼缘的有效宽度, 见图4.2.3-1; —— 腹板两侧上、下各翼缘的实际宽度, 见图4.2.3-1;
—— 有关简支梁、连续梁各跨中部梁段和悬臂梁中间跨的中部梁段 翼缘有效宽度的计算系数,可按图4.2.3-2和表4.2.3确定; —— 有关简支梁支点、连续梁边支点和中间支点、悬臂梁悬臂段翼 缘有效宽度的计算系数,可按图4.2.3-2和表4.2.3确定。 当梁高 时,翼缘有效宽度应采用翼缘实际宽度。 .................
.................
预应力混凝土梁在计算预加力引起的混凝土应力时,预加力作为轴向力产生的应力可按实际翼缘全宽计算;由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按翼缘有效宽度计算。
对超静定结构进行作用(或荷载)效应分析时,箱形截面梁的翼缘宽度可取实际全宽。
图4.2.3-1 箱形截面梁翼缘有效宽度
表4.2.3 、 的应用位置和理论跨径 结 构 体 系 理论跨径 简 支 梁 连 续 梁 边 跨 边支点或跨中部 分梁段 中
.................
.................
间 跨 跨中部分梁段
,中间支点 取0.2倍两相邻跨径之和 悬 臂 梁
注:1 a为与所求的翼缘有效宽度 相应的翼缘实际宽度 ,但a不应大于 ; 2 为梁的计算跨径; 3 ;
4 在长度a或c的梁段内,系数可用直线插入法在 与 之间求取。
图4.2.3-2 、 曲线图
注:1. 为简支梁和连续梁各跨中部梁段、悬臂梁中间跨的中部梁段,当 时翼缘的有效宽度;
2. 为简支梁支点、连续梁边支点和中间支点、悬臂梁悬臂段,当 时翼缘 的有效宽度;
3. 按表4.2.3确定。 4.2.4 计算连续梁中间支承处的负弯矩时,可考虑支座宽度对弯矩折减的影响; 折减后的弯矩按下列公式计算(图4.2.4);但折减后的弯矩不得小于未经折减的弯矩的0.9倍。
(4.2.4-1) (4.2.4-2) 式中 —— 折减后的支点负弯矩;
—— 按理论公式或方法计算的支点负弯矩; —— 折减弯矩;
—— 梁的支点反力R在支座两侧向上按 分布于梁截面重心轴G-G 的荷载强度, ;
—— 梁支点反力在支座两侧向上按 扩散交于重心轴G-G的长 .................
.................
度(圆形支座可换算为边长等于0.8倍直径的方形支座)。
图4.2.4 中间支承处折减弯矩计算图 4.2.5 设有承托的连续梁,其承托竖向与横向之比不宜大于1/6。变高度或等高度但支点设有承托的连续梁,计算作用(或荷载)效应时应考虑截面惯性矩的变化;但当支点截面惯性矩与跨径中点截面惯性矩之比等于或小于2时,可不考虑其截面惯性矩变化的影响。 4.2.6 连续梁中间支承处当设有横隔梁时,支座上的计算截面可采用横隔梁侧面的 连续梁截面。 4.2.7 计算变高度梁(包括等高度梁设有承托的梁段)的剪应力时,应考虑弯矩、 轴向力引起的附加剪应力。 4.2.8 计算连续梁或其他超静定结构的作用(或荷载)效应时,应根据情况考虑温度、混凝土收缩和徐变、基础不均匀沉降等作用影响。对于预应力混凝土连续梁等超静定结构,还应考虑预加力引起的次效应。 4.2.9 混凝土徐变的计算,可假定徐变与混凝土应力呈线性关系。混凝土徐变系数,当缺乏符合当地实际条件的数据和计算方法时,可按本规范表6.2.7采用或按附录F计算。 混凝土的收缩应变可按本规范表6.2.7采用或按附录F计算。
4.2.10 由于日照正温差和降温反温差引起的梁截面应力,可按附录B计算。竖向日照温差梯度曲线可按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60取用。 4.2.11 若预应力混凝土连续梁在施工过程中不转换结构体系,在混凝土徐变完成后,由预加力引起的总的次效应(包括弹性变形和徐变),可由预加应力时引起的弹性变形次效应乘以预应力钢筋张拉力的平均有效系数C求得。平均有效系数按下列公式计算: (4.2.11) 式中 —— 预应力损失全部完成后,预应力钢筋平均张拉力;
—— 预应力瞬时(第一批)损失完成后,预应力钢筋平均张拉力。 4.2.12 若连续梁在施工过程中转换结构体系(如先期结构在 时同时加载的简支梁或其他结构体系,在 时同时转换为后期结构的连续梁),由于混凝土徐变影响,后期结构上弯矩计算应按下列规定计算:
1在先期结构上由于结构自重产生的弯矩,经过混凝土徐变重分配,在后期结构中t时的弯矩 ,可按下列公式计算: (4.2.12-1)
式中 —— 在先期结构自重作用下,按先期结构体系计算的弯矩; —— 在先期结构自重作用下,按后期结构体系计算的弯矩;
—— 从先期结构加载龄期 至后期结构计算所考虑时间t时的徐变系数,当缺乏符合当地实际条件的数据时,可按本规范附录F计算;
—— 从先期结构加载龄期 至 时转换为后期结构的徐变系数。 2 在先期结构上由预加力产生的弯矩,经过混凝土徐变重分配,在后期结构中t时的弯矩 ,可按下列公式计算:
(4.2.12-2)
(4.2.12-3) .................
.................
式中 —— 在先期结构中的预加力作用下,按先期结构体系计算的弯矩; —— 在先期结构中的预加力作用下,按先期结构体系计算的主弯 矩(预加力乘以偏心距);
—— 在先期结构中的预加力作用下,按先期结构体系计算的次弯 矩;当先期结构为静定体系时, 为零;
—— 在先期结构中的预加力作用下,按后期结构体系计算的次弯矩。
4.3 拱的计算 4.3.1 无铰拱和双铰拱的计算可不考虑拱上建筑与主拱圈的联合作用。本节内有关无铰拱和双铰拱的计算规定, 均适用于主拱圈裸拱受力而不考虑其与拱上建筑的联合作用。 拱的计算如考虑拱上建筑与主拱圈的联合作用,拱上建筑的结构应符合计算所预设的条件。 4.3.2 特大跨径和大跨径拱桥应优选拱轴线,使拱在各种作用(或荷载)组合作用下,在各个受力阶段,轴向力偏心较小。在优选过程中,尚需考虑与施工方法相配合,适应施工各阶段受力特点,满足施工受力的要求。中、小跨径悬链线拱桥,可用不考虑弹性压缩的结构自重压力线与拱轴线的五点重合(拱顶、1/4拱跨、拱脚),选择拱轴系数。 特大跨径和大跨径拱桥,如结构自重压力线与拱轴线偏离过大,或在结构自重及其所引起的弹性压缩和温度下降、混凝土收缩等作用下,轴向力偏心距较大时,拱轴线及拱的几何尺寸宜作适当调整。 4.3.3 拱上建筑为立柱排架式墩的板拱(包括双曲板拱、箱形截面板拱),应考虑活 载的横向不均匀分布。拱上建筑为墙式墩的板拱,如活载横桥向布置不超过拱圈以外,可考虑活载均匀分布于拱圈全宽。 4.3.4 上承式肋式拱桥活载可考虑通过拱上排架墩的盖梁和立柱分配于拱肋。 4.3.5 拱上建筑横桥向排架的盖梁可参照本规范第8.2节计算。 4.3.6 拱桥在施工阶段或成拱过程中,应验算各阶段的截面强度和拱的稳定性。 4.3.7 拱圈应按本规范第5.3.1条验算拱的纵向稳定。此时,拱的轴向力组合设计值 可按下列公式计算:
(4.3.7) 式中 —— 拱的水平推力组合设计值;
—— 拱顶与拱脚连线与水平线的夹角。
在施工阶段,拱的纵向稳定验算时的构件自重效应分项系数应取1.2,施工时附加的其他荷载效应分项系数应取1.4;在使用阶段,拱的纵向稳定验算的作用(或荷载)效应的分项系数,按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60取用。 计算拱圈纵向稳定时的计算长度按下列规定采用: 三铰拱 双铰拱 无铰拱
La为拱轴线长度。
4.3.8 当板拱的宽度小于计算跨径的1/20时,应验算拱圈的横向稳定。计算以横系梁联结的肋拱横向稳定时,可近似地将其视为长度等于拱轴线长度的平面桁架,根据其支承条件,按受压组合构件确定其计算长度和长细比。拱的平均轴向力可按本规范公式(4.3.7)计算。 4.3.9 计算风力或离心力引起的拱脚截面的荷载效应时,可按以下假定近似计算: 1 拱圈视作两端固定的水平直梁, 其跨径等于拱的计算跨径,全梁平均承受风 .................
.................
力或离心力,计算梁端弯矩 。
2 拱圈视作下端固定的竖向悬臂梁,其跨径等于拱的计算矢高,悬臂梁平均承受1/2拱跨风力,在梁的自由端承受1/2拱跨的离心力,计算固定端弯矩 。
3 拱的弯矩M为上述两项弯矩在垂直于曲线平面的拱脚截面上的投影之和: (4.3.9) 式中 —— 拱脚处拱轴线的切线与跨径的夹角。
4.3.10 大跨径拱桥应验算拱顶、拱跨3/8、拱跨1/4和拱脚四个截面;对于中、小
跨径拱桥,拱跨1/4截面可不验算;特大跨径拱桥,除上述4个截面外,需视截面配筋情况,另行选择控制截面进行验算。
4.3.11 多跨无铰拱桥应按连拱计算。连拱计算方法可以采用可靠的简化方法。当桥 墩抗推刚度与主拱抗推刚度之比大于37时,可按单跨拱桥计算。
4.3.12 桁架拱可采用双铰拱支承体系。桁架拱的节点按固接考虑;当按简化计算时,可将节点按铰接计算,但其下弦截面强度,应留有不小于20%的余量。
桁架拱的结构自重可按全跨均布计算,由桁架拱拱片承受;但如采用下弦杆合龙后,再拼装其他杆件的施工方法时,下弦杆应承受合龙前的全部结构自重。桥面板可考虑与上弦杆共同承受桥上活荷载。
上弦杆及与上弦杆在节点处相连的腹杆(竖杆和斜杆),应考虑桥面上局部荷载引起的弯矩。 桁架拱应考虑活载的横向分布。
桁架拱的拱轴线宜采用与结构自重压力线接近的曲线,如拱轴系数m值较小的悬链线或二次抛物线。
4.3.13 刚架拱在上弦杆两端应设置活动支座。桥面板可与刚架拱片联合作用承受 桥上活荷载。
刚架拱应考虑活载的横向分布。
4.3.14 系杆拱当其拱肋截面的抗弯刚度与系杆截面的抗弯刚度的比值小于1/100时, 拱肋可视为仅承受轴向压力的柔性拱肋;当拱肋截面的抗弯刚度与系杆截面的抗弯刚度的比值大于100时,系杆可视为仅承受轴向拉力的系杆。上述杆件的节点均可视为铰接。 系杆拱当拱肋截面的抗弯刚度与系杆截面的抗弯刚度比值为1/100至100时,系杆与拱肋应视为刚性连接,此时荷载引起的弯矩在系杆和拱肋之间应按抗弯刚度分配。
5 持久状况承载能力极限状态计算
5.1 一般规定
5.1.1 公路桥涵的持久状况设计应按承载能力极限状态的要求,对构件进行承载力及稳定计算,必要时尚应进行结构的倾覆和滑移的验算。在进行承载能力极限状态计算时,作用(或荷载)(其中汽车荷载应计入冲击系数)的效应应采用其组合设计值;结构材料性能采用其强度设计值。
5.1.2 持久状况承载能力极限状态,应根据桥涵破坏可能产生的后果的严重程度,按表5.1.2划分的三个安全等级进行设计。
对有特殊要求的公路桥梁其安全等级可根据具体情况另行商定。 表5.1.2 公路桥涵安全等级 安 全 等 级 桥 涵 类 型 一 级 特大桥、重要大桥 二 级 大桥、中桥、重要小桥 三 级 小桥、涵洞 .................
.................
注:本表所列特大、大、中桥等系按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60表1.0.11 中的单孔跨径确定,对多跨不等跨桥梁,以其中最大跨径为准;本表冠以“重 要”的大桥和小桥,系指高速公路上、国防公路上及城市附近交通繁忙公路上 的桥梁。
5.1.3 同座桥梁的各种构件宜取相同的安全等级,必要时部分构件可作适当调整,但调整后的级差不应超过一个等级。
5.1.4 构件正截面的承载力应按下列基本假定进行计算: 1 构件弯曲后,其截面仍保持为平面;
2 截面受压混凝土的应力图形简化为矩形,其压力强度取混凝土的轴心抗压强 度设计值 ;截面受拉混凝土的抗拉强度不予考虑;
3 极限状态计算时,受拉区钢筋应力取其抗拉强度设计值 或 (小偏压构件除外);受压区或受压较大边钢筋应力取其抗压强度设计值 或 。
4 钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积,但不大于其强度设计值。 5.1.5 桥梁构件的承载能力极限状态计算,应采用下列表达式:
(5.1.5-1) (5.1.5-2)
式中 —— 桥梁结构的重要性系数,按公路桥涵的设计安全等级,一级、二级、
三级分别取用1.1、1.0、0.9;桥梁的抗震设计不考虑结构的重要性系数; S—— 作用(或荷载)(其中汽车荷载应计入冲击系数)效应的组合设计值,当进行预应力混凝土连续梁等超静定结构的承载能力极限状态计算时,公式(5.1.5-1)中的作用(或荷载)效应项应改为 ,其中 为预应力(扣除全部预应力损失)引起的次效应; 为预应力分项系数,当预应力效应对结构有利时,取 ;对结构不利时,取 ; R—— 构件承载力设计值; R(?)—— 构件承载力函数; —— 材料强度设计值;
—— 几何参数设计值,当无可靠数据时,可采用几何参数标准值 , 即设计文件规定值。
5.1.6 计算先张法预应力混凝土构件端部锚固区的正截面和斜截面抗弯承载力时,锚固区内预应力钢筋的抗拉强度设计值,在锚固起点处取为零,在锚固终点处取为 ,两点之间按直线内插法取值。预应力钢筋的锚固长度 应按表5.1.6采用。 表5.1.6 预应力钢筋锚固长度 (mm) 预 应 力 钢 筋 种 类 混 凝 土 强 度 等 级 C40 C45 C50 C55 C60 ≥C65 钢绞线 1×2 、1×3, 115d 110d 105d 100d 95d 90d 1×7, 130d 125d 120d 115d 110d 105d 螺旋肋钢丝,
95d 90d 85d 83d 80d 80d 刻痕钢丝, 125d 115d 110d 105d 103d 100d
注:1 当采用骤然放松预应力钢筋的施工工艺时,锚固长度应从离构件末端 处开 始, 为预应力钢筋的预应力传递长度,按本规范表6.1.7采用; .................
.................
2 当预应力钢筋的抗拉强度设计值 与表值不同时,其锚固长度应根据表值按强度 比例增减。 5.2 受弯构件
5.2.1 受弯构件的纵向受拉钢筋和截面受压区混凝土同时达到其强度设计值时,构件的正截面相对界限受压区高度 应按表5.2.1采用。
表5.2.1 相对界限受压区高度 混凝土强度等级 钢筋种类 C50及以下 C55、C60 C65、C70 C75、C80 R235 0.62 0.60 0.58 —— HRB335 0.56 0.54 0.52 ——
HRB400、KL400 0.53 0.51 0.49 —— 钢绞线、钢丝 0.40 0.38 0.36 0.35 精轧螺纹钢筋 0.40 0.38 0.36 —— 注:1 截面受拉区内配置不同种类钢筋的受弯构件,其 值应选用相应于各种钢筋的较小者; 2 , 为纵向受拉钢筋和受压区混凝土同时达到其强度设计值时的受压区高度。
5.2.2 矩形截面或翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件,其正截面抗弯承载力计算应符合下列规定(图5.2.2): (5.2.2-1)
图5.2.2 矩形截面受弯构件正截面承载力计算 混凝土受压区高度x应按下列公式计算: (5.2.2-2)
截面受压区高度应符合下列要求:
(5.2.2-3) 当受压区配有纵向普通钢筋和预应力钢筋,且预应力钢筋受压 时 (5.2.2-4)
当受压区仅配纵向普通钢筋或配普通钢筋和预应力钢筋,且预应力钢筋受拉 时 (5.2.2-5)
式中 —— 桥梁结构的重要性系数,按本规范第5.1.5条的规定采用; —— 弯矩组合设计值;
—— 混凝土轴心抗压强度设计值,按本规范表3.1.4采用;
、 —— 纵向普通钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值,按本规范 表3.2.3-1采用;
、 —— 纵向预应力钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值,按本规 范表3.2.3-2采用;
、 —— 受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积; .................
.................
、 —— 受拉区、受压区纵向预应力钢筋的截面面积; b—— 矩形截面宽度或T形截面腹板宽度; —— 截面有效高度, ,此处h为截面全高;
、 —— 受拉区、受压区普通钢筋和预应力钢筋的合力点至受拉 区边缘、受压区边缘的距离;
、 —— 受压区普通钢筋合力点、预应力钢筋合力点至受压区边缘 的距离;
—— 受压区预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时预应力钢筋
的应力,先张法构件按本规范公式(6.1.5-2)计算;后张法构件按本规范公式(6.1.5-5)及第6.1.5条注2规定计算。
注:当桥梁为预应力混凝土连续梁等超静定结构时,公式(5.2.2-1)中的 应改用按本规范第 5.1.5条的规定,进行作用(或荷载)效应组合。
5.2.3 翼缘位于受压区的T形截面或I形截面受弯构件,其正截面抗弯承载力应按下列规定进行计算:
(a) 按矩形截面计算 (b) 按T形截面计算 图5.2.3 T形截面受弯构件正截面承载力计算
1 当符合下列条件时
(5.2.3-1)
应以宽度为 的矩形截面[图5.2.3(a)],按本规范第5.2.2条公式计算正截面抗弯承载力; 2 当不符合公式(5.2.3-1)的条件时,计算中应考虑截面腹板受压的作用, 其正截面抗弯承载力应按下列规定计算[图5.2.3(b)]:
(5.2.3-2)
此时,受压区高度x应按下列公式计算,并应符合本规范公式(5.2.2-3)、(5.2.2-4)、 (5.2.2-5)的要求。
(5.2.3-3)
式中 —— T形或I形截面受压翼缘厚度;
—— T形或I形截面受压翼缘的有效宽度,按本规范第4.2.2条的规定 采用。
箱形截面受弯构件的正截面抗弯承载力可参照本条计算。 注:图5.2.3截面内力作用方向与本规范图5.2.2相同。
5.2.4受弯构件在应用公式(5.2.2-3)的条件时,可不考虑按正常使用极限状态计算可能增加的纵向受拉钢筋截面面积和按构造要求配置的纵向钢筋截面面积。 5.2.5 当计算中考虑受压区纵向钢筋但不符合本规范公式(5.2.2-4)、 (5.2.2-5)的条件时,受弯构件正截面抗弯承载力的计算应符合下列规定(图5.2.2):
1 当受压区配有纵向普通钢筋和预应力钢筋,且预应力钢筋受压时 .................
.................
(5.2.5-1)
2 当受压区仅配纵向普通钢筋或配普通钢筋和预应力钢筋,且预应力钢筋受拉时 (5.2.5-2)
式中 、 ——受拉区普通钢筋合力点、预应力钢筋合力点至受拉区边缘的距离。 5.2.6 计算受弯构件斜截面抗剪承载力时,其计算位置应按下列规定采用: 1 简支梁和连续梁近边支点梁段
1) 距支座中心h/2处截面[图5.2.6(a)截面1-1];
2) 受拉区弯起钢筋弯起点处截面[图5.2.6(a)截面2-2、3-3];
3) 锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面[图5.2.6(a)截面4-4]; 4) 箍筋数量或间距改变处的截面[图5.2.6(a)截面5-5]; 5) 构件腹板宽度变化处的截面。 2 连续梁和悬臂梁近中间支点梁段
1) 支点横隔梁边缘处截面[图5.2.6(b)截面6-6]; 2) 变高度梁高度突变处截面[图5.2.6(b)截面7-7]; 3) 参照简支梁的要求,需要进行验算的截面。
(a) 简支梁和连续梁近边支点梁段
(b) 连续梁和悬臂梁近中间支点梁段
图5.2.6 斜截面抗剪承载力验算位置示意图 5.2.7 矩形、T形和I形截面的受弯构件,当配置箍筋和弯起钢筋时,其斜截 面抗剪承载力计算应符合下列规定(图5.2.7):
(5.2.7-1) (5.2.7-2)
(5.2.7-3) (5.2.7-4)
式中 —— 斜截面受压端上由作用(或荷载)产生的最大剪力组合设计 值(kN),对变高度(承托)的连续梁和悬臂梁,当该截面处于变 高度梁段时,则应考虑作用于截面的弯矩引起的附加剪应力的影响,按本条注3计算换算剪力设计值;
.................
.................
(a) 简支梁和连续梁近边支点梁段
(b) 连续梁和悬臂梁近中间支点梁段 图5.2.7 斜截面抗剪承载力验算
—— 斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值(kN); —— 与斜截面相交的普通弯起钢筋抗剪承载力设计值(kN); —— 与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值(kN); —— 异号弯矩影响系数,计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪 承载力时, =1.0;计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪 承载力时, =0.9;
—— 预应力提高系数,对钢筋混凝土受弯构件, ;对预应力
混凝土受弯构件, =1.25,但当由钢筋合力引起的截面弯矩与 外弯矩的方向相同时,或允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构 件,取 =1.0;
—— 受压翼缘的影响系数,取 =1.1;
—— 斜截面受压端正截面处,矩形截面宽度(mm),或T形和I形 截面腹板宽度(mm);
—— 斜截面受压端正截面的有效高度,自纵向受拉钢筋合力点至受 压边缘的距离(mm);
—— 斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率, =100 ,当P>2.5时,取P=2.5;
—— 边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值(MPa),即为混凝 土强度等级;
—— 斜截面内箍筋配筋率, ;
—— 箍筋抗拉强度设计值,按本规范表3.2.3-1采用; —— 斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积( ); —— 斜截面内箍筋的间距(mm);
、 —— 斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋的截面面积( ); 、 —— 普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋(在斜截面受压端正截面处)的切线与水平线的夹角。
箱形截面受弯构件的斜截面抗剪承载力的验算,可参照本条规定进行。 .................
.................
注:1 当采用竖向预应力钢筋时,公式(5.2.7-2)中的 和 应换 以 和 , 和 分别为竖向预应力钢筋的配筋率和抗拉强度设计值;
2 对预应力混凝土连续梁等超静定结构,公式(5.2.7-1)中的 宜改用按本规 范5.1.5条的规定进行作用(或荷载)效应组合;
3 变高度(承托)的钢筋混凝土连续梁和悬臂梁,在变高度梁段内当考虑附加剪应力影响时,其换算剪力设计值按下列公式计算:
式中, 为按等高度梁计算的计算截面的剪力组合设计值; 为相应于剪力组合设计值的弯矩组合设计值; 为计算截面的有效高度; 为计算截面处梁下缘切线与水平线的夹角。当弯矩绝对值增加而梁高减小时,公式中的“-”改为“+”。 5.2.8 进行斜截面承载力验算时,斜截面水平投影长度C(图5.2.7)应按下列公式计算: (5.2.8) 式中 m —— 斜截面受压端正截面处的广义剪跨比, ,当 ;
—— 相应于最大剪力组合设计值的弯矩组合设计值。 5.2.9 矩形、T形和I形截面的受弯构件,其抗剪截面应符合下列要求: (5.2.9)
式中 —— 验算截面处由作用(或荷载)产生的剪力组合设计值(kN); —— 相应于剪力组合设计值处的矩形截面宽度(mm)或T形和I形 截面腹板宽度(mm);
—— 相应于剪力组合设计值处的截面有效高度,即自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离(mm)。
对变高度(承托)连续梁,除验算近边支点梁段的截面尺寸外,尚应验算截面急剧变化处的截面尺寸。
5.2.10 矩形、T形和I形截面的受弯构件,当符合下列条件时 (5.2.10)
可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按本规范第9.3.13条构造要求配置箍筋。 式中 —— 混凝土抗拉强度设计值,按本规范表3.1.4的规定采用。 对于板式受弯构件,公式(5.2.10)右边计算值可乘以1.25提高系数。 注:公式(5.2.10)中 、 的计量单位为mm。
5.2.11 钢筋混凝土矩形、T形和I形截面受弯构件,当进行斜截面抗剪承载力配筋设计时,其箍筋和弯起钢筋应按下列规定进行计算和配置:
1 绘出剪力设计值包络图,用作抗剪配筋设计的最大剪力组合设计值应按以下规定取值:简支梁和连续梁近边支点梁段取离支点h/2处的剪力设计值 [图5.2.11(a)];等高度连续梁和悬臂梁近中间支点梁段取支点上横隔梁边缘处的剪力设计值 [图5.2.11(b)];变高度(承托)连续梁和悬臂梁近中间支点梁段取变高度梁段与等高度梁段交接处的剪力设计值 [图5.2.11(c)]。 或 中应按不少于60%由混凝土和箍筋共同承担,不超过40%由弯起钢筋承担,并且用水平线将剪力设计值包络图分割为两部分;
2 预先选定箍筋种类和直径,可按下列公式计算箍筋间距: (mm) (5.2.11-1)
式中 —— 用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值(kN),计算简支梁、连
续梁近边支点梁段和等高度连续梁、悬臂梁近中间支点梁段的箍筋 间距时,令 [图5.2.11(a)、(b)];计算变高度(承托)的连续 梁和悬臂梁近中间支点梁段的箍筋间距时,令 [图5.2.11(c) ]; .................
.................
—— 用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值分配于混凝土和箍筋共同承 担的分配系数,取 ;
—— 用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的有效高度(mm);
—— 用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的梁腹宽度(mm),当梁的腹板厚度有变化时,取设计梁段最小腹板厚度;
—— 配置在同一截面内箍筋总截面面积 ;
3 计算第一排弯起钢筋 时,对于简支梁和连续梁近边支点梁段,取用距支点中心h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力 [图5.2.11(a)];对于等高度连续梁和悬臂梁近中间支点梁段,取用支点上横隔梁边缘处由弯起钢筋承担的那部分剪力 [图5.2.11(b)];对于变高度(承托)的连续梁和悬臂梁近中间支点的变高度梁段,取用第一排弯起钢筋下面弯点处由弯起钢筋承担的那部分剪力 [图5.2.11(c)];
4 计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋 时,对于简支梁、连续梁近边支点梁段和等高度连续梁和悬臂梁近中间支点梁段,取用前一排弯起钢筋下面弯点处由弯起钢筋承担的那部分剪力 [图5.2.11(a) 、(b)];对于变高度(承托)的连续梁和悬臂梁近中间支点的变高度梁段,取用各该排弯起钢筋下面弯点处由弯起钢筋承担的那部分剪力 [图5.2.11(c)]; 5 计算变高度(承托)的连续梁和悬臂梁跨越变高段与等高段交接处的弯起钢筋 时,取用交接截面剪力峰值由弯起钢筋承担的那部分剪力 [图5.2.11(c)];计算等高度梁段各排弯起钢筋 、 、 时,取用各该排弯起钢筋上面弯点处由弯起钢筋承担的那部分剪力 、 、 [图5.2..11(c)];
6 每排弯起钢筋的截面面积按下列公式计算: (5.2.11-2)
式中 —— 每排弯起钢筋的总截面面积,即为图5.2.11中的 、 、 或 、 或 ;
—— 由每排弯起钢筋承担的剪力设计值(kN),即为图5.2.11中的 、 、 或 、 、 或 。
.................
.................
(a) 简支梁和连续梁近边支点梁段 (b) 等高度连续梁和悬臂梁近中间支点梁段
( c) 变高度连续梁和悬臂梁近中间支点梁段 图5.2.11 斜截面抗剪承载力配筋设计计算图
图中 —— 由作用(或荷载)引起的最大剪力组合设计值;
—— 用于配筋设计的最大剪力组合设计值,对简支梁和连续梁近边支点梁段,取距支点中心h/2处的量值;对等高度连续梁和悬臂梁近中间支点梁段,取支点上横隔梁边缘处的量值;
—— 跨中截面剪力组合设计值;
—— 由混凝土和箍筋共同承担的总剪力设计值(图中阴影部分); —— 由弯起钢筋承担的总剪力设计值;
、 、 —— 简支梁、等高度连续梁和悬臂梁、变高度(承托)的连续梁和悬臂梁的 变高度梁段,由弯起钢筋承担的剪力设计值;
—— 变高度(承托)的连续梁和悬臂梁的变高段与等高段交接处,由弯起钢 筋承担的剪力设计值;
、 、 —— 变高度(承托)的连续梁和悬臂梁的等高度梁段,由弯起钢筋承担的剪 力设计值;
、 、 —— 简支梁、等高度连续梁和悬臂梁、变高度(承托)的连续梁和悬臂梁的
变高度梁段,从支点算起的第一、第二、第i排弯起钢筋截面面积; —— 变高度(承托)的连续梁和悬臂梁中跨越变高度与等高度交接处的弯 起钢筋截面面积;
、 、 —— 变高度(承托)的连续梁和悬臂梁的等高度梁段,从变高段与等高段交 接处算起的第一、第二、第i 排弯起钢筋截面面积; —— 等高度梁的梁高;
—— 梁的计算跨径;
—— 变高度梁段下缘线与水平线夹角。
5.2.12 矩形、T形和I形截面的受弯构件,其斜截面抗弯承载力应按下列规定 .................
.................
进行验算(参见图5.2.7):
(5.2.13-1) 此时,最不利的斜截面水平投影长度按下列公式试算确定: (5.2.13-2)
式中 —— 斜截面受压端正截面的最大弯矩组合设计值;
—— 斜截面受压端正截面相应于最大弯矩组合设计值的剪力组合设计值; 、 —— 纵向普通受拉钢筋合力点、纵向预应力受拉钢筋合力点至受压区 中心点0的距离;
、 —— 与斜截面相交的同一弯起平面内普通弯起钢筋合力点、预应力弯 起钢筋合力点至受压区中心点0的距离;
—— 与斜截面相交的同一平面内箍筋合力点至斜截面受压端的水平距离。 斜截面受压端受压区高度x,按斜截面内所有的力对构件纵向轴投影之和为零的平衡条件求得。
受弯构件的纵向钢筋和箍筋,当符合本规范第9.1.4条、第9.3.9至第9.3.13条的要求时,可不进行斜截面抗弯承载力计算。
5.3 受压构件
5.3.1 钢筋混凝土轴心受压构件,当配有箍筋(或螺旋筋或在纵向钢筋上焊有横向钢筋)时(图5.3.1),其正截面抗压承载力计算应符合下列规定: (5.3.1) 式中 —— 轴向力组合设计值;
—— 轴压构件稳定系数,按表5.3.1采用;
—— 构件毛截面面积,当纵向钢筋配筋率大于3%时,A应改用 ; —— 全部纵向钢筋的截面面积。
表5.3.1 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
8.5 10.5 12 14 15.5 17 19 21 22.5 24
35 42 48 55 62 69 76 83 90 97
1.0 0.98 0.95 0.92 0.87 0.81 0.75 0.70 0.65 0.60 0.56
30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
26 28 29.5 31 33 34.5 36.5 38 40 41.5 43 .................
.................
104 111 118 125 132 139 146 153 160 167 174
0.52 0.48 0.44 0.40 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21 0.19
注:1 表中 为构件计算长度;b为矩形截面的短边尺寸;r为圆形截面的半径;i为截面 最小回转半径;
2 构件计算长度 ,当构件两端固定时取0.5l;当一端固定一端为不移动的铰时取0.7l; 当两端均为不移动的铰时取l;当一端固定一端自由时取2l。l为构件支点间长度。
图5.3.1 配有箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件截面图 5.3.2 钢筋混凝土轴心受压构件,当配置螺旋式或焊接环式间接钢筋(图5.3.2),
且间接钢筋的换算截面面积 不小于全部纵向钢筋截面面积的25%;间距不大于80mm或 ,构件长细比 时,其正截面抗压承载力计算应符合下列规定: (5.3.2-1)
(5.3.2-2) 式中 —— 构件核芯截面面积;
—— 螺旋式或焊接环式间接钢筋的换算截面面积; —— 构件截面的核芯直径;
—— 间接钢筋影响系数,混凝土强度等级C50及以下时,取k=2.0; C50~C80取k=2.0~1.70,中间直接插入取用; —— 单根间接钢筋的截面面积;
S—— 沿构件轴线方向间接钢筋的螺距或间距。
当间接钢筋的换算截面面积、间距及构件长细比不符合本条要求,或按公式(5.3.2-1)算得的抗压承载力小于按公式(5.3.1)算得的抗压承载力时,不应考虑间接钢筋的套箍作用,正截面抗压承载力应按第5.3.1条的规定进行计算。 按公式(5.3.2-1)计算的抗压承载力设计值不应大于按本规范公式 (5.3.1)计算的抗压承载力设计值的1.5倍。
图5.3.2 配置螺旋式间接钢筋的钢筋混凝土轴心受压构件截面图 .................
.................
5.3.3 偏心受压构件应以相对界限受压区高度 作为判别大小偏压的条件, 应按以下规定确定:
1 钢筋混凝土偏心受压构件,其 值可按本规范表 5.2.1取用; 2 预应力混凝土偏心受压构件,其 值按下列公式计算: 1) 对精轧螺纹钢筋
(5.3.3-1) 2) 对钢丝和钢绞线
(5.3.3-2)
式中 —— 截面受压区矩形应力图高度与实际受压区高度的比值,按表5.3.3 取 用;
—— 截面受拉区纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时,预应力钢筋中的应力,按本规范公式(6.1.5-2)或公式(6.1.5-5)计算;
—— 截面非均匀受压时,混凝土的极限压应变,混凝土强度等级C50及以下时,取 ;C80时,取 ,中间强度等级用直线插入求得; —— 纵向预应力钢筋的抗拉强度设计值; —— 预应力钢筋的弹性模量。
表5.3.3 系 数 β 值
混凝土强度等级 C50及以下 C55 C60 C65 C70 C75 C80 β 0.80 0.79 0.78 0.77 0.76 0.75 0.74 5.3.4 小偏心受压构件位于截面受拉边或受压较小边的纵向钢筋,其应力可按下列公式计算:
对普通钢筋
(5.3.4-1) (5.3.4-2)
当 为拉应力且其值大于普通钢筋抗拉强度设计值 时,取 = ;当 为压应力且其绝对值大于普通钢筋抗压强度设计值 时,取 =- 。 对预应力钢筋
(5.3.4-3) (5.3.4-4)
当 为拉应力且其值大于预应力钢筋抗拉强度设计值 时,取 = ;当 为压应力且其绝对值大于( 的绝对值时,取 =-( 。 式中 —— 截面受压区高度;
—— 第i层纵向钢筋截面重心至受压较大边边缘的距离; —— 普通钢筋的弹性模量;
、 —— 第i层纵向普通钢筋、预应力钢筋的应力,按公式计算正值表示拉应力,负值表示压应力;
—— 第i层纵向预应力钢筋截面重心处混凝土法向应力等于零时,预应力钢筋中的应力。
、 见本规范第5.3.3条的规定。 5.3.5 矩形截面偏心受压构件的正截面抗压承载力的计算应符合下列规定(图5.3.5): (5.3.5-1) (5.3.5-2)
(5.3.5-3) .................
.................
图5.3.5 矩形截面偏心受压构件正截面抗压承载力计算
式中 —— 轴向力作用点至截面受拉边或受压较小边纵向钢筋 和 合力点的距离; —— 轴向力对截面重心轴的偏心距, ; —— 相应于轴向力的弯矩组合设计值;
—— 截面受压较大边边缘至受拉边或受压较小边纵向钢筋合力点的距离, ; —— 偏心受压构件轴向力偏心距增大系数,按本规范第5.3.10条的规定 计算。
截面受拉边或受压较小边纵向钢筋的应力 和 应按下列情况采用: 当 时为大偏心受压构件,取 , ,此处,相对受压区高度 ; 当 时为小偏心受压构件, 和 按本规范第5.3.4条的规定计算。 在承载力计算中,若考虑截面受压较大边的纵向受压钢筋时,受压区高度应符合本规范公式(5.2.2-4)、(5.2.2-5)的要求。 对小偏心受压构件,当轴向力作用在纵向钢筋 和 合力点与 和 合力点之间时,抗压承载力计算尚应符合下列规定: (5.3.5-4)
(5.3.5-5)
式中 —— 轴向力作用点至截面受压较大边纵向钢筋 和 合力点的距离,计算时偏心距 可不考虑增大系数 ;
—— 截面受压较小边边缘至受压较大边纵向钢筋合力点的距离, 。
矩形截面对称配筋的钢筋混凝土小偏心受压构件,其钢筋截面面积也可按下列公式计算: (5.3.5-6) 式中相对受压区高度ξ可按下列公式计算:
(5.3.5-7)
注: 当计算的截面受压区高度x>h时,计算构件承载力取h,但计算钢筋应力 和 时仍用计算所得的x。 5.3.6 翼缘位于截面受压较大边的T形截面或I形截面偏心受压构件,其正截面抗 压承载力应按下列规定计算:
1 当受压区高度 时,应按宽度为 的矩形截面计算;
图5.3.6 T形截面偏心受压构件正截面抗压承载力计算 2 当受压区高度 时,则应按下列公式计算(图5.3.6): (5.3.6-1) .................
.................
(5.3.6-2)
截面受拉边或受压较小边纵向钢筋的应力 和 的确定,以及考虑截面受压较大边受压钢筋时,受压区高度x应符合的条件,均应按第5.3.5条的规定办理。
翼缘位于截面受拉边或受压较小边的T形截面和I形截面构件,当 时,其正截面抗压承载力计算应考虑翼缘受压部分的作用。
对翼缘位于截面受压较大边的T形截面小偏心受压构件,当轴向力作用在纵向钢筋 和 合力点与 和 合力点之间时,尚应按下列规定进行计算:
(5.3.6-3)
对翼缘位于截面受压较小边的T形截面小偏心受压构件,尚应按下列规定计算:
(5.3.6-4) 式中 ——位于截面受压较小边的翼缘宽度; ——位于截面受压较小边的冀缘厚度。 5.3.7 在偏心受压构件正截面抗压承载力计算中,当考虑截面受压较大边的纵向受压钢筋,但受压区高度又不符合本规范公式(5.2.2-4)、(5.2.2-5)的要求时,其正截面抗压承载力可按本规范公式(5.2.5-1)、(5.2.5-2)计算,此时,上述公式中的 应分别以 、 代替,计算时应考虑偏心距增大系数 。 5.3.8 沿截面腹部均匀配置纵向普通钢筋且每排不少于4根的矩形、T形和I形截面钢筋混凝土偏心受压构件(图5.3.8),其正截面抗压承载力的计算应符合按下列规定: (5.3.8-1) (5.3.8-2)
(5.3.8-3) (5.3.8-4)
图5.3.8 沿截面腹部均匀配筋的I形截面偏心受压构件正截面抗压承载力计算 式中 —— 沿截面腹部均匀配置的全部纵向钢筋截面面积; —— 沿截面腹部均匀配置的纵向钢筋强度设计值;
—— 沿截面腹部均匀配置的纵向钢筋所承担的轴向力,当 时,取 ;
—— 沿截面腹部均匀配置的纵向钢筋的内力对截面受拉边或受压较 小边纵向钢筋 重心的力矩,当 时,取 ;
—— 沿截面腹部均匀配置的纵向钢筋区段的高度,取 ;
—— 沿截面腹部均匀配筋区段的高度与截面有效高度的比值, 。
在公式(5.3.8-1) 中,截面受拉边或受压较小边的钢筋应力 ,当 时,取 ;当 时,按本规范公式(5.3.4-1)计算。 .................
.................
在计算中当考虑截面受压较大边的受压钢筋 时,受压区高度应符合 的要求;当不符合时,正截面抗压承载力的计算应符合下列规定: (5.3.8-5)
(5.3.8-6)
对T形和I形截面的偏心受压构件,当 时,应按宽度为 的矩形截面计算。对I形截面,当 时,应考虑位于受压较小边翼缘受压部分的作用。
注:当计算的 时,本条各式中的 均取 ;但计算钢筋 的应力时, 仍采用计算所得的 。 5.3.9 沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件(图5.3.9), 其正截面抗压承载力计算应符合下列规定:
图5.3.9 沿周边均匀配筋的圆形截面偏心受压构件计算 (5.3.9-1) (5.3.9-2)
式中 —— 轴向力的偏心距, ,应乘以偏心距增大系数 , 按第5.3.10条的规定计算;
、 —— 有关混凝土承载力的计算系数,按附录C的迭代法由表C.0.2查得; 、 —— 有关纵向钢筋承载力的计算系数,按附录C的迭代法由表C.0.2查得; —— 圆形截面的半径;
—— 纵向钢筋所在圆周的半径 与圆截面半径之比, ; —— 纵向钢筋配筋率, 。
5.3.10 计算偏心受压构件正截面承载力时,对长细比 的构件,应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响。此时,应将轴向力对截面重心轴的偏心距 乘以偏心距增大系数 。
矩形、T形、I形和圆形截面偏心受压构件的偏心距增大系数可按下列公式计算: (5.3.10-1)
(5.3.10-2) (5.3.10-3)
式中 —— 构件的计算长度,按本规范表5.3.1注取用或按工程经验确定; ——轴向力对截面重心轴的偏心矩; —— 截面有效高度,对圆形截面取 ;
—— 截面高度,对圆形截面取 ,r为圆形截面半径; —— 荷载偏心率对截面曲率的影响系数; —— 构件长细比对截面曲率的影响系数。
5.3.11 矩形、T形和I形截面偏心受压构件除应计算弯矩作用平面抗压承载力外,尚应按轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的抗压承载力,此时,不考虑弯矩的作用,但应考虑稳定系数 的影响。 .................
.................
5.3.12 截面具有两个互相垂直对称轴的钢筋混凝土双向偏心受压构件(图5.3.12), 其正截面抗压承载力可按下列规定计算:
(5.3.12)
式中 —— 构件截面轴心抗压承载力设计值,按本规范公式(5.3.1)计算,式 中取等号,以 代替 ,计入全部纵向钢筋但不考虑稳定系数 ; —— 按轴向力作用于x轴、并考虑相应的偏心距 后,计入全部纵向 钢筋计算的构件偏心抗压承载力设计值,此处 按本规范第5.3.10
条规定计算。当纵向钢筋配置在截面上下两边时, 可按本规范第5.3.5条或第5.3.6条的规定计算;当纵向钢筋沿截面腹部均匀配置时, 可按本规范第5.3.8条规定计算。在上述计算中,公式均取等号,以 代替 ; —— 按轴向力作用于y轴,并考虑相应的偏心距 后,计入全部纵向钢筋计算的构件偏心抗压承载力设计值,此处 按本规范第5.3.10条规定计算。 的计算所考虑的方法和计算公式与 相同。
图5.3.12 钢筋混凝土双向偏心受压构件截面图 1—— 轴向力作用点 5.4 受拉构件 5.4.1 轴心受拉构件的正截面抗拉承载力计算应符合下列规定: (5.4.1) 式中 、 —— 普通钢筋、预应力钢筋的全部截面面积。 5.4.2 矩形截面偏心受拉构件的正截面抗拉承载力应按下列规定计算: 1 对小偏心受拉构件,当轴向力作用在钢筋 和 合力点与 和 合力点之间时,按下列规定计算[图5.4.2(a)]:
(5.4.2-1) (5.4.2-2) 2 对大偏心受拉构件,当轴向力不作用在钢筋 和 合力点与 和 合力点之间时,按下列规定计算[图5.4.2(b)]:
(5.4.2-3) (5.4.2-4)
此时,截面受压区高度x应符合本规范公式(5.2.2-3)的要求;当计算中考虑受压钢筋时,x尚应符合本规范公式(5.2.2-4)、(5.2.2-5)的要求;当不符合时,则应按本规范公式(5.2.5-1)、(5.2.5-2)计算,但式中 应分别以 、 代替。
.................
.................
(a) 小偏心受拉构件
(b) 大偏心受拉构件
图5.4.2 矩形截面偏心受拉构件正截面抗拉承载力计算 5.5 受扭构件 5.5.1 矩形和箱形截面纯扭构件(图5.5.1),其抗扭承载力应按下列规定计算: (5.5.1-1)
(5.5.1-2) 对钢筋混凝土构件, 值应符合 的要求,当 时,取 =1.7。
对预应力混凝土构件,当 且 时,应在公式(5.5.1-1)的右边增加预应力影响项 ,取 =1.7。当 或 时,可不考虑预应力影响项,应按钢筋混凝土构件计算。 式中 —— 扭矩组合设计值;
—— 纯扭构件纵向钢筋与箍筋的配筋强度比;
—— 箱形截面有效壁厚折减系数,当 时,取 两者较小值,当 时,取 。对矩形截面, ;
——矩形截面或箱形截面宽度; ——矩形截面或箱形截面高度;
(a) 矩形截面(h>b) (b) 箱形截面(h>b) 图5.5.1 矩形和箱形截面受扭构件截面 1——弯矩作用平面
——箱形截面长边壁厚; ——箱形截面短边壁厚;
——混凝土轴心抗拉强度设计值;
—— 矩形截面或箱形截面受扭塑性抵抗矩,按本规范第5.5.2条的规定 计算;
—— 纯扭计算中箍筋的单肢截面面积;
—— 箍筋的抗拉强度设计值,按本规范表3.2.3-1采用; .................
.................
—— 纯扭计算中沿截面周边对称配置的全部普通纵向钢筋截面面积; —— 纵向钢筋的抗拉强度设计值,按本规范表 3.2.3-1采用;
—— 由箍筋内表面包围的截面核芯面积, = ,此处, 和 分别为核芯面积的短边边长和长边边长;
—— 截面核芯面积的周长, ; —— 纯扭计算中箍筋的间距。
—— 预应力钢筋和普通钢筋的合力对换算截面重心轴的偏心距,先张法和后张法预应力混凝土构件均按本规范公式(6.1.6-2)计算,但公式中 、 ,先张法构件按本规范公式(6.1.5-2)计算;后张法构件按本规范公式(6.1.5-5)计算;
——混凝土法向预应力等于零时预应力钢筋和普通钢筋的合力,先张法和后张法构件均按本规范公式(6.1.6-1)计算,但式中的 、 ,先张法构件和后张法构件分别按本规范公式(6.1.5-2)和公式(6.1.5-5)计算。当 时,取 ,此处, 为构件的换算截面面积。 注: 按本条计算的箱形截面构件,其箱壁厚应满足 和 的条件。
5.5.2 矩形和箱形截面受扭构件的截面受扭塑性抵抗矩,应按下列公式计算: 1 矩形截面[图5.5.1(a)]
(5.5.2-1) 2 箱形截面[图5.5.1(b)] (5.5.2-2)
5.5.3 矩形和箱形截面承受弯、剪、扭的构件,其截面应符合下列公式要求: (5.5.3-1) 当符合下列条件时
(5.5.3-2)
可不进行构件的抗扭承载力计算,仅需按本规范第9.3.14条规定配置构造钢筋。 式中 ——剪力组合设计值(kN); ——扭矩组合设计值(kN mm);
——垂直于弯矩作用平面的矩形截面宽度或箱形截面腹板总宽度(mm); ——平行于弯矩作用平面的矩形或箱形截面的有效高度(mm); ——截面受扭塑性抵抗矩(mm3)。
5.5.4 矩形和箱形截面剪扭构件,其抗剪扭承载力应按下列公式计算: 抗剪承载力 (5.5.4-1)
抗扭承载力 (N.mm) (5.5.4-2) (5.5.4-3)
式中 ——剪扭构件混凝土抗扭承载力降低系数,当 <0.5时,取 =0.5;当 >1.0时,取 =1.0;
——截面受扭塑性抵抗矩,当为箱形截面剪扭构件时,应以 代替; ——矩形截面宽度或箱形截面腹板宽度。
其他符号意义参见本规范第5.2.7条和第5.5.1条。
当按本规范第5.5.1条规定可不考虑预应力影响时,公式(5.5.4-1)中的 ,公式(5.5.4-2)中右边括弧内第2项等于零。
5.5.5 T形、I形和带翼缘箱形截面的受扭构件,可将其截面划分为矩形截面进行抗扭承载力计算:
1 腹板或矩形箱体、受压翼缘和受拉翼缘的扭矩设计值应按下列公式计算: (5.5.5-1) .................
.................
(5.5.5-2) (5.5.5-3)
式中 ——T形、I形或带翼缘箱形截面构件承受的扭矩设计值。 ——分配给腹板或矩形箱体承受的扭矩设计值;
、 ——分配给受压翼缘、受拉翼缘承受的扭矩设计值;
、 、 ——分别为腹板或矩形箱体、受压翼缘、受拉翼缘受扭塑性抵抗矩; ——T形、I形或带翼缘箱形截面总的受扭塑性抵抗矩。 2 各种截面的受扭塑性抵抗矩:
1)腹板和矩形箱体的受扭塑性抵抗矩应按本规范第5.5.2条计算; 2)受压翼缘的受扭塑性抵抗矩应按下列公式计算: (5.5.5-4)
3)受拉翼缘的受扭塑性抵抗矩应按下列公式计算: (5.5.5-5)
式中 、 ——T形、I形或带翼缘箱形截面受压翼缘的宽度和厚度(见图5.5.5),应符合 ; 、 ——I形截面受拉翼缘的宽度和厚度,应符合 。
(a)T形截面 (b)I形截面 图5.5.5 T形和I形截面受扭构件截面 1——弯矩作用平面
3 各种截面总的受扭塑性抵抗矩: 1) T形和带翼缘箱形截面
(5.5.5-6) 2) I形截面
(5.5.5-7)
4 T形、I形截面的腹板和带翼缘箱形截面的矩形箱体作为剪扭构件,其承载力按本规范第5.5.4条的规定计算,公式中的 和 应以 和 代替;受压翼缘或受拉翼缘作为纯扭构件,其抗扭承载力应按本规范第5.5.1条规定计算,公式(5.5.1-1)中的 和 应以 和 或 和 代替。 5 T形、I形和带翼缘箱形截面弯剪扭构件的截面应符合本规范第5.5.3条的规定。
注: T形和I形截面受扭构件的腹板应符合 的条件。此处, 和 分别为腹板宽度和净高(见图5.5.5)。
5.5.6 矩形、T形、I形和带翼缘箱形截面的弯剪扭构件,其纵向钢筋和箍筋应按下列规定计算,并分别进行配置:
1 按受弯构件正截面抗弯承载力计算所需的钢筋截面面积配置纵向钢筋。
2 矩形截面、T形和I形截面的腹板、带翼缘箱形截面的矩形箱体,应按剪扭构件计算纵.................
.................
向钢筋和箍筋:
1) 按本规范第5.5.4条抗扭承载力计算所需的纵向钢筋截面面积,并沿周边均匀对称布置; 2) 按本规范第5.5.4条抗剪承载力和抗扭承载力计算箍筋截面面积。
3 T形、I形和带翼缘箱形截面的受压翼缘或受拉翼缘应按本规范第5.5.1条抗扭承载力计算所需纵向钢筋和箍筋截面面积,其中纵向钢筋应沿周边对称布置。
5.6 受冲切构件承载力计算
5.6.1 在集中反力作用下不配置抗冲切钢筋的钢筋混凝土板,其抗冲切承载力可按下列公式计算(图5.6.1):
(5.6.1)
式中 ——最大集中反力设计值。当计算由墩柱支承的板的抗冲切承载力时,可取墩柱所承受的最大轴向力设计值减去柱顶冲切破坏锥体范围内的荷载设计值;
——设有预应力钢筋的板的截面上,由预加力引起的混凝土有效平均压应力,其值宜控制在1.0 ~ 3.5MPa范围内;
——截面高度尺寸效应系数,当 时,取 =1.0;当 时,取 =0.85,其间按直线插入取值,此处, 为板的高度;
——距集中反力作用面 /2处破坏锥体截面面积的周长,当墩柱为圆形截面时,可将其换算为边长等于0.8倍直径的方形截面墩柱再取 ; ——板的有效高度。
图5.6.1 板抗冲切承载力计算
1— 冲切破坏锥体的斜截面; 2—距集中反力作用面 处破坏锥体截面周长; 3—冲切破坏锥体的底面线
5.6.2 在集中反力作用下,当抗冲切承载力不满足本规范公式(5.6.1)的要求且板厚受到限制时,可配置抗冲切钢筋,此时,受冲切截面应符合下列条件: (5.6.2-1) 混凝土板配置抗冲切钢筋时的抗冲切承载力,可按下列规定计算: 1 当配置箍筋时 (5.6.2-2) 2 当配置弯起钢筋时 (5.6.2-3) .................
.................
式中 ——与冲切破坏锥体斜截面相交的全部箍筋截面面积; ——与冲切破坏锥体斜截面相交的全部弯起钢筋截面面积; ——箍筋抗拉强度设计值; ——弯起钢筋抗拉强度设计值; ——弯起钢筋与板底面的夹角。
对配置抗冲切钢筋的冲切破坏锥体以外的截面,尚应按本规范第5.6.1条进行抗冲切承载力验算,此时, 应取冲切破坏锥体以外0.5 处的最不利周长。
注:混凝土板中配置的抗冲切箍筋或弯起钢筋的构造应符合本规范第9.2.10条规定。 5.6.3 矩形截面墩柱的扩大基础,在墩柱与基础交接处及基础变阶处的抗冲切承载力可按下列规定计算(图5.6.3):
(5.6.3-1)
(5.6.3-2) (5.6.3-3)
式中 ——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长:当计算墩柱与基础交接处的抗冲切承载力时,取墩柱宽度;当计算基础变阶处的抗冲切承载力时,取上阶宽度;
——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的下边长:当计算墩柱与基础交接处的抗冲切承载力时,取墩柱宽加两倍基础有效高度;当计算基础变阶处的抗冲切承载力时,取上阶宽加两倍该处以下基础的有效高度;
——冲切破坏锥体内基础的有效高度;
——在荷载设计值作用下基底单位面积上的反力(可扣除基础自重及其上的土重),当受偏心荷载时可取最大的单位反力;
A ——考虑冲切荷载时取用的多边形基底面积(图5.6.3中的阴影面积ABCDEF)。
(a) 墩柱与基础交接处 (b) 基础变阶处 图5.6.3 矩形扩大基础抗冲切承载力计算
1—冲切破坏锥体最不利一侧的斜截面; 2—冲切破坏锥体的底面线
5.7 局部承压构件承载力计算
5.7.1 配置间接钢筋的混凝土构件,其局部受压区的截面尺寸应满足下列要求: (5.7.1-1)
(5.7.1-2)
式中 ——局部受压面积上的局部压力设计值;对后张法构件的锚头局压区,应取1.2倍张拉时的最大压力;
——混凝土轴心抗压强度设计值,对后张法预应力混凝土构件,应根据张拉时混凝土立方.................
.................
体抗压强度 值按本规范表3.1.4的规定以直线内插求得;
——混凝土局部承压修正系数,C50及以下,取 ;C50~C80取 ~0.76,中间直线插入取值;
——混凝土局部承压强度提高系数;
、 ——混凝土局部受压面积,当局部受压面有孔洞时, 为扣除孔洞后的面积, 为不扣除孔洞的面积。当受压面积设有钢垫板时,局部受压面积应计入在垫板中按45o刚性角扩大的面积;对于具有喇叭管并与垫板连成整体的锚具, 可取垫板面积扣除喇叭管尾端内孔面积; —— 局部受压时的计算底面积,可按图5.7.1确定。
图5.7.1 局部承压时计算底面积 的示意图
5.7.2 配置间接钢筋的局部受压构件(图5.7.2),其局部抗压承载力应按下列规定计算: (5.7.2-1)
(5.7.2-2)
间接钢筋体积配筋率(核心面积 范围内单位混凝土体积所含间接钢筋的体积)按下列公式计算:
方格网 (5.7.2-3)
此时,在钢筋网两个方向的钢筋截面面积相差不应大于50%。 螺旋筋 (5.7.2-4)
式中 ——配置间接钢筋时局部抗压承载力提高系数,当 时,应取 ; ——间接钢筋影响系数,按本规范第5.3.2条取用;
——方格网或螺旋形间接钢筋内表面范围内的混凝土核芯面积,其重心应与 的重心相重合,计算时按同心、对称原则取值;
、 ——方格网沿 方向的钢筋根数、单根钢筋的截面面积; 、 ——方格网沿 方向的钢筋根数、单根钢筋的截面面积; ——单根螺旋形间接钢筋的截面面积;
——螺旋形间接钢筋内表面范围内混凝土核芯面积的直径; S ——方格网或螺旋形间接钢筋的层距。
.................
.................
(a) 方格网钢筋 (b) 螺旋形配筋 图5.7.2 局部承压配筋图
注: 方格网钢筋不应少于4层,螺旋形钢筋不应少于4圈;带喇叭管的锚具垫板,板下螺旋
筋圈数的长度不应小于喇叭管长度; 5.7.3 在后张法构件的锚头局压区,宜进行端部锚固区段内的局部应力分析,并结合本规范第9.4.2条规定的构造要求,配置闭合式箍筋。 6 持久状况正常使用极限状态计算 6.1 一般规定
6.1.1 公路桥涵的持久状况设计应按正常使用极限状态的要求,采用作用(或荷载)的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响,对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算,并使各项计算值不超过本规范规定的各相应限值。在上述各种组合中,汽车荷载效应可不计冲击系数。
在预应力混凝土构件中,预应力应作为荷载考虑,荷载分项系数取为1.0。对连续梁等超静定结构,尚应计入由预应力、温度作用等引起的次效应。 6.1.2 预应力混凝土构件可根据桥梁使用和所处环境的要求,进行下列构件设计:
1 全预应力混凝土构件。此类构件在作用(或荷载)短期效应组合下控制的正截面的受拉边缘不允许出现拉应力(不得消压);
2 部分预应力混凝土构件。此类构件在作用(或荷载)短期效应组合下控制的正截面受拉边缘可出现拉应力:当拉应力加以限制时,为A类预应力混凝土构件;当拉应力超过限值时,为B类预应力混凝土构件。
跨径大于100m桥梁的主要受力构件,不宜进行部分预应力混凝土设计。 6.1.3 预应力混凝土构件,预应力钢筋的张拉控制应力值 (对后张法构件为梁体内锚下应力)应符合下列规定:
1 钢丝、钢绞线的张拉控制应力值
(6.1.3-1) 2 精轧螺纹钢筋的张拉控制应力值
(6.1.3-2) 式中 ——预应力钢筋抗拉强度标准值,按本规范表3.2.2-2的规定采用。
当对构件进行超张拉或计入锚圈口摩擦损失时,钢筋中最大控制应力(千斤顶油泵上反映)对钢丝和钢绞线不应超过0.8 ;对精轧螺纹钢筋不应超过0.95 。
6.1.4 在预应力混凝土构件的弹性阶段计算中,构件截面性质可按下列规定采用: 1 先张法构件采用换算截面;
2 后张法构件,当计算由作用(或荷载)引起的应力时,管道压浆前采用净截面,预应力钢筋与混凝土粘结后采用换算截面;当计算由预加力引起的应力时采用净截面; 3 截面性质对计算应力或控制条件影响不大时,也可采用毛截面。
6.1.5 由预加力产生的混凝土法向应力及相应阶段预应力钢筋的应力,应按下列公式计算: 1 先张法构件 .................
.................
由预加力产生的混凝土法向压应力 和拉应力 (6.1.5-1)
预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力 (6.1.5-2) 相应阶段预应力钢筋的有效预应力
(6.1.5-3) 2 后张法构件
由预加力产生的混凝土法向压应力 和拉应力 (6.1.5-4)
预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力 (6.1.5-5) 相应阶段预应力钢筋的有效预应力
(6.1.5-6)
式中 ——净截面面积。即为扣除管道等削弱部分后的混凝土全部截面面积与纵向普通钢筋截面面积换算成混凝土的截面面积之和;对由不同混凝土强度等级组成的截面,应按混凝土弹性模量比值换算成同一混凝土强度等级的截面面积; ——换算截面面积。包括净截面面积 和全部纵向预应力钢筋截面面积换算成混凝土的截面面积; 、 ——先张法构件、后张法构件的预应力钢筋和普通钢筋的合力,按本规范公式(6.1.6-1)、(6.1.6-3)计算;
、 ——换算截面惯性矩、净截面惯性矩;
、 ——换算截面重心、净截面重心至预应力钢筋和普通钢筋合力点的距离,按本规范公式(6.1.6-2)、(6.1.6-4)计算;
、 ——换算截面重心、净截面重心至计算纤维处的距离;
、 ——受拉区、受压区预应力钢筋的张拉控制应力,按本规范第6.1.3条的规定确定; 、 ——受拉区、受压区相应阶段的预应力损失值,按本规范第6.2.2条至第6.2.7条规定计算;使用阶段时为全部预应力损失值;
、 ——受拉区、受压区由混凝土弹性压缩引起的预应力损失值,按本规范公式(6.2.5-2)计算;
——预应力钢筋弹性模量 与混凝土弹性模量 的比值, 和 分别按本规范表3.2.4和表3.1.5采用;
——由预加力 在后张法预应力混凝土连续梁等超静定结构中产生的次弯矩。 注:1 在公式(6.1.5-1)、(6.1.5-4)中,右边第二、第三项与第一项的应力方向相同时取正号,相反时取负号,正号为压,负号为拉;
2 公式(6.1.5-5)中的 、 系由 产生的受拉区、受压区预应力钢筋重心处的混凝土法向应力,按本条公式(6.1.5-1)计算,但式中的 以 代替; 按本规范公式(6.1.6-2)计算,该式中的 、 、 以 、 、 代替。
6.1.6 预应力钢筋和普通钢筋的合力 、 及合力的偏心距 、 应按下列公式计算(图6.1.6): 1 先张法构件 (6.1.6-1) (6.1.6-2)
.................
.................
(a) 先张法构件 (b) 后张法构件 图6.1.6 预应力钢筋和普通钢筋合力及其偏心距 1——换算截面重心轴; 2——净截面重心轴 2 后张法构件 (6.1.6-3) (6.1.6-4)
式中 、 —— 受拉区、受压区预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力,按本规范第6.1.5条公式计算;
、 —— 受拉区、受压区预应力钢筋的有效预应力,按本规范第6.1.5条公式计算; 、 —— 受拉区、受压区预应力钢筋的截面面积; 、 —— 受拉区、受压区普通钢筋的截面面积;
、 —— 受拉区、受压区预应力钢筋合力点至换算截面重心轴的距离; 、 —— 受拉区、受压区普通钢筋重心至换算截面重心轴的距离; 、 —— 受拉区、受压区预应力钢筋合力点至净截面重心轴的距离; 、 —— 受拉区、受压区普通钢筋重心至净截面重心轴的距离; 、 —— 受拉区、受压区预应力钢筋在各自合力点处由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失值,按本规范第6.2.7条的规定计算。
注:当公式6.1.6-1)至公式(6.1.6-4)中的 =0时,应取式中 =0。 6.1.7 对先张法预应力混凝土构件端部区段进行正截面、斜截面抗裂验算时,预应力传递长度 范围内预应力钢筋的实际应力值,在构件端部取为零,在预应力传递长度末端取有效预应力值 ,两点之间按直线变化取值(图6.1.7)。预应力钢筋的预应力传递长度应按表6.1.7采用。
表6.1.7 预应力钢筋的预应力传递长度 (mm) 预应力钢筋种类 混凝土强度等级 C30 C35 C40 C45 C50 ≥C55 钢绞线 、 ,
75d 68d 63d 60d 57d 55d ,
80d 73d 67d 64d 60d 58d 螺旋肋钢丝,
70d 64d 58d 56d 53d 51d 刻痕钢丝,
89d 81d 75d 71d 68d 65d 注:1 预应力传递长度应根据预应力钢筋放松时混凝土立方体抗压强度 确定,当 在表列混凝土强度等级之间时,预应力传递长度按直线内插取用;
2 当预应力钢筋的有效预应力值 与表值不同时,其预应力传递长度应根据表值按比例增减;
3 当采用骤然放松预应力钢筋的施工工艺时, 应从离构件末端0.25 处开始计算。 .................
.................
图6.1.7 预应力钢筋传递长度内有效应力值
6.2 钢筋预应力损失
6.2.1 预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算中,应考虑由下列因素引起的预应力损失:
预应力钢筋与管道壁之间的摩擦 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 预应力钢筋与台座之间的温差 混凝土的弹性压缩 预应力钢筋的应力松驰 混凝土的收缩和徐变 此外,尚应考虑预应力钢筋与锚圈口之间的摩擦、台座的弹性变形等因素引起的其他预应力损失。
预应力损失值宜根据试验确定,当无可靠试验数据时,可按本节的规定计算。 6.2.2 后张法构件张拉时,预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失,可按下列公式计算:
(6.2.2) 式中 ——预应力钢筋锚下的张拉控制应力(MPa); ——预应力钢筋与管道壁的摩擦系数,按表6.2.2采用;
——从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和(rad); ——管道每米局部偏差对摩擦的影响系数,按表6.2.2采用;
——从张拉端至计算截面的管道长度,可近似取该段管道在构件纵轴上的投影长度(m)。 表6.2.2 系数 和 值 管道成型方式 钢绞线、钢丝束 精轧螺纹钢筋 预埋金属波纹管 0.0015 0.20~0.25 0.50 预埋塑料波纹管 0.0015 0.14~0.17 — 预埋铁皮管 0.0030 0.35 0.40 预埋钢管 0.0010 0.25 — 抽心成型 0.0015 0.55 0.60
6.2.3 预应力直线钢筋由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失,可按下列公式计算:
(6.2.3) 式中 ——张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值(mm),按表6.2.3采用; ——张拉端至锚固端之间的距离(mm)。 后张法构件预应力曲线钢筋由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失,应考虑锚.................
.................
固后反向摩擦的影响,可参照附录D计算。
表6.2.3 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值(mm) 锚具、接缝类型
钢丝束的钢制锥形锚具 6 夹片式锚具 有顶压时 4 无顶压时 6 带螺帽锚具的螺帽缝隙 1 镦头锚具 1
每块后加垫板的缝隙 1 水泥砂浆接缝 1 环氧树脂砂浆接缝 1
6.2.4 先张法预应力混凝土构件,当采用加热方法养护时,由钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失可按下列公式计算:
(MPa) (6.2.4) 式中 ——混凝土加热养护时,受拉钢筋的最高温度(℃); ——张拉钢筋时,制造场地的温度(℃)。
注:1 为了减少温差引起的预应力损失,可采用分阶段的养护措施; 2 当台座与构件共同受热时,不考虑温差引起的预应力损失。
6.2.5 预应力混凝土构件,由混凝土弹性压缩引起的预应力损失可按下列规定计算:
1后张法预应力混凝土构件当采用分批张拉时,先张拉的钢筋由张拉后批钢筋所引起的混凝土弹性压缩的预应力损失,可按下列公式计算:
(6.2.5-1)
式中 ——在计算截面先张拉的钢筋重心处,由后张拉各批钢筋产生的混凝土法向应力(MPa);
——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值。
2先张法预应力混凝土构件,放松钢筋时由混凝土弹性压缩引起的预应力损失,可按下列公式计算:
(6.2.5-2)
式中 ——在计算截面钢筋重心处,由全部钢筋预加力产生的混凝土法向应力(MPa)。 注:后张法预应力混凝土构件,由混凝土弹性压缩引起的预应力损失的简化计算方法列于附录E。
6.2.6 预应力钢筋由于钢筋松弛引起的预应力损失终极值,可按下列规定计算: 1 预应力钢丝、钢绞线
(6.2.6-1)
式中 ——张拉系数,一次张拉时, =1.0;超张拉时, =0.9; ——钢筋松弛系数,Ⅰ级松弛(普通松弛), =1.0;Ⅱ级松弛(低松弛), =0.3; ——传力锚固时的钢筋应力,对后张法构件 ; 对先张法构件, 。 .................
.................
2 精轧螺纹钢筋
一次张拉 (6.2.6-2) 超 张 拉 (6.2.6-3)
注:1 当取超张拉的应力松弛损失值时,张拉程序应符合我国有关规范要求; 2 预应力钢丝、钢绞线当需分阶段计算松弛损失时,其中间值与终极值的比值可按附录F取用。
6.2.7 由混凝土收缩、徐变引起的构件受拉区和受压区预应力钢筋的预应力损失,可按下列公式计算:
(6.2.7-1) (6.2.7-2)
, (6.2.7-3) , (6.2.7-4) , (6.2.7-5) 式中
——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋截面重心处由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失; ——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋截面重心处由预应力产生的混凝土法向压应力(MPa),应按本规范第6.1.5条和第6.1.6条规定计算。此时,预应力损失值仅考虑预应力钢筋锚固时(第一批)的损失,普通钢筋应力 应取为零; 值不得大于传力锚固时混凝土立方体抗压强度 的0.5倍;当 为拉应力时,应取为零。计算 时,可根据构件制作情况考虑自重的影响;
——预应力钢筋的弹性模量;
——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值; ——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋配筋率;
A——构件截面面积,对先张法构件, ;对后张法构件, 。此处, 为换算截面, 为净截面;
——截面回转半径, ,先张法构件取 , ;后张法构件取 , ,此处, 和 分别为换算截面惯性矩和净截面惯性矩;
——构件受拉区、受压区预应力钢筋截面重心至构件截面重心的距离; ——构件受拉区、受压区纵向普通钢筋截面重心至构件截面重心的距离;
——构件受拉区、受压区预应力钢筋和普通钢筋截面重心至构件截面重心轴的距离; ——预应力钢筋传力锚固龄期为 ,计算考虑的龄期为 时的混凝土收缩应变,其终极值 可按表6.2.7取用; ——加载龄期为 ,计算考虑的龄期为 时的徐变系数,其终极值 可按表6.2.7取用。
表6.2.7 混凝土收缩应变和徐变系数终极值 混凝土收缩应变终极值
传力锚固龄期
(天) 40%≤RH<70% 70%≤RH<99% 理论厚度h(mm) 理论厚度h(mm) 100 200 300 ≥600 100 200 300 ≥600 3~7 0.50 0.45 0.38 0.25 0.30 0.26 0.23 0.15 14 0.43 0.41 0.36 0.24 0.25 0.24 0.21 0.14 .................
.................
28 0.38 0.38 0.34 0.23 0.22 0.22 0.20 0.13 60 0.31 0.34 0.32 0.22 0.18 0.20 0.19 0.12 90 0.27 0.32 0.30 0.21 0.16 0.19 0.18 0.12 混凝土徐变系数终极值 加载 龄期
(天) 40%≤RH<70% 70%≤RH<99% 理论厚度h(mm) 理论厚度h(mm) 100 200 300 ≥600 100 200 300 ≥600 3 3.78 3.36 3.14 2.79 2.73 2.52 2.39 2.20 7 3.23 2.88 2.68 2.39 2.32 2.15 2.05 1.88 14 2.83 2.51 2.35 2.09 2.04 1.89 1.79 1.65 28 2.48 2.20 2.06 1.83 1.79 1.65 1.58 1.44 60 2.14 1.91 1.78 1.58 1.55 1.43 1.36 1.25 90 1.99 1.76 1.65 1.46 1.44 1.32 1.26 1.15
注:1 表中RH代表桥梁所处环境的年平均相对湿度(%); 2 表中理论厚度 , 为构件截面面积,u为构件与大气接触的周边长度。当构件为变截面时, 和u均可取其平均值;
3 本表适用于由一般的硅酸盐类水泥或快硬水泥配制而成的混凝土;对C50及以上混凝土,表列数值应乘以 ,式中 为混凝土轴心抗压强度标准值(MPa); 4 本表适用于季节性变化的平均温度-20℃~+40℃; 5 构件的实际传力锚固龄期、加载龄期或理论厚度为表列数值中间值时,收缩应变和徐变系数终极值可按直线内插法取值;
6 在分阶段施工或结构体系转换中,当需计算阶段收缩应变和徐变系数时,可按附录F提供的方法进行。
6.2.8 预应力混凝土构件,其各阶段的预应力损失值可按表6.2.8的规定进行组合。 表6.2.8 各阶段预应力损失值的组合
预应力损失值的组合 先张法构件 后张法构件 传力锚固时的损失 (第一批)
传力锚固后的损失 (第二批)
6.3 抗裂验算 6.3.1 预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正截面和斜截面抗裂验算: 1 正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算,并应符合下列要求: 1) 全预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下 .................
.................
预制构件 (6.3.1-1) 分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件 (6.3.1-2) 2) A类预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下 (6.3.1-3) 但在荷载长期效应组合下
(6.3.1-4)
2 斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力 进行验算,并应符合下列要求: 1) 全预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下 预制构件 (6.3.1-5) 现场浇筑(包括预制拼装)构件 (6.3.1-6)
2) A类和B类预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下 预制构件 (6.3.1-7) 现场浇筑(包括预制拼装)构件 (6.3.1-8)
式中 ——在作用(或荷载)短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力,按本规范公式(6.3.2-1)计算;
——在荷载长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力,按本 规范公式(6.3.2-2)计算;
——扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力,按本规范第6.1.5条规定计算;
——由作用(或荷载)短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力,按本规范第6.3.3条规定计算;
——混凝土的抗拉强度标准值,按本规范表3.1.3采用。 注:1本条规定的荷载长期效应组合系指结构自重和直接施加于桥上的活荷载产生的效应组合,不考虑间接施加于桥上的其他作用效应;
2 B类预应力混凝土受弯构件在结构自重作用下控制截面受拉边缘不得消压。
6.3.2 受弯构件由作用(或荷载)产生的截面抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力,应按下列公式计算:
(6.3.2-1) (6.3.2-2) 式中 ——按作用(或荷载)短期效应组合计算的弯矩值;
——按荷载长期效应组合计算的弯矩值,在组合的活荷载弯矩中,仅考虑汽车、人群等直接作用于构件的荷载产生的弯矩值。
注:后张法构件在计算预施应力阶段由构件自重产生的拉应力时,公式(6.3.2-1)、(6.3.2-2)中的 可改用 , 为构件净截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩。 6.3.3 预应力混凝土受弯构件由作用(或荷载)短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力 和主压应力 ,应按下列公式计算:
(6.3.3-1)
(6.3.3-2) (6.3.3-3) (6.3.3-4)
式中 ——在计算主应力点,由预加力和按作用(或荷载)短期效应组合计算的弯矩 产生的混凝土法向应力;
——由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力; .................
.................
——在计算主应力点,由预应力弯起钢筋的预加力和按作用(或荷载)短期效应组合计算的剪力 产生的混凝土剪应力;当计算截面作用有扭矩时,尚应计入由扭矩引起的剪应力;对后张预应力混凝土超静定结构,在计算剪应力时,尚宜考虑预加力引起的次剪力; —— 在计算主应力点,由扣除全部预应力损失后的纵向预加力产生的混凝土法向预压应力,按本规范公式(6.1.5-1)或(6.1.5-4)计算;
—— 换算截面重心轴至计算主应力点的距离; n —— 在同一截面上竖向预应力钢筋的肢数;
、 —— 竖向预应力钢筋、纵向预应力弯起钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力; ——单肢竖向预应力钢筋的截面面积; —— 竖向预应力钢筋的间距;
b—— 计算主应力点处构件腹板的宽度;
—— 计算截面上同一弯起平面内预应力弯起钢筋的截面面积;
、 —— 计算主应力点以上(或以下)部分换算截面面积对换算截面重心轴、净截面面积对净截面重心轴的面积矩;
—— 计算截面上预应力弯起钢筋的切线与构件纵轴线的夹角。
注:1 公式(6.3.3-1)、(6.3.3-2)中的 、 、 和 ,当为压应力时以正号代入,当为拉应力时以负号代入;
2对变高度预应力混凝土梁,当计算由作用(或荷载)引起的剪应力时,应计算截面上弯矩和轴向力产生的附加剪应力。
6.4 裂缝宽度验算 6.4.1 钢筋混凝土构件和B类预应力混凝土构件,在正常使用极限状态下的裂缝宽度,应按作用(或荷载)短期效应组合并考虑长期效应影响进行验算。 6.4.2 钢筋混凝土构件和B类预应力混凝土构件,其计算的特征裂缝宽度不应超过下列规定的限值: 1 钢筋混凝土构件
1) Ⅰ类和Ⅱ类环境 0.20mm 2) Ⅲ类和Ⅳ类环境 0.15mm 2 采用精轧螺纹钢筋的预应力混凝土构件
1) Ⅰ类和Ⅱ类环境 0.20mm 2) Ⅲ类和Ⅳ类环境 0.15mm 3 采用钢丝或钢绞线的预应力混凝土构件
1) Ⅰ类和Ⅱ类环境 0.10mm 2) Ⅲ类和Ⅳ类环境不得进行带裂缝的B类构件设计。
6.4.3 矩形、T形和I形截面钢筋混凝土构件及B类预应力混凝土受弯构件,其特征裂缝宽度 可按下列公式计算:
(6.4.3-1)
(6.4.3-2)
式中 ——钢筋表面形状系数,对光面钢筋, =1.4;对带肋钢筋, =1.0;
——作用(或荷载)长期效应影响系数, ,其中 和 分别为按作用(或荷载)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);
——与构件受力性质有关的系数,当为钢筋混凝土板式受弯构件时, =1.15,其他受弯.................
.................
构件 =1.0,轴心受拉构件 =1.2,偏心受拉构件 =1.1,偏心受压构件 =0.9;
——钢筋应力,按本规范第6.4.4条的规定计算; d ——纵向受拉钢筋直径(mm),当用不同直径的钢筋时,d改用换算直径 : ,式中,对钢筋混凝土构件, 为受拉区第i种普通钢筋的根数, 为受拉区第i种普通钢筋的公称直径;对混合配筋的预应力混凝土构件,而预应力钢筋为由多根钢丝或钢绞线组成的钢丝束或钢绞线束,式中 为普通钢筋公称直径、钢丝束或钢绞线束的等代直线 , ,此处, 为钢丝束中钢丝根数或钢绞线束中钢绞线根数, 为单根钢丝或钢绞线的公称直径。对于钢筋混凝土构件中的焊接钢筋骨架,公式(6.4.3-1)中的 或 应乘以1.3系数; ——纵向受拉钢筋配筋率,对钢筋混凝土构件,当 >0.02时,取 =0.02;当 <0.006时,取 =0.006;对于轴心受拉构件, 按全部受拉钢筋截面面积As的一半计算; ——构件受拉翼缘宽度; ——构件受拉翼缘厚度。
箱形截面受弯构件的特征裂缝宽度可参照本条的规定计算。
注:当配置环氧树脂涂层带肋钢筋时,公式(6.4.3-1)中的 或 应乘以1.25系数。
6.4.4 由作用(或荷载)短期效应组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋的应力 ,可按下列公式计算:
1 钢筋混凝土构件
轴心受拉构件 (6.4.4-1) 受弯构件 (6.4.4-2) 偏心受拉构件 (6.4.4-3) 偏心受压构件 (6.4.4-4) (6.4.4-5)
(6.4.4-6) (6.4.4-7) (6.4.4-8)
式中 ——受拉区纵向钢筋截面面积:对轴心受拉构件,取全部纵向钢筋截面面积;对偏心受拉构件,取受拉较大边的纵向钢筋截面面积;对受弯、偏心受压构件,取受拉区纵向钢筋截面面积;
——轴向拉力作用点至受压区或受拉较小边纵向钢筋合力点的距离; ——轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离; Z ——纵向受拉钢筋合力点至截面受压区合力点的距离;
——使用阶段的轴向压力偏心距增大系数,当 时,取 =1.0; ——截面重心至纵向受拉钢筋合力点的距离;
——受压翼缘截面面积与腹板有效截面面积的比值;
、 ——受压区翼缘的宽度、厚度,在公式(6.4.4-7)中,当 >0.2 时,取 =0.2 ; 、 ——按作用(或荷载)短期效应组合计算的轴向力值、弯矩值。 2 预应力混凝土受弯构件
(6.4.4-9)
(6.4.4-10)
式中 Z ——受拉区纵向普通钢筋和预应力钢筋合力点至截面受压区合力点的距离,按公式(6.4.4-5)计算,但式中的 以公式(6.4.4-10)的 代入;
——混凝土法向应力等于零时纵向预应力钢筋和普通钢筋的合力 的作用点至受拉区纵向预应力钢筋和普通钢筋合力点的距离; .................
.................
——混凝土法向应力等于零时预应力钢筋和普通钢筋的合力,先张法构件和后张法构件均按本规范公式(6.1.6-1)计算,该式中的 和 ,先张法构件按本规范公式(6.1.5-2)计算;后张法构件按本规范公式(6.1.5-5)及第6.1.5条注2规定计算;
——由预加力 在后张法预应力混凝土连续梁等超静定结构中产生的次弯矩。
注:在公式(6.4.4-9)、(6.4.4-10)中,当 与 的作用方向相同时,取正号;相反时,取负号。 6.4.5 圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件,其特征裂缝宽度 (保证率为95%)可按下列公式计算:
(6.4.5-1) (6.4.5-2)
式中 ——按作用(或荷载)短期效应组合计算的轴向力(N);
——钢筋表面形状系数,对光面钢筋, =1.4;对带肋钢筋, =1.0; ——作用(或荷载)长期效应影响系数,按本规范第6.4.3条规定计算;
——截面受拉区最外缘钢筋应力,当按公式(6.4.5-2)计算的 时,可不必验算裂缝宽度;
——纵向钢筋直径(mm); ——截面配筋率, ;
C——混凝土保护层厚度(mm); ——构件截面半径(mm);
——使用阶段的偏心矩增大系数,按本规范公式(6.4.4-8)计算,式中h以 代替;h0以(r+rs)代替;当 时,可取 =1.0; ——轴向力 的偏心距(mm);
——边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值,设计时取混凝土强度等级(MPa);
——构件截面纵向钢筋所在圆周的半径(mm);
——构件的计算长度,按第5.3.1条表注及工程经验确定。 6.5 挠度验算
6.5.1 钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件,在正常使用极限状态下的挠度,可根据给定的构件刚度用结构力学的方法计算。 6.5.2 受弯构件的刚度可按下列公式计算: 1 钢筋混凝土构件
(6.5.2-1)
(6.5.2-2) 式中 ——开裂构件等效截面的抗弯刚度; ——全截面的抗弯刚度, ; ——开裂截面的抗弯刚度, ; ——开裂弯矩;
——构件受拉区混凝土塑性影响系数,按公式(6.5.2-7)计算; ——全截面换算截面惯性矩; ——开裂截面换算截面惯性矩; ——混凝土轴心抗拉强度标准值。 2 预应力混凝土构件
1) 全预应力混凝土和A类预应力混凝土构件
(6.5.2-3) 2) 允许开裂的B类预应力混凝土构件 .................
.................
在开裂弯矩 作用下 (6.5.2-4) 在( - )作用下 (6.5.2-5) 开裂弯矩 按下列公式计算: (6.5.2-6) (6.5.2-7)
式中 ——全截面换算截面重心轴以上(或以下)部分面积对重心轴的面积矩;
——扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂边缘产生的混凝土预压应力,按本规范第6.1.5条规定计算;
——换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩。
注:对变截面连续梁,当支座截面刚度不大于跨中截面刚度的两倍时,构件刚度仍可采用跨中截面刚度。
6.5.3 受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响,即按荷载短期效应组合和本规范第6.5.2条规定的刚度计算的挠度值,乘以挠度长期增长系数 。挠度长期增长系数可按下列规定取用:
当采用C40以下混凝土时, ;
当采用C40~C80混凝土时, ,中间强度等级可内插入取用。 钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件按上述计算的长期挠度值,在消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600;梁式桥主梁的悬臂端不应超过悬臂长度的1/300。
6.5.4 预应力混凝土受弯构件由预加力引起的反拱值,可用结构力学方法按刚度 进行计算,并乘以长期增长系数。计算使用阶段预加力反拱值时,预应力钢筋的预加力应扣除全部预应力损失,长期增长系数取用2.0。
6.5.5 受弯构件的预拱度可按下列规定设置: 1 钢筋混凝土受弯构件
1) 当由荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的长期挠度不超过计算跨径的1/1600时,可不设预拱度;
2) 当不符合上述规定时应设预拱度,且其值应按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。
2 预应力混凝土受弯构件
1) 当预加应力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时,可不设预拱度;
2) 当预加应力的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时应设预拱度,其值应按该项荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用。 对自重相对于活载较小的预应力混凝土受弯构件,应考虑预加应力反拱值过大可能造成的不利影响,必要时采取倒预拱或设计和施工上的其他措施,避免桥面隆起直至开裂破坏。 注:1 汽车荷载频遇值为汽车荷载标准值的0.7倍,人群荷载频遇值等于其标准值; 2 预拱的设置应按最大的预拱值沿顺桥向做成平顺的曲线。 6.5.6 预应力混凝土受弯构件当需计算施工阶段的变形时,可按构件自重和预加力产生的初始弹性变形乘以 求得。此处 为混凝土徐变系数,可根据加载龄期 和计算所需龄期 按本规范附录F方法计算。
7 持久状况和短暂状况构件的应力计算 7.1 持久状况预应力混凝土构件应力计算
7.1.1 按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件,应计算其使用阶段正截面混凝土的法向压.................
.................
应力、受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力,并不得超过本节规定的限值。计算时作用(或荷载)取其标准值,汽车荷载应考虑冲击系数。
应考虑预加力效应,预加力的分项系数取为1.0。对连续梁等超静定结构,尚应计及预加力、温度作用等引起的次效应。
7.1.2 计算使用阶段预应力混凝土构件的应力时,由预加力产生的正截面混凝土压应力 和拉应力 按本规范第6.1.5条和第6.1.6条规定计算。斜截面混凝土的主压应力 和主拉应力 按本规范第7.1.6条规定计算。
7.1.3 全预应力混凝土和A类预应力混凝土受弯构件,由作用(或荷载)标准值产生的混凝土法向应力和预应力钢筋的应力,应按下列公式计算: 1 混凝土法向压应力 和拉应力
或 (7.1.3-1) 2 预应力钢筋应力
(7.1.3-2) 式中 ——按作用(或荷载)标准值组合计算的弯矩值;
——构件换算截面重心轴至受压区或受拉区计算纤维处的距离。
注:计算预应力钢筋的应力时,公式(7.1.3-2)中的 应为最外层钢筋重心处的混凝土拉应力。
7.1.4 允许开裂的B类预应力混凝土受弯构件,由作用(或荷载)标准值产生的混凝土法向压应力和预应力钢筋的应力增量,可按下列公式计算(图7.1.4):
图7.1.4 开裂截面及应力图
1—开裂截面重心轴 2—开裂截面中性轴 1 开裂截面混凝土压应力
(7.1.4.-1)
(7.1.4.-2) (7.1.4-3) (7.1.4-4) 2 开裂截面预应力钢筋的应力增量
(7.1.4-5)
式中 ——混凝土法向应力等于零时预应力钢筋和普通钢筋的合力,先张法构件和后张法构件均按本规范公式(6.1.6-1)计算; 、 ——构件受拉区、受压区预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时预应力钢筋的应力,先张法构件按本规范公式(6.1.5-2)、后张法构件按本规范公式(6.1.5-5)及第6.1.5条.................
.................
注2规定计算;
—— 作用点至开裂截面重心轴的距离;
—— 作用点至截面受压区边缘的距离, 位于截面之外为正, 位于截面之内为负; C ——截面受压区边缘至开裂换算截面重心轴的距离;
——预应力钢筋与普通钢筋合力点至截面受压区边缘的距离;
、 ——截面受拉区、受压区预应力钢筋合力点至截面受压区边缘的距离; 、 ——截面受拉区、受压区普通钢筋合力点至截面受压区边缘的距离; ——开裂截面换算截面面积; ——开裂截面换算截面惯性矩;
——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值。 注:1 公式(7.1.4-4)中,当 时,式中的 应取为零;
2 在公式(7.1.4-3)中当 与MK的方向相同时取正号,相反时取负号; 3 按(7.1.4-5)计算的值应为负值,表示钢筋为拉应力;
4 当截面受拉区设置多层预应力钢筋时,可仅计算最外层钢筋的拉应力增量,此时,公式(7.1.4-5)中的 应为最外层钢筋重心至截面受压区边缘的距离;
5 预应力混凝土受弯构件开裂截面的中性轴位置(受压区高度)可按本规范附录G求得。 7.1.5 使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力和预应力钢筋的拉应力,应符合下列规定:
1 受压区混凝土的最大压应力
(7.1.5-1) 2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力 1) 对钢绞线、钢丝
(7.1.5-2) 2)对精轧螺纹钢筋
(7.1.5-3)
式中 ——全预应力混凝土和A类预应力混凝土受弯构件,受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力;
——由预加力产生的混凝土法向拉应力,先张法构件按本规范公式(6.1.5-1)计算,后张法构件按本规范公式(6.1.5-4)计算。
注:预应力混凝土受弯构件受拉区的普通钢筋,其使用阶段的应力很小可不必验算。
7.1.6 预应力混凝土受弯构件由作用(或荷载)标准值和预加力产生的混凝土主压应力 和主拉应力 应按本规范第6.3.3条公式计算,但公式(6.3.3-2)、(6.3.3-4)中的 和 应分别以 、 代替。此处, 和 为按作用(或荷载)标准值组合计算的弯矩值和剪力值。 混凝土的主压应力应符合下式规定:
(7.1.6-1) 根据计算所得的混凝土主拉应力,按下列规定设置箍筋: 在 的区段,箍筋可仅按构造要求设置;
在 的区段,箍筋的间距 可按下列公式计算:
(7.1.6-2) 式中 ——箍筋的抗拉强度标准值; ——同一截面内箍筋的总截面面积;
——矩形截面宽度、T形或I形截面的腹板宽度。
当按本条计算的箍筋用量少于按斜截面抗剪承载力计算的箍筋用量时,构件箍筋采用后者。
.................
.................
7.2 短暂状况构件的应力计算
7.2.1 桥梁构件按短暂状况设计时,应计算其在制作、运输及安装等施工阶段,由自重、施工荷载等引起的正截面和斜截面的应力,并不应超过本节规定的限值。施工荷载除有特别规定外均采用标准值,当有组合时不考虑荷载组合系数。
当用吊机(车)行驶于桥梁进行安装时,应对已安装就位的构件进行验算,吊机(车)应乘以1.15的荷载系数,但当由吊机(车)产生的效应设计值小于按持久状况承载能力极限状态计算的荷载效应组合设计值时,则可不必验算。
7.2.2 当进行构件运输和安装计算时,构件自重应乘以动力系数。动力系数应按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的规定采用。
7.2.3 对构件施加预应力时,混凝土的立方体强度不得低于设计混凝土强度等级的75%。 7.2.4 钢筋混凝土受弯构件正截面应力按下列公式计算,并应符合下列规定: 1 受压区混凝土边缘的压应力
(7.2.4-1) 2 受拉钢筋的应力
(7.2.4-2) 式中 ——由临时的施工荷载标准值产生的弯矩值;
——换算截面的受压区高度,按换算截面受压区和受拉区对中性轴面积矩相等的原则求得;
——开裂截面换算截面的惯性矩,根据已求得的受压区高度 ,按开裂换算截面对中性轴惯性矩之和求得;
——按短暂状况计算时受拉区第i层钢筋的应力; ——受压区边缘至受拉区第i层钢筋截面重心的距离;
——施工阶段相应于混凝土立方体抗压强度 的混凝土轴心抗压强 度标准值,按本规范表3.1.3以直线内插取用;
——普通钢筋抗拉强度标准值,按本规范表3.2.2-1采用。
7.2.5 钢筋混凝土受弯构件中性轴处的主拉应力(剪应力) 应符合下列规定: (7.2.5) 式中 ——由施工荷载标准值产生的剪力值;
——矩形截面宽度、T形或I形截面的腹板宽度;
——受压区合力点至受拉钢筋合力点的距离,按受压区应力图形为三角形计算确定; ——施工阶段混凝土轴心抗拉强度标准值。
7.2.6 钢筋混凝土受弯构件中性轴处的主拉应力,若符合下列条件: (7.2.6-1)
该区段的主拉应力全部由混凝土承受,此时,抗剪钢筋按构造要求配置。
中性轴处的主拉应力不符合公式(7.2.6-1)的区段,则主拉应力(剪应力)全部由箍筋和弯起钢筋承受。箍筋、弯起钢筋可按剪应力图配置(图7.2.6),并按下列公式计算: 1 箍筋
(7.2.6-2) 2 弯起钢筋
(7.2.6-3) 式中 ——由箍筋承受的主拉应力(剪应力)值; ——同一截面内箍筋的肢数;
——短暂状况时钢筋应力的限值,按本规范第7.2.4条规定取用 ; .................
.................
——一肢箍筋的截面面积; ——箍筋的间距;
——弯起钢筋的总截面面积;
——相应于由弯起钢筋承受的剪应力图的面积。
图7.2.6 钢筋混凝土受弯构件剪应力图分配
a-箍筋、弯起钢筋承受剪应力的区段;b-混凝土承受剪应力的区段 7.2.7 预应力混凝土受弯构件按短暂状况计算时,由预加力和荷载产生的法向应力可按本规范第6.1.5条和第7.1.3的公式进行计算。此时,预应力钢筋应扣除相应阶段的预应力损失,荷载采用施工荷载,截面性质按本规范第6.1.4条的规定采用。 7.2.8 预应力混凝土受弯构件,在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定: 1 压应力
2 拉应力
1) 当 时,预拉区应配置其配筋率不小于0.2%的纵向钢筋; 2) 当 时,预拉区应配置其配筋率不小于0.4%的纵向钢筋;
3) 当 时,预拉区应配置的纵向钢筋配筋率按以上两者直线内插取用。拉应力 不应超过 。
上述配筋率为 ,先张法构件计入 ,后张法构件不计 , 为预拉区预应力钢筋截面面积; 为预拉区普通钢筋截面面积;A为构件毛截面面积。
式中 、 ——按短暂状况计算时截面预压区、预拉区边缘混凝土的压应力、拉应力; 、 ——与制作、运输、安装各施工阶段混凝土立方体抗压强度 相应的抗压强度、抗拉强度标准值,可按本规范表3.1.3直线插入取用。
预拉区的纵向钢筋宜采用带肋钢筋,其直径不宜大于14 mm,沿预拉区的外边缘均匀布置。
8 构件计算的规定 8.1 组合式受弯构件
8.1.1 本节组合式受弯构件系指施工时把预制构件作为支撑,在其上浇筑混凝土层并与其组合的受弯构件。
对组合式受弯构件的预制构件,应按本规范第7.2节的规定进行制作、运输及安装等施工阶段的验算。 8.1.2 组合式受弯构件的作用(或荷载)效应应分别按下列两个阶段进行计算:
1 第一阶段:现浇混凝土层达到强度标准值前,荷载应考虑预制构件自重、现浇混凝土层自重及施工时附加的其他荷载。
2 第二阶段:现浇混凝土层达到强度标准值后,组合梁按整体计算,作用(或荷载)应计算组合构件自重、桥面系自重及使用阶段可变作用(或荷载)。 .................
.................
8.1.3 组合式受弯构件当预制构件与现浇混凝土层组合时的混凝土龄期差超过三个月时,应计算混凝土收缩差效应。
8.1.4 组合式受弯构件及其预制构件应按本规范第5.2.2条或第5.2.3条进行正截面抗弯承载力计算,其弯矩设计值按下列规定采用: 对预制构件
(8.1.4-1) 对组合构件
(8.1.4-2)
式中 ——第一阶段预制构件和现浇混凝土层自重产生的弯矩设计值,取荷载标准值乘以荷载效应分项系数1.2;
——第一阶段施工时附加的其他荷载产生的弯矩设计值,取荷载标准值乘以荷载效应分项系数1.4;
——第二阶段桥面系自重产生的弯矩设计值,取荷载标准值乘以荷载效应分项系数1.2; ——第二阶段可变作用(或荷载)产生的弯矩组合设计值,其作用(或荷载)效应分项系数按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60取用。
对组合构件当现浇混凝土层的强度等级与预制构件强度等级不同时,混凝土强度等级应取现浇混凝土强度等级。
8.1.5 预制构件和组合构件应按本规范第5.2.6条至第5.2.12条及第5.2.13条规定分别计算斜截面抗剪、抗弯承载力,其中作用(或荷载)分项系数按本规范第8.1.4条取用,剪力设计值按下列规定采用: 对预制构件
(8.1.5-1) 对组合构件
(8.1.5-2)
式中 ——第一阶段预制构件和现浇混凝土层自重产生的剪力设计值; ——第一阶段施工时附加的其他荷载产生的剪力设计值; ——第二阶段桥面系自重产生的剪力设计值;
——第二阶段可变作用(或荷载)产生的剪力组合设计值。
对组合构件,计算斜截面内混凝土和箍筋共同抗剪的承载力设计值 [公式(5.2.7-2)]时,如现浇混凝土层与预制构件的混凝土强度等级不同,应取两者较低者,但按公式计算的组合构件抗剪承载力设计值不应低于预制构件的抗剪承载力设计值;对预应力混凝土组合构件,取预应力提高系数 。
8.1.6 组合式受弯梁当符合本规范第9.3.17条和第9.3.18条构造要求时,预制构件与现浇混凝土层之间结合面的抗剪承载力计算应符合下列公式: (8.1.6) 式中 ——组合梁最大剪力组合设计值;
——混凝土轴心抗压强度设计值,当预制构件和现浇混凝土不同时,取两者较低者; ——组合梁的结合面宽度; ——组合梁的有效高度;
——组合梁箍筋抗拉强度设计值;
——组合梁上同一竖向截面的箍筋各肢总截面面积; ——箍筋的间距。
8.1.7 结合面不配置抗剪钢筋的组合式受弯板,当符合本规范第9.2.8条的构造要求时,其结合面抗剪承载力应符合下列要求: .................
.................
(8.1.7-1) 式中 ——组合板最大剪力组合设计值; ——预制板结合面的宽度; ——组合板的有效高度。
当结合面符合本规范第9.2.8条的构造要求,且同一竖向截面配置不少于 的竖向结合钢筋时(b为结合面宽度以mm计,s为结合钢筋纵向间距以mm计, 以MPa计),其结合面抗剪承载力应符合下列要求:
MPa (8.1.7-2)
8.1.8 使用阶段要求不出现裂缝的预应力混凝土组合式受弯构件,其预制构件和组合构件应分别按本规范第6.1.1条、第6.3.1条的规定进行正截面抗裂验算。对组合构件,第6.3.1条有关公式中的 取预制构件抗裂边缘混凝土的预压应力, 取预制构件混凝土的抗拉强度标准值。作用(或荷载)短期效应组合和长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力应按下列公式计算: 1 预制构件
(8.1.8-1) 2 组合构件
(8.1.8-2) (8.1.8-3)
式中 ——第一阶段荷载产生的弯矩标准值, ,此处, 为第一阶段预制构件和现浇混凝土层自重产生的弯矩标准值, 为第一阶段施工附加的其他荷载产生的弯矩标准值;
——第二阶段按作用(或荷载)短期效应组合计算的弯矩值, ,此处, 为桥面系自重产生的弯矩标准值, 为使用阶段第 个可变作用(或荷载)产生的弯矩标准值, 为第 个可变作用(或荷载)的频遇值系数,按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60取值;
——第二阶段按作用(或荷载)长期效应组合计算的弯矩值, ,此处, 为汽车和人群荷载的准永久值系数,按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60取值, 为汽车和人群荷载产生的弯矩标准值;
——预制构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩;
——组合构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩,当现浇混凝土层的强度等级与预制构件不同时,计算时应将前者的截面按弹性模量比换算成后者的截面。
8.1.9 预应力混凝土组合式受弯构件,应按本规范第6.3.1条对全预应力混凝土构件、预应力混凝土A类构件的要求进行斜截面抗裂验算,混凝土主拉应力应考虑组合构件受力特点,按本规范第6.3.3条的规定计算。
8.1.10 钢筋混凝土组合构件应验算裂缝宽度。按作用(或荷载)短期效应组合并考虑长期效应组合的影响计算的特征裂缝宽度不应超过本规范第6.4.2条规定的限值。
8.1.11 钢筋混凝土组合式受弯构件作为整体构件,其特征裂缝宽度可按本规范公式(6.4.3-1)、(6.4.3-2)计算,式中的作用(或荷载)长期效应影响系数 和钢筋应力 按下列公式计算:
1 作用(或荷载)长期效应影响系数
(8.1.11-1)
式中符号意义见本规范第8.1.8条,但其中 中的 为所有参与组合的可变作用(或荷载)的准永久值系数与弯矩标准值乘积之和。可变作用的准永久值系数,按《公路桥涵设计通用规范》JTG D60采用。
2 钢筋混凝土组合式受弯构件纵向钢筋应力 (8.1.11-2) .................
.................
当 时,公式(8.1.11-2)中取 ,此处, 为预制构件正截面抗弯承载力设计值,按本规范公式(5.2.2-1)或公式(5.2.3-2)计算,但公式取等号,将 以 代替。 式中 ——在弯矩标准值 作用下预制构件纵向钢筋的应力; ——在弯矩值 作用下组合构件纵向钢筋的应力; ——预制构件截面高度; ——组合构件截面高度; ——预制构件截面有效高度; ——组合构件截面有效高度;
As——预制构件受拉区钢筋截面面积。
8.1.12 组合式受弯构件在正常使用极限状态下的挠度,可根据给定的刚度用结构力学的方法计算。
8.1.13 在作用(或荷载)短期效应组合下组合式受弯构件的刚度,可按下列规定计算: 1 钢筋混凝土组合构件作为整体构件按本规范公式(6.5.2-1)计算,但应乘以0.9的折减系数;在该式中,全截面的抗弯刚度 ,开裂截面的抗弯刚度 ,此处, 为预制构件的混凝土弹性模量。
2 全预应力混凝土和部分预应力混凝土A类构件作为整体构件,采用 。
8.1.14 组合式受弯构件的长期挠度,可在按本规范第8.1.13条刚度计算的挠度值基础上,乘以长期增长系数 求得:
混凝土强度等级在C40以下时, =1.80;
混凝土强度等级在C40~C80时, =1.65~1.55,中间强度等级可按直线插入法取用。 组合式受弯构件使用阶段的长期挠度,在消除结构自重产生的长期挠度值后,不应超过本规范第6.5.3条规定的限值。
注:当预制构件与现浇混凝土层混凝土强度等级不同时,上述混凝土强度等级系指前者。 8.1.15 预应力混凝土受弯组合构件由预加力引起的反拱值,可用结构力学方法按预制构件刚度 计算;使用阶段预加力反拱值应将计算结果乘以长期增长系数1.75。在计算中,预应力钢筋的应力应扣除全部预应力损失。
8.1.16 组合式受弯构件的预制构件预拱度可按本规范第6.5.5条的规定设置。
8.1.17 预应力混凝土组合式受弯构件持久状况应力计算,应考虑组合结构的受力特
点,按本规范第7.1节进行。 8.2 墩台盖梁
8.2.1 墩台盖梁与柱应按刚构计算。当盖梁与柱的线刚度(EI/l)之比大于5时,双柱式墩台盖梁可按简支梁计算,多柱式墩台盖梁可按连续梁计算。以上E、I、l分别为梁或柱混凝土的弹性模量、毛截面惯性矩、梁计算跨径或柱计算长度。
计算连续梁盖梁支座的负弯矩时,可按本规范第4.2.4条的规定考虑柱支承宽度的影响,圆形截面柱可换算为边长等于0.8倍直径的方形截面柱。 8.2.2 本节规定的钢筋混凝土盖梁,其跨高比 为:简支梁2.0< ≤5.0;连续梁或刚构2.5< ≤5.0。当跨高比 >5.0时,可按本规范第5章~第7章钢筋混凝土一般构件计算。此处, 为盖梁的计算跨径,按本规范第8.2.3条规定取用,h为盖梁的高度。 8.2.3 按简支梁计算的盖梁,其计算跨径应取 和1.15 两者较小者,其中 为盖梁支承中心之间的距离, 为盖梁的净跨径。在确定盖梁的净跨径时,圆形截面柱可换算为边长等于0.8倍直径的方形截面柱。当盖梁作为连续梁或刚构分析时,计算跨径可取支承中心的距离。 8.2.4 钢筋混凝土盖梁的正截面抗弯承载力应按下列规定计算: (8.2.4-1) .................
.................
(8.2.4-2) 式中 ——盖梁最大弯矩组合设计值; ——纵向普通钢筋抗拉强度设计值; ——受拉区普通钢筋截面面积; z——内力臂;
——截面受压区高度,按本规范公式(5.2.2-2)计算; ——截面有效高度。 8.2.5 钢筋混凝土盖梁的抗剪截面应符合下列要求: (kN) (8.2.5) 式中 ——验算截面处的剪力组合设计值(kN); ——盖梁截面宽度(mm); ——盖梁截面有效高度(mm);
——边长150mm的混凝土立方体抗压强度标准值(MPa),取设计的混凝土强度等级。 8.2.6 钢筋混凝土盖梁的斜截面抗剪承载力按下列规定计算: (kN) (8.2.6)
式中 ——验算截面处的剪力组合设计值(kN);
——连续梁异号弯矩影响系数,计算近边支点梁段的抗剪承载力时, ;计算中间支点梁段及刚构各节点附近时, ;
——受拉区纵向受拉钢筋的配筋百分率, =100 , ,当P>2.5时,取P=2.5;
——箍筋配筋率, ,此处, 为同一截面内箍筋各肢的总截面面积, 为箍筋间距;箍筋配筋率应符合本规范第9.3.13条规定; ——箍筋的抗拉强度设计值(MPa); ——盖梁的截面宽度(mm); ——盖梁的截面有效高度(mm)。 8.2.7 钢筋混凝土盖梁两端位于柱外的悬臂部分设有外边梁时,当外边梁作用点至柱边缘的距离(圆形截面柱可换算为边长等于0.8倍直径的方形截面柱)大于盖梁截面高度时,其正截面和斜截面承载力按本规范第5章有关规定计算。当边梁作用点至柱边缘的距离等于或小于盖梁截面高度时,则可按本规范第8.5.3条“撑杆—系杆体系”方法计算悬臂部分正截面抗弯承载力;斜截面抗剪承载力可按钢筋混凝土一般受弯构件计算。 8.2.8 钢筋混凝土盖梁的特征裂缝宽度可按本规范第6.4.3条的公式计算,但其中系数 取为 。特征裂缝宽度不应超过本规范第6.4.2条规定的限值。 8.2.9 跨高比 ≤5.0的钢筋混凝土盖梁可不作挠度验算。
8.3 铰 8.3.1 线接触的圆柱形铰,其受压面抗压承载力可按下列规定计算: (8.3.1-1) (8.3.1-2) 压力传递面的宽度 按下列公式计算:
(8.3.1-3) 式中 ——作用于受压面上铰的压力设计值; ——混凝土抗压强度设计值;
——局部受压时的计算底面积,按本规范图5.7.1确定;
——混凝土局部承压修正系数,按本规范第5.7.1条规定采用; ——圆柱形铰的长度; .................
.................
——混凝土弹性模量;
——上、下圆柱体半径(图8.3.1),当上圆柱体与平面接触时,取 ;
——结构重要性系数,如在结构的荷载效应分析中已考虑了结构重要性系数, 取为1.0。
图8.3.1 混凝土铰 8.3.2 铰的横向抗拉承载力可按下列规定计算(见本规范图8.3.1): (8.3.2) 式中 ——铰内横向钢筋抗拉强度设计值; ——铰的宽度;
——铰的高度,取 值的0.80 ~ 1.25倍;
——铰的压力传递面宽度,按本规范公式(8.3.1-3)计算; ——铰的横向抗拉钢筋截面面积。
在铰的侧向,可按横向钢筋截面面积的0.4倍配置钢筋。 8.4 橡胶支座
8.4.1 板式橡胶支座的基本设计数据应按下列规定采用,其产品分类、技术要求、试验方法、检验规则等应符合《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T4的规定。 1 支座使用阶段的平均压应力限值 MPa 2 常温下橡胶支座抗剪弹性模量 MPa。 橡胶支座抗剪弹性模量随橡胶变冷而递增,当累年最冷月平均温度的平均值为0~-10℃时, 值应增大20%;当低于-10℃时, 值应增大50%; 当低于-25℃时, 为2MPa。 3 橡胶支座抗压弹性模量和支座形状系数应按下列公式计算: (8.4.1-1) 矩形支座: (8.4.1-2) 圆形支座: (8.4.1-3) 式中 ——支座抗压弹性模量(MPa); ——支座抗剪弹性模量; ——支座形状系数; ——矩形支座加劲钢板短边尺寸; ——矩形支座加劲钢板长边尺寸; ——圆形支座钢板直径; ——支座中间层单层橡胶厚度。 支座形状系数应在5≤S≤12范围内取用。 4 橡胶弹性体体积模量 MPa。 .................
.................
5 支座与不同接触面的摩擦系数 1) 支座与混凝土接触时,μ=0.3; 2) 支座与钢板接触时,μ=0.2;
3)聚四氟乙烯板与不锈钢板接触(加硅脂)时,μf=0.06;当温度低于-25℃时,μf值增大30%;当不加硅脂时,μf值应加倍。当有实测资料时,也可按实测资料采用。 6 橡胶支座剪切角 正切值限值: 1) 当不计制动力时, ; 2) 当计入制动力时, 。 8.4.2 板式橡胶支座的计算 1 板式橡胶支座有效承压面积按下列公式计算: (8.4.2-1) 式中 ——支座有效承压面积(承压加劲钢板面积); ——支座最大承压力标准值,汽车荷载应计入冲击系数。 2 板式橡胶支座橡胶层总厚度应符合下列规定: 1) 从满足剪切变形考虑,应符合下列条件: 不计制动力时 (8.4.2-2) 计入制动力时 (8.4.2-3) 当板式橡胶支座在横桥向平行于墩台帽横坡或盖梁横坡设置时,支座橡胶层总厚度应符合下列条件:
不计制动力时 (8.4.2-4) 计入制动力时 (8.4.2-5) 式中 te——支座橡胶层总厚度;
——由上部结构温度变化、混凝土收缩和徐变等作用标准值引起的剪切变形和纵向力标准值(当计入制动力时包括制动力标准值)产生的支座剪切变形,以及支座直接设置于不大于1%纵坡的梁底面下,在支座顶面由支座承压力标准值顺纵坡方向分力产生的剪切变形; ——支座在横桥向平行于不大于2%的墩台帽横坡或盖梁横坡上设置,由支座承压力标准值平行于横坡方向分力产生的剪切变形; 2) 从保证受压稳定考虑,应符合下列条件: 矩形支座 (8.4.2-6) 圆形支座 (8.4.2-7) 式中 ——矩形支座短边尺寸; ——圆形支座直径。 3 板式橡胶支座竖向平均压缩变形应符合下列规定: (8.4.2-8) (8.4.2-9) 式中 ——支座竖向平均压缩变形; ——矩形支座短边尺寸或圆形支座直径;
——由上部结构挠曲在支座顶面引起的倾角,以及支座直接设置于不大于1%纵坡的梁底面下,在支座顶面引起的纵坡坡角。
4 板式橡胶支座加劲钢板应符合下列规定,且其最小厚度不应小于2mm。 (8.4.2-10) 式中 ——支座加劲钢板厚度; ——应力校正系数,取1.3; 、 ——加劲钢板上、下层橡胶层厚度; .................
.................
——加劲钢板轴向拉应力限值,可取钢材屈服强度的0.65倍。 加劲钢板与支座边缘的最小距离不应小于5mm,上下保护层厚度不应小于2.5mm。 8.4.3 板式橡胶支座抗滑稳定应符合下列规定: 不计汽车制动力时 (8.4.3-1) 计入汽车制动力时 (8.4.3-2) 式中 ——由结构自重引起的支座反力标准值;
——由结构自重引起的支座反力标准值和汽车荷载(计入冲击系数)引起的最小支座反力标准值;后者可取汽车荷载(计入冲击系数)引起的最大支座反力标准值的1/3; ——见本规范第8.4.2条,但不包括制动力引起的剪切变形; ——由汽车荷载引起的制动力标准值; ——支座平面毛面积。 8.4.4 聚四氟乙烯滑板式橡胶支座的摩擦力应符合下列规定: 不计汽车制动力时 (8.4.4-1) 计入汽车制动力时 (8.4.4-2)
式中 ——聚四氟乙烯与不锈钢板的摩擦系数,按本规范第8.4.1条采用;
——橡胶支座剪切角正切值的限值,不计制动力或计入制动力分别按本规范第8.4.1条采用;
——由结构自重引起的支座反力标准值和汽车荷载(计入冲击系数)引起的最大反力标准值; ——支座平面毛面积。
8.4.5 盆式橡胶支座应按《公路桥梁盆式橡胶支座》JT391选用,但应符合下列要求: 1 按本规范计算的支座承压力标准值 ,与表中“设计承载力”比较选用。 2 固定支座在各方向和单向活动支座非滑移方向的水平力标准值,不得大于该标准“设计承载力”的10%。
3 计算的支座转动角度不得大于0.02rad。
8.5 桩基承台 8.5.1 承台底面单桩竖向力设计值可按下列公式计算(图8.5.1): (8.5.1) 式中 ——第i根桩的单桩竖向力设计值;
——由承台底面以上的作用(或荷载)产生的竖向力组合设计值;
、 ——由承台底面以上的作用(或荷载)绕通过桩群形心的x轴、y轴的弯矩组合设计值; —— 承台下面桩的总根数;
、 ——第i排桩中心至y轴、x轴的距离。
.................
.................
图8.5.1 桩基承台计算
1——墩身; 2——承台; 3——桩; 4——剪切破坏斜截面
8.5.2 当承台下面外排桩中心距墩台身边缘大于承台高度时,其正截面(垂直于x轴和y轴的竖向截面)抗弯承载力可作为悬臂梁按本规范第5.2.2条“梁式体系”进行计算。 1 承台截面计算宽度
1) 当桩中距不大于三倍桩边长或桩直径时,取承台全宽; 2) 当桩中距大于三倍桩边长或桩直径时 (8.5.2-1) 式中 ——承台截面计算宽度; a——边桩中心距承台边缘距离; D——桩边长或桩直径; n——桩的根数。
2 承台计算截面弯矩设计值应按下列公式计算(本规范图8.5.1): (8.5.2-2) (8.5.2-3) 式中 、 ——计算截面外侧各排桩竖向力产生的绕x轴和y轴在计算截面处的弯矩组合设计值;
——计算截面外侧第i排桩的竖向力设计值,取该排桩根数乘以该排桩中最大单桩竖向力设计值;
、 ——垂直于y轴和x轴方向,自第i排桩中心线至计算截面的距离。 8.5.3 当外排桩中心距墩台身边缘等于或小于承台高度时,承台短悬臂可按“撑杆—系杆体系”计算撑杆的抗压承载力和系杆的抗拉承载力(图8.5.3)。 1 撑杆抗压承载力可按下列规定计算:
(8.5.3-1) (8.5.3-2)
(8.5.3-3) (8.5.3-4)
(8.5.3-5)
式中 ——撑杆压力设计值,包括 , ,其中 和 分别为承台悬臂下面“1”排桩和“2”排桩内该排桩的根数乘以该排桩中最大单桩竖向力设计值,单桩竖向力按本规范公式(8.5.1)计算;按公式(8.5.3-1)计算撑杆抗压承载力时,式中 取 和 两者较大者; ——撑杆混凝土轴心抗压强度设计值; ——撑杆计算高度;
——撑杆计算宽度,按本规范第8.5.2条有关正截面抗弯承载力计算时对计算宽度的规定;
——桩的支承宽度,方形截面桩取截面边长,圆形截面桩取直径的0.8倍; ——边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值; ——与撑杆相应的系杆拉力设计值,包括 , ;
——在撑杆计算宽度 (即系杆计算宽度)范围内系杆钢筋截面面积; .................
.................
——系杆钢筋的顶层钢筋中心至承台底的距离;
——系杆钢筋直径,当采用不同直径的钢筋时, 取加权平均值;
——撑杆压力线与系杆拉力线的夹角,包括 , ,其中h0为承台有效高度; 为撑杆压力线在承台顶面的作用点至墩台边缘的距离,取 ; 和 为桩中心至墩台边缘的距离。 2 系杆抗拉承载力可按下列规定计算:
(8.5.3-6)
式中 ——系杆拉力设计值,见本条第1款,取 与 两者较大者; ——系杆钢筋抗拉强度设计值; ——见本条第1款。 在垂直于系杆的承台全宽内,系杆钢筋应按本规范第9.6.8条第2款布置。在系杆计算宽度 内的钢筋截面面积应符合本规范第9.1.12条规定的受弯构件受拉钢筋最小配筋百分率。
(a) “撑杆—系杆体系”力系 (b) 撑杆计算高度 图8.5.3 承台按“撑杆—系杆体系”计算 1——墩台身; 2——承台; 3——桩; 4——系杆钢筋 8.5.4 承台的斜截面抗剪承载力计算应符合下列规定(见本规范图8.5.1): (kN) (8.5.4)
式中 ——由承台悬臂下面桩的竖向力设计值产生的计算斜截面以外各排桩最大剪力设计值(kN)的总和;每排桩的竖向力设计值,取其中一根最大值乘以该排桩的根数; ——边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值(MPa);
——斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率, , ,当 时,取 ,其中 为承台截面计算宽度(见本规范第8.5.2条)内纵向受拉钢筋截面面积;
——剪跨比, 或 ,当 时,取 ,其中 和 分别为沿x轴和y轴墩台边缘至计算斜截面外侧第i排桩边缘的距离;当为圆形截面桩时,可换算为边长等于0.8倍圆桩直径的方形截面桩;
——承台计算宽度(mm),见本规范第8.5.2条有关正截面抗弯承载力计算时对于计算宽度的规定;
——承台有效高度(mm)。
当承台的同方向可作出多个斜截面破坏面时,应分别对每个斜截面进行抗剪承载力计算。 8.5.5 承台应按下列规定进行冲切承载力验算:
1 柱或墩台向下冲切的破坏锥体应采用自柱或墩台边缘至相应桩顶边缘连线构成的锥体;桩顶位于承台顶面以下一倍有效高度 处。锥体斜面与水平面的夹角,不应小于45°,当小于45°时,取用45°。
柱或墩台向下冲切承台的冲切承载力按下列规定计算: (8.5.5-1)
(8.5.5-2) .................
.................
(8.5.5-3) 式中 ——作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值,可取柱或墩台的竖向力设计值减去锥体范围内桩的反力设计值;
、 ——柱或墩台作用面积的边长[图8.5.5(a)];
、 ——冲跨,冲切破坏锥体侧面顶边与底边间的水平距离,即柱或墩台边缘到桩边缘的水平距离,其值不应大于 [图8.5.5(a)];
、 ——冲跨比, , ,当 <0.2 或 <0.2 时,取 =0.2 或 =0.2 ; 、 ——分别与冲跨比 、 对应的冲切承载力系数; ——混凝土轴心抗拉强度设计值。
2 对于柱或墩台向下的冲切破坏锥体以外的角桩和边桩,其向上冲切承台的冲切承载力按下列规定计算: 1) 角桩
(8.5.5-4)
(8.5.5-5) (8.5.5-6) 式中 ——角桩竖向力设计值;
、 ——承台边缘至桩内边缘的水平距离[图8.5.5(b)];
、 ——冲跨,为桩边缘至相应柱或墩台边缘的水平距离,其值不应大于 [图8.5.5(b)]; 、 ——冲跨比, , ,当 <0.2 或 <0.2 时,取 =0.2 或 =0.2 ; 、 ——分别与冲跨比 、 对应的冲切承载力系数。 2) 边桩,当 +2 ≤b时 [b见图8.5.5(b)] (8.5.5-7) 式中 ——边桩竖向力设计值;
——承台边缘至桩内边缘的水平距离; ——方桩的边长;
——冲跨,为桩边缘至相应柱或墩台边缘的水平距离,其值不应大于 。
按上述各款计算时,圆形截面桩可换算为边长等于0.8倍圆桩直径的方形截面桩。
注:当承台为变厚度时,公式(8.5.5-1)中的 取沿柱或墩台边缘垂直截面的承台有效高度;公式(8.5.5-4)、(8.5.5-7)中的 取承台边缘截面的有效高度。
(a) 柱、墩台下冲切破坏锥体
1——柱、墩台; 2——承台; 3——桩; 4——破坏锥体
.................
.................
(b) 角桩和边桩上冲切破坏锥体
1——柱、墩台; 2——承台; 3——角桩; 4——边桩; 5——角桩上破坏锥体; 6——边桩上冲切破坏锥体 图8.5.5 承台冲切破坏锥体
8.5.6 承台在承受局部荷载的部位,应按本规范第5.7节进行局部承压承载力的验算。 8.5.7 承台可不进行裂缝宽度和挠度验算。
8.6 桥梁伸缩装置
8.6.1 桥梁伸缩装置应符合下列要求:
1 伸缩装置的材料及其成品的技术要求应符合交通行业标准《公路桥梁橡胶伸缩装置》JT/T327的有关规定。
2 采用定型生产的各类伸缩装置时,可根据桥梁所在地区的气温条件和施工季节,选择伸缩装置的安装温度,按本规范第8.6.2条规定计算桥梁接缝处梁体的伸长量和缩短量(接缝的闭口量和开口量),据此选用伸缩装置的类型和型号。 自行设计伸缩装置时,对于承受汽车荷载的钢构件,应考虑冲击作用及重复作用引起的疲劳影响。
3 根据伸缩装置的安装宽度,绘制桥梁接缝处的结构图,标明安装伸缩装置所必需的槽口尺寸(深度及上、下口宽度)、伸缩装置连接所需的预埋件及其位置。同时,图纸上应标明下列内容:
1)槽口内填筑的材料种类及其强度等级;
2)安装伸缩装置的温度范围,在该范围内安装伸缩装置,可保证在安装后伸缩装置工作正常;
3)伸缩装置的类型和型号,该装置的最大及最小工作宽度(Bmax及Bmin);
4)伸缩装置的安装宽度或出厂宽度(板式伸缩装置为压缩后的宽度,可由工厂临时固定出厂);
5)伸缩装置施工时应注意事项。
8.6.2 伸缩装置安装以后的伸缩量,可考虑下列因素进行计算: 1 由温度变化引起的伸缩量,按下列公式计算: 温度上升引起的梁体伸长量 (8.6.2-1) 温度下降引起的梁体缩短量 .................
.................
(8.6.2-2)
式中 、 ——当地最高、最低有效气温值,按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60取用; 、 ——预设的安装温度范围的上限值和下限值;
——计算一个伸缩装置伸缩量所采用的梁体长度,视桥梁长度分段及支座布置情况而定;
——梁体混凝土材料线膨胀系数,采用 =0.00001。 2 由混凝土收缩引起的梁体缩短量 ,按下列公式计算: (8.6.2-3)
式中 ——伸缩装置安装完成时梁体混凝土龄期 至收缩终了时混凝土龄期 之间的混凝土收缩应变,可按本规范表6.2.7采用或按附录H计算。 3 由混凝土徐变引起的梁体缩短量 按下列公式计算: (8.6.2-4)
式中 ——由预应力(扣除相应阶段预应力损失)引起的截面重心处的法向压应力,当计算的梁为简支梁时,可取跨中截面与1/4跨径截面的平均值;当梁体为连续梁或连续刚构时,可取若干有代表性截面的平均值;
——梁体混凝土弹性模量,按本规范表3.1.5采用;
——伸缩装置安装完成时梁体混凝土龄期 至徐变终了时混凝土龄期 之间的混凝土徐变系数,可按本规范表6.2.7采用或按附录F计算。
4 由制动力引起的板式橡胶支座剪切变形而导致的伸缩缝开口量 或闭口量 ,其值可按 或 计算,其中 为分配给支座的汽车制动力标准值, 为支座橡胶层总厚度, 为支座橡胶剪变模量(按本规范第8.4.1条采用), 为支座平面面积。 5 按照梁体的伸缩量选用伸缩装置的型号: 1) 伸缩装置在安装后的闭口量 (8.6.2-5)
2) 伸缩装置在安装后的开口量 (8 .6.2-6) 3) 伸缩装置的伸缩量C应满足: (8.6.2-7)
式中 ——伸缩装置伸缩量增大系数,可取 。
注:1 对于影响伸缩装置伸缩量的其他因素,应视具体情况予以考虑;
2 当施工安装温度在设计规定的安装温度范围以外时,伸缩装置应另行计算。 8.6.3 伸缩装置的安装宽度(或出厂宽度),可按本规范第8.6.2条计算得到的开口量 和闭口量 进行计算,其值可在 与 两者中或两者之间取用,其中C为选用的伸缩装置的伸缩量, 为选用的伸缩装置的最小工作宽度。
9 构造规定 9.1 一般规定
9.1.1 普通钢筋和预应力直线形钢筋的最小混凝土保护层厚度(钢筋外缘或管道外缘至混凝土表面的距离)不应小于钢筋公称直径,后张法构件预应力直线形钢筋不应小于其管道直径的1/2,且应符合表9.1.1的规定。
表9.1.1 普通钢筋和预应力直线形钢筋最小混凝土保护层厚度(mm) 序号 构 件 类 别 环 境 条 件 Ⅰ Ⅱ Ⅲ、Ⅳ
1 基础、桩基承台 ⑴基坑底面有垫层或侧面有模板 .................
.................
(受力钢筋) ⑵基坑底面无垫层或侧面无模板 40 60 50 75 60 85
2 墩台身、挡土结构、涵洞、梁、板、拱圈、拱上建筑(受力主筋) 30 40 45 3 人行道构件、栏杆(受力主筋) 20 25 30 4 箍筋 20 25 30
5 缘石、中央分隔带、护栏等行车道构件 30 40 45 6 收缩、温度、分布、防裂等表层钢筋 15 20 25 注: 对于环氧树脂涂层钢筋,可按环境类别Ⅰ取用。
9.1.2 当受拉区主筋的混凝土保护层厚度大于50mm时,应在保护层内设置直径不小于6mm、间距不大于100mm的钢筋网。
9.1.3 组成束筋的单根钢筋直径不应大于36mm。组成束筋的单根钢筋根数,当其直径不大于28mm时不应多于三根,当其直径大于28mm时应为两根。束筋成束后的等代直径为 ,其中n为组成束筋的钢筋根数,d为单根钢筋直径。
当单根钢筋直径或束筋的等代直径大于36mm时,受拉区应设表层钢筋网,在顺束筋长度方向,钢筋直径不应小于10mm,其间距不应大于100mm,在垂直于束筋长度方向,钢筋直径不应小于6mm,其间距不应大于100mm。上述钢筋网的布置范围,应超出束筋的设置范围,每边不小于5倍钢筋直径或束筋等代直径。
9.1.4 当计算中充分利用钢筋的强度时,其最小锚固长度应符合表9.1.4的规定。
表9.1.4 钢筋最小锚固长度 钢筋种类 混凝土强度等级 项目 R235 HRB335 HRB400,KL400 C20 C25 C30 ≥C40 C20 C25 C30 ≥C40 C20 C25 C30 ≥C40 受压钢筋(直端) 40d 35d 30d 25d 35d 30d 25d 20d 40d 35d 30d 25d 受拉钢筋 直端 — — — — 40d 35d 30d 25d 45d 40d 35d 30d 弯钩端 35d 30d 25d 20d 30d 25d 25d 20d 35d 30d 30d 25d 注:1 d为钢筋直径;
2 对于受压束筋和等代直径 的受拉束筋的锚固长度,应以等代直径按表值
确定,束筋的各单根钢筋在同一锚固终点截断;对于等代直径 的受拉束筋,束筋内各单根钢筋,应自锚固起点开始,以表内规定的单根钢筋的锚固长度的1.3倍,呈阶梯形逐根延伸后截断,即自锚固起点开始,第一根延伸1.3倍单根钢筋的锚固长度,第二根延伸2.6倍单根钢筋的锚固长度,第三根延伸3.9倍单根钢筋的锚固长度;
3 采用环氧树脂涂层钢筋时,受拉钢筋最小锚固长度应增加25%; 4 当混凝土在凝固过程中易受扰动时,锚固长度应增加25%。
9.1.5 受 拉钢筋端部弯钩应符合表9.1.5规定。 表9.1.5 受拉钢筋端部弯钩 弯曲部位 弯曲 角度 形 状 钢 筋 弯曲直径(D) 平直段长度 末
.................
.................
端 弯
钩 180° R235 ≥2.5d ≥3d 135° HRB335 ≥4d ≥5d HRB400 KL400 ≥5d 90° HRB335 ≥4d ≥10d HRB400 KL400 ≥5d 中 间 弯
折 ≤90° 各种钢筋 ≥20d —
注:采用环氧树脂涂层钢筋时,除应满足表内规定外,当钢筋直径d≤20mm时,弯钩内直径D不应小于4d;当d>20mm时,弯钩内直径D不应小于6d;直线段长度不应小于5d。 9.1.6 箍筋的末端应做成弯钩。弯钩角度可取135°。弯钩的弯曲直径应大于被箍的受力主钢筋的直径,且R235钢筋不应小于箍筋直径的2.5倍,HRB335钢筋不应小于箍筋直径的4倍。弯钩平直段长度,一般结构不应小于箍筋直径的5倍,抗震结构不应小于箍筋直径的10倍。
9.1.7 钢筋接头宜采用焊接接头和钢筋机械连接接头(套筒挤压接头、镦粗直螺纹接头),当施工或构造条件有困难时,也可采用绑扎接头。钢筋接头宜设在受力较小区段,并宜错开布置。绑扎接头的钢筋直径不宜大于28mm,但轴心受压和偏心受压构件中的受压钢筋,可不大于32mm。轴心受拉和小偏心受拉构件不应采用绑扎接头。 9.1.8 钢筋焊接接头宜采用闪光接触对焊;当闪光接触对焊条件不具备时,也可采用电弧焊(帮条焊或搭接焊)、电渣压力焊和气压焊。电弧焊应采用双面焊缝,不得已时方可采用单面焊缝。帮条焊接的帮条应采用与被焊接钢筋同强度等级的钢筋,其总截面面积不应小于被焊接钢筋的截面面积。采用搭接焊时,两钢筋端部应预先折向一侧,两钢筋轴线应保持一致。电弧焊接接头的焊缝长度,双面焊缝不应小于钢筋直径的5倍,单面焊缝不应小于钢筋直径的10倍。 .................
.................
在任一焊接接头中心至长度为钢筋直径的35倍,且不小于500mm的区段 内(图9.1.8),同一根钢筋不得有两个接头;在该区段内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分数,普通钢筋在受拉区不宜超过50%,在受压区和装配式构件间的连接钢筋不受限制。
帮条焊或搭接焊接头部分钢筋的横向净距不应小于钢筋直径,且不应小于25mm,同时非焊接部分钢筋净距仍应符合本规范第9.3.4条规定。
图9.1.8 焊接接头设置
1—焊接接头中心(图中所示 区段内接头钢筋截面面积按两根计)
9.1.9 受拉钢筋绑扎接头的搭接长度,应符合表9.1.9的规定;受压钢筋绑扎接头的搭接长度,应取受拉钢筋绑扎接头搭接长度的0.7倍。
表9.1.9 受拉钢筋绑扎接头搭接长度 钢 筋 混凝土强度等级 C20 C25 > C25 R235 35d 30d 25d HRB335 45d 40d 35d
HRB400,KL400 — 50d 45d
注:1 当带肋钢筋直径d大于25mm时,其受拉钢筋的搭接长度应按表值增加5d采用;当 带肋钢筋直径小于25mm时,搭接长度可按表值减少5d采用;
2 当混凝土在凝固过程中受力钢筋易受扰动时,其搭接长度应增加5d;
3 在任何情况下,受拉钢筋的搭接长度不应小于300mm;受压钢筋的搭接长度不应小 于200mm;
4 环氧树脂涂层钢筋的绑扎接头搭接长度,按表值增加10d采用;
5 受拉区段内,R235钢筋绑扎接头的末端应做成弯钩,HRB335、HRB400、KL400 钢筋的末端可不做成弯钩。
在任一绑扎接头中心至搭接长度 的1.3倍长度区段 (图9.1.9-1)内,同一根钢筋不得有两个接头;在该区段内有绑扎接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分数,受拉区不宜超过25%,受压区不宜超过50%。当绑扎接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积超过上述规定时,应按表9.1.9的规定值,乘以下列系数:当受拉钢筋绑扎接头截面面积大于25%,但不大于50%时,乘以1.4,当大于50%时,乘以1.6;当受压钢筋绑扎接头截面面积大于50%时,乘以1.4(受压钢筋绑扎接头长度仍为表中受拉钢筋绑扎接头长度的0.7倍)。
绑扎接头部分钢筋的横向净距不应小于钢筋直径且不应小于25mm,同时非接头部分钢筋净距仍应符合本规范第9.3.4条规定。
.................
.................
图9.1.9-1 受力钢筋绑扎接头
1—绑扎接头搭接长度中心(图中所示 区段内有接头的钢筋截面面积按两根计)
束筋的搭接接头应先由单根钢筋错开搭接,接头中距为1.3倍表9.1.9规定的单根钢筋搭接长度;再用一根其长度为1.3 的通长钢筋进行搭接绑扎,其中 为组成束筋的单根钢筋根数, 为单根钢筋搭接长度(图9.1.9-2)。
图9.1.9-2 束筋的搭接
1,2,3—组成束筋的单根钢筋;4—通长钢筋
9.1.10 钢筋机械连接接头适用于HRB335和HRB400带肋钢筋的连接。机械连接接头应符合《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107的有关规定。
钢筋机械连接件的最小混凝土保护层厚度,宜符合本规范表9.1.1受力主筋保护层厚度的规定,但不得小于20mm。
连接件之间或连接件与钢筋之间的横向净距不应小于25mm;同时,非接头部分钢筋净距仍应符合本规范第9.3.4条和第9.6.1条的规定。
9.1.11 钢筋套筒挤压接头和镦粗直螺纹接头应分别符合《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》JGJ108和《镦粗直螺纹钢筋接头》JG/T3057的有关规定。
9.1.12 钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率应符合下列要求:
1 轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋百分率不应小于0.5,当混凝土强度等级C50及以上时不应小于0.6;同时,一侧钢筋的配筋百分率不应小于0.2。当大偏心受拉构件的受压区配置按计算需要的受压钢筋时,其配筋百分率不应小于0.2。
2 受弯构件、偏心受拉构件及轴心受拉构件的一侧受拉钢筋的配筋百分率不应小于45 ,同时不应小于0.20。 轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋百分率和一侧纵向钢筋(包括大偏心受拉构件受压钢筋)的配筋百分率应按构件的毛截面面积计算。轴心受拉构件及小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋百分率应按构件毛截面面积计算。受弯构件、大偏心受拉构件的一侧受拉钢筋的配筋百分率为100As/bh0,其中As为受拉钢筋截面面积,b为腹板宽度(箱形截面梁为各腹板宽度之和),h0为有效高度。当钢筋沿构件截面周边布置时,“一侧的受压钢筋”或“一侧的受拉钢筋”系指受力方向两个对边中的一边布置的纵向钢筋。 预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列条件:
(9.1.12)
式中 ——受弯构件正截面抗弯承载力设计值,按本规范第5.2.2条、第5.2.3条和第5.2.5条有关公式的等号右边式子计算;
——受弯构件正截面开裂弯矩值,按本规范公式(6.5.2-6)计算。 部分预应力混凝土受弯构件中普通受拉钢筋的截面面积,不宜小于 。
9.2 板 9.2.1 钢筋混凝土简支板桥的标准跨径不宜大于13m,连续板桥的标准跨径不宜大于16m,预应力混凝土简支板桥的标准跨径不宜大于25m,连续板桥的标准跨径不宜大于30m。 .................
.................
9.2.2 空心板桥的顶板和底板厚度,均不应小于80mm。空心板的空洞端部应予填封。人行道板的厚度,就地浇筑的混凝土板不应小于80mm,预制混凝土板不应小于60mm。 9.2.3 行车道板内主钢筋直径不应小于10mm。人行道板内的主钢筋直径不应小于8mm。在简支板跨中和连续板支点处,板内主钢筋间距不应大于200mm,但其最小净距和层距应符合本规范第9.3.4条规定。 9.2.4 行车道板内主钢筋可在沿板高中心纵轴线的1/4~1/6计算跨径处按30°~45°弯起。通过支点的不弯起的主钢筋,每米板宽内不应少于三根,并不应少于主钢筋截面面积的1/4。 9.2.5 行车道板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋。分布钢筋设在主钢筋的内侧,其直径不应小于8mm,间距不应大于200mm,截面面积不宜小于板的截面面积的0.1%。在主钢筋的弯折处,应布置分布钢筋。人行道板内分布钢筋直径不应小于6mm,其间距不应大于200mm。 9.2.6 布置四周支承双向板钢筋时,可将板沿纵向及横向各划分为三部分。靠边部分的宽度均为板的短边宽度的1/4。中间部分的钢筋应按计算数量设置,靠边部分的钢筋按中间部分的半数设置,钢筋间距不应大于250mm,且不应大于板厚的两倍。 9.2.7 斜板的钢筋可按下列规定布置(图9.2.7):
1 当整体式斜板的斜交角(板的支座轴线的垂直线与桥纵轴线的夹角)不大于15°时,主钢筋可平行于桥纵轴线方向布置。当整体式斜板斜交角大于15°时,主钢筋宜垂直于板的支座轴线方向布置,此时,在板的自由边上下应各设一条不少于三根主钢筋的平行于自由边的钢筋带,并用箍筋箍牢。在钝角部位靠近板顶的上层,应布置垂直于钝角平分线的加强钢筋,在钝角部位靠近板底的下层,应布置平行于钝角平分线的加强钢筋,加强钢筋直径不宜小于12mm,间距100~150mm,布置于以钝角两侧1.0m至1.5m边长的扇形面积内。 2 斜板的分布钢筋宜垂直于主钢筋方向设置,其直径、间距和数量可按本规范第9.2.5条办理。在斜板的支座附近宜增设平行于支座轴线的分布钢筋;或将分布钢筋向支座方向呈扇形分布,过渡到平行于支承轴线。
3 预制斜板的主钢筋可与桥纵轴线平行,其钝角部位加强钢筋及分布钢筋宜按照第1款及第2款布置。
图9.2.7 斜板桥钢筋布置
1— 桥纵轴线; 2—支承轴线;3—顺桥纵轴线钢筋; 4—与支承轴线正交钢筋;
5—自由边钢筋带; 6—垂直于钝角平分线的钝角钢筋;7—平行于钝角平分线的钝角钢筋 9.2.8 由预制板与现浇混凝土结合的组合板,预制板顶面应做成凹凸不小于6mm的粗糙面。如结合面配置竖向结合钢筋,钢筋应埋入预制板和现浇层内,其埋置深度不应小于10倍钢筋直径;钢筋纵向间距不应大于500mm。 9.2.9 装配式板当采用铰接时,铰的上口宽度应满足施工时使用插入式震捣器的需要,铰槽的深度宜为预制板高的2/3。预制板内应预埋钢筋伸入铰内。铰接板顶面应铺设现浇混凝土层,其厚度不宜小于80mm。 9.2.10 以独立墩柱作为支承的板,及其按抗冲切计算需要配置的箍筋或弯起钢筋,应符合.................
.................
下列规定:
1 板厚度不应小于150mm。
2 箍筋直径不应小于8mm,其间距不应大于1/3 。箍筋应采用闭合式,并箍住架立钢筋;按计算所需的箍筋,应配置在冲切破坏锥体范围内,此外,应以等直径和等间距的箍筋自冲切破坏斜截面向外延伸配置在不小于0.5 范围内[每侧布设箍筋的长度为≥1.5 ,见图9.2.10(a)]。
3 弯起钢筋直径不应小于12mm,弯起角可根据板的厚度采用30°~45°,每一方向不应少于五根;弯起钢筋的倾斜段应与冲切破坏斜截面相交,其交点应在离集中反力作用面积周边以外 范围内[图9.2.10(b)]。
(a) 箍筋布置 (b) 弯起钢筋布置 图9.2.10 独立墩柱顶面抗冲切钢筋配置
1— 冲切破坏锥体斜截面; 2—架立钢筋;3—弯起钢筋; 4—集中反力作用面积周边
9.3 梁 9.3.1 钢筋混凝土T形、Ⅰ形截面简支梁标准跨径不宜大于16m,钢筋混凝土箱形截面简支梁标准跨径不宜大于25m,钢筋混凝土箱形截面连续梁标准跨径不宜大于30m。 预应力混凝土T形、Ⅰ形截面简支梁标准跨径不宜大于50m。 9.3.2 T形、Ⅰ形截面梁应设跨端和跨间横隔梁。当梁横向刚性连接时,横隔梁间距不应大于10m。
箱形截面梁应设箱内端隔板。内半径小于240m的弯箱梁应设跨间横隔板,其间距对于钢筋混凝土箱形截面梁不应大于10m;对于预应力箱形截面梁则需经结构分析确定。共同受力的多箱梁桥,梁间应设跨端横隔梁,需要时尚宜设跨间横隔梁,其设置及间距可按T形截面梁办理。
箱形截面悬臂梁桥除应设箱内端隔板外,悬臂跨径50m及以上的箱形截面悬臂梁桥在悬臂中部尚应设跨间横隔板。
箱形截面梁横隔板条件许可时均应设检查用人孔。
9.3.3 预制T形截面梁或箱形截面梁翼缘悬臂端的厚度不应小于100mm;当预制T形截面梁之间采用横向整体现浇连接时或箱形截面梁设有桥面横向预应力钢筋时,其悬臂端厚度不应小于140mm。T形和I形截面梁,在与腹板相连处的翼缘厚度,不应小于梁高的1/10,当该处设有承托时,翼缘厚度可计入承托加厚部分厚度;当承托底坡 大于1/3时,取1/3。 箱形截面梁顶板与腹板相连处应设置承托;底板与腹板相连处应设倒角,必要时也可设置承托。箱形截面梁顶、底板的中部厚度,不应小于板净跨径的1/30,且不应小于200mm。当.................
.................
箱形截面梁承受扭矩时,尚应符合本规范第5.5.1条注的要求。
T形、I形截面梁或箱形截面梁的腹板宽度不应小于140mm;其上下承托之间的腹板高度,当腹板内设有竖向预应力钢筋时,不应大于腹板宽度的20倍,当腹板内不设竖向预应力钢筋时,不应大于腹板宽度的15倍。当腹板宽度有变化时,其过渡段长度不宜小于12倍腹板宽度差。当T形、I形截面梁或箱形截面梁承受扭矩时,其腹板平均宽度尚应符合本规范第5.5.5条注和第5.5.1条注的要求。
9.3.4 受弯构件的钢筋净距应考虑浇筑混凝土时,振捣器可以顺利插入。
各主钢筋间横向净距和层与层之间的竖向净距,当钢筋为三层及以下时,不应小于30mm,并不小于钢筋直径;当钢筋为三层以上时,不应小于40mm,并不小于钢筋直径的1.25倍。对于束筋,此处直径采用等代直径。
9.3.5 T形截面梁或箱形梁的顶板内承受局部荷载的受拉钢筋,应符合本规范第9.2.3条规定。垂直于受拉钢筋应设分布钢筋,可按本规范第9.2.5条规定设置。 箱形截面梁顶板承受局部荷载的受拉钢筋,其部分可在近腹板处弯起,通过腹板直伸至悬臂端,并做成弯钩。不弯起钢筋根数不应少于每米三根,并应伸至翼缘悬臂端;当翼缘悬臂长度按本规范第4.1.5条规定的c值大于2.5m时,上述不弯起钢筋的截面面积尚应不少于悬臂根部负弯矩钢筋截面面积的60%。 9.3.6 箱形截面梁的底板上、下层,应分别设置平行于桥跨和垂直于桥跨的构造钢筋。钢筋截面面积为:对于钢筋混凝土桥,不应小于配置钢筋的底板截面面积的0.4%;对于预应力混凝土桥,不应小于配置钢筋的底板截面面积的0.3%。以上钢筋尚可充作受力钢筋。当底板厚度有变化时可分段设置。钢筋直径不宜小于10mm,其间距不宜大于300mm。 9.3.7 钢筋混凝土T形截面梁或箱形截面梁的受力主钢筋,宜设于本规范第4.2.2条或第4.2.3条规定的翼缘有效宽度内;超出上述分布范围的宽度,可设置不小于超出部分截面面积0.4%的构造钢筋。预应力混凝土T形截面梁或箱形截面梁的预应力钢筋,亦宜大部分设于有效宽度内。 9.3.8 T形、I形截面梁或箱形截面梁的腹板两侧,应设置直径为6~8mm的纵向钢筋,每腹板内钢筋截面面积宜为(0.001~0.002)bh,其中b为腹板宽度,h为梁的高度,其间距在受拉区不应大于腹板宽度,且不应大于200mm,在受压区不应大于300mm。在支点附近剪力较大区段和预应力混凝土梁锚固区段,腹板两侧纵向钢筋截面面积应予增加,纵向钢筋间距宜为100~150mm。
9.3.9 钢筋混凝土梁内纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断;如需截断时,应从按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强度的截面至少延伸 长度(见图9.3.9),此处 为受拉钢筋最小锚固长度, 为梁截面有效高度;同时应考虑从正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面至少延伸20d(环氧树脂涂层钢筋25d),此处d为钢筋直径。纵向受压钢筋如在跨间截断时,应延伸至按计算不需要该钢筋的截面以外至少15d(环氧树脂涂层钢筋20d)。
图9.3.9 纵向受拉钢筋截断时的延伸长度 .................
.................
A-A:钢筋①、②、③、④强度充分利用截面; B-B:按计算不需要钢筋①的截面; ①、②、③、④—钢筋批号; 1—弯矩图
9.3.10 钢筋混凝土梁的支点处,应至少有两根且不少于总数1/5的下层受拉主钢筋通过。两外侧钢筋,应延伸出端支点以外,并弯成直角,顺梁高延伸至顶部,与顶层纵向架立钢筋相连。两侧之间的其他未弯起钢筋,伸出支点截面以外的长度不应小于10倍钢筋直径(环氧树脂涂层钢筋为12.5倍钢筋直径);R235钢筋应带半圆钩。
9.3.11钢筋混凝土梁当设置弯起钢筋时,其弯起角宜取45°。受拉区弯起钢筋的弯起点,应设在按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强度的截面以外不小于 /2处,此处 为梁有效高度;弯起钢筋可在按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋截面面积之前弯起,但弯起钢筋与梁中心线的交点应位于按计算不需要该钢筋的截面(图9.3.11)之外。弯起钢筋的末端应留有锚固长度:受拉区不应小于20倍钢筋直径,受压区不应小于10倍钢筋直径,环氧树脂涂层钢筋增加25%;R235钢筋尚应设置半圆弯钩。
靠近支点的第一排弯起钢筋顶部的弯折点,简支梁或连续梁边支点应位于支座中心截面处,悬臂梁或连续梁中间支点应位于横隔梁(板)靠跨径一侧的边缘处,以后各排(跨中方向)弯起钢筋的梁顶部弯折点,应落在前一排(支点方向)弯起钢筋的梁底部弯折点处或弯折点以内。
弯起钢筋不得采用浮筋。
图9.3.11 弯起钢筋弯起点位置
1— 梁中心线; 2—受拉区钢筋弯起点;3—正截面抗弯承载力图形;
4—钢筋①~④强度充分利用的截面; 5—按计算不需要钢筋①的截面(钢筋②~④强度充分利用截面);6—按计算不需要钢筋②的截面(钢筋③~④强度充分利用截面); 7—弯矩图;
①、②、③、④—钢筋批号。
9.3.12 钢筋混凝土梁采用多层焊接钢筋时,可用侧面焊缝使之形成骨架(图9.3.12)。侧面焊缝设在弯起钢筋的弯折点处,并在中间直线部分适当设置短焊缝。
焊接钢筋骨架的弯起钢筋,除用纵向钢筋弯起外,亦可用专设的弯起钢筋焊接。
斜钢筋与纵向钢筋之间的焊接,宜用双面焊缝,其长度应为5倍钢筋直径,纵向钢筋之间的短焊缝应为2.5倍钢筋直径;当必须采用单面焊缝时,其长度应加倍。 焊接骨架的钢筋层数不应多于六层,单根钢筋直径不应大于32mm。
.................
.................
图9.3.12 焊接骨架图
9.3.13 钢筋混凝土梁中应设置直径不小于8mm且不小于 主钢筋直径的箍筋,其配筋率 (见本规范第5.2.7条),R235钢筋不应小于0.18%,HRB335钢筋不应小于0.12%。当梁中配有按受力计算需要的纵向受压钢筋或在连续梁、悬臂梁近中间支点位于负弯矩区的梁段,应采用闭合式箍筋,同时,同排内任一纵向受压钢筋,离箍筋折角处的纵向钢筋的间距不应大于150mm或15倍箍筋直径两者中较大者,否则,应设复合箍筋(参阅本规范图9.6.1)。相邻箍筋的弯钩接头,沿纵向其位置应交替布置。
箍筋间距不应大于梁高的 且不大于400mm;当所箍钢筋为按受力需要的纵向受压钢筋时,不应大于所箍钢筋直径的15倍,且不应大于400mm。在钢筋绑扎搭接接头范围内的箍筋间距,当绑扎搭接钢筋受拉时不应大于主钢筋直径的5倍,且不大于100mm;当搭接钢筋受压时不应大于主钢筋直径的10倍,且不大于200mm。在支座中心向跨径方向长度相当于不小于一倍梁高范围内,箍筋间距不宜大于100mm。
近梁端第一根箍筋应设置在距端面一个混凝土保护层距离处。梁与梁或梁与柱的交接范围内可不设箍筋;靠近交接面的一根箍筋,其与交接面的距离不宜大于50mm。 9.3.14 承受弯剪扭的构件的箍筋和纵向钢筋还应符合下列要求:
1 箍筋应采用闭合式,箍筋末端做成135°弯钩。弯钩应箍牢纵向钢筋,相邻箍筋的弯钩接头,其纵向位置应交替布置。
2 承受扭矩的纵向钢筋,应沿截面周边均匀对称布置,其间距不应大于300mm。在矩形截面基本单元的四角应设有纵向钢筋,其末端应留有按本规范第9.1.4条规定的受拉钢筋最小锚固长度。
3 箍筋的配筋率 ,对剪扭构件(梁的腹板)不应小于 ,其中 按本规范第5.5.4条规定计算, 值当采用R235钢筋时取0.0018,当采用HRB335钢筋时取0.0012;对纯扭构件(梁的翼缘) 不应小于 。 4 纵向钢筋的配筋率,不应小于受弯构件纵向受力钢筋的最小配筋率与受扭构件纵向受力钢筋的最小配筋率之和。对受弯构件,其纵向受力钢筋的最小配筋率应按本规范第9.1.12条采用;对受扭构件,其纵向受力钢筋的最小配筋率( ,当受剪扭时可取 ,当受纯扭时可取 ,此处, 为纯扭构件全部纵向钢筋最小截面面积,h为矩形截面基本单元长边长度,b为短边长度, 为纵向钢筋抗拉强度设计值。 9.3.15 具有曲线形的梁腹,近凹面的纵向受拉钢筋应用箍筋固定。箍筋间距不应大于所箍主钢筋直径的10倍,箍筋直径不应小于8mm。每单肢箍筋截面面积按下列公式计算: (9.3.15-1) (9.3.15-2) 式中 ——每单肢箍筋截面面积;
——主钢筋抗拉强度设计值与箍筋抗拉强度设计值的比值; ——一根箍筋(两肢)所箍的主钢筋截面面积;
——凹面圆曲线半径,当为其他曲线时,可近似地按公式(9.3.15-2)计算; ——箍筋间距[图9.3.15(a)]; ——曲线弦长[图9.3.15(a)]; ——曲线矢高 与弦长 之比。
设于拐角处的交叉受力钢筋,自拐角处的交叉点起应各延伸一段锚固长度[图9.3.15(b)]。
.................
.................
(a) 凹面曲线梁的箍筋布置 (b) 拐角处交叉受力钢筋 图9.3.15 凹面曲线的箍筋和拐角处交叉受力钢筋设置
9.3.16 预制T形截面梁的桥面板横向连接,宜采用现浇混凝土整体连接,主钢筋可采用环形连接。预制T形截面梁的横隔梁连接,宜采用现浇混凝土整体连接。 预制梁混凝土与用于整体连接的现浇混凝土龄期差不应超过三个月。
9.3.17 组合梁中,在与预制梁结合处的现浇混凝土层的厚度不宜小于150mm。预制梁顶面应做成凹凸不小于6mm的粗糙面。
9.3.18 组合梁中预制梁箍筋应伸入现浇桥面板,其伸入长度应不小于10倍箍筋直径。
9.4 预应力混凝土上部结构 9.4.1 预应力混凝土上部结构除应符合本规范第9.1节、第9.2节和第9.3节有关规定外,尚应符合本节规定。 9.4.2 预应力混凝土梁当设置竖向预应力钢筋时,其纵向间距宜为500~1000mm。
预应力混凝土T形、I形截面梁和箱形截面梁腹板内应分别设置直径不小于10mm和12mm的箍筋,且应采用带肋钢筋,间距不应大于250mm;自支座中心起长度不小于一倍梁高范围内,应采用闭合式箍筋,间距不应大于100mm。
在T形、I形截面梁下部的马蹄内,应另设直径不小于8mm的闭合式箍筋,间距不应大于200mm。此外,马蹄内尚应设直径不小于12mm的定位钢筋。 9.4.3 部分预应力混凝土梁应采用混合配筋。位于受拉区边缘的普通钢筋宜采用直径较小的带肋钢筋,以较密的间距布置。 9.4.4 先张法预应力混凝土构件宜采用钢绞线、螺旋肋钢丝或刻痕钢丝用作预应力钢筋。当采用光面钢丝作预应力钢筋时,应采取适当措施,保证钢丝在混凝土中可靠地锚固。 9.4.5 在先张法预应力混凝土构件中,预应力钢绞线之间的净距不应小于其直径的1.5倍,且对二股、三股钢绞线不应小于20mm,对七股钢绞线不应小于25mm。预应力钢丝间净距不应小于15mm。 9.4.6 在先张法预应力混凝土构件中,对于单根预应力钢筋,其端部应设置长度不小于150mm的螺旋筋;对于多根预应力钢筋,在构件端部10倍预应力钢筋直径范围内,应设置3~5片钢筋网。
9.4.7 后张法预应力混凝土构件的端部锚固区,在锚具下面应设置厚度不小于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板。锚垫板下应设间接钢筋,其体积配筋率 (见本规范第5.7.2条)不应小于0.5%。 9.4.8 后张法预应力混凝土梁(包括连续梁和连续刚构边跨现浇段)的部分预应力钢筋,应在靠近端支座区段横桥向对称成对弯起,宜沿梁端面均匀布置,同时沿纵向可将梁腹板加宽。在梁端部附近,宜按本规范第9.3.8条及第9.4.2条要求,设置间距较密的纵向钢筋和箍筋。 9.4.9 对外形呈曲线形且布置有曲线预应力钢筋的构件,其曲线平面内、外管道的最小混.................
.................
凝土保护层厚度,应按下列公式计算: 1 曲线平面内
(9.4.9-1) 式中 ——曲线平面内最小混凝土保护层厚度; ——预应力钢筋的张拉力设计值(N),可取扣除锚圈口摩擦、钢筋回缩及计算截面处管道摩擦损失后的张拉力乘以1.2; ——管道曲线半径(mm),可按本规范公式(9.3.15-2)计算;
——预应力钢筋张拉时,边长为150mm立方体混凝土抗压强度(MPa)。 ——管道外缘直径。
当按公式(9.4.9-1)计算的保护层厚度较大时,也可按直线管道设置最小保护层厚度,但应在管道曲线段弯曲平面内设置箍筋。箍筋单肢的截面面积可按下列公式计算: (9.4.9-2) 式中 ——箍筋单肢截面面积(mm2); ——箍筋间距(mm);
——箍筋抗拉强度设计值(MPa),按本规范表3.2.3-1采用。 2 曲线平面外
(9.4.9-3) 式中 ——曲线平面外最小混凝土保护层厚度。
3 当按上述公式计算的保护层厚度小于本规范表9.1.1内各类环境的直线管道的保护层厚度时,应取相应环境条件的直线管道保护层厚度。
9.4.10 后张法预应力混凝土构件,其预应力钢筋管道的设置应符合下列规定:
1 直线管道的净距不应小于40mm,且不宜小于管道直径的0.6倍;对于预埋的金属或塑料波纹管和铁皮管,在竖直方向可将两管道叠置。
2 曲线形预应力钢筋管道在曲线平面内相邻管道间的最小净距应按本规范第9.4.9条第1款计算,其中 和 分别为相邻两管道曲线半径较大的一根预应力钢筋的张拉力设计值和曲线半径, 为相邻两曲线管道外缘在曲线平面内净距。当上述计算结果小于其相应直线管道外缘间净距时,应取用直线管道最小外缘间净距。
曲线形预应力钢筋管道在曲线平面外相邻外缘间的最小净距,应按本规范第9.4.9条第2款计算,其中 为相邻两曲线管道外缘在曲线平面外净距。
3 管道内径的截面面积不应小于两倍预应力钢筋截面面积。 4 按计算需要设置预拱度时,预留管道也应同时起拱。
9.4.11 后张法预应力混凝土构件的曲线形预应力钢筋的曲线半径应符合下列规定:
1 钢丝束、钢绞线束的钢丝直径等于或小于5mm时,不宜小于4m;钢丝直径大于5mm时,不宜小于6m。
2 精轧螺纹钢筋的直径等于或小于25mm时,不宜小于12m;直径大于25mm时,不宜小于15m。
9.4.12 预应力钢筋管道压浆用水泥浆,按70mm×70mm×70mm立方体试件,标准养护28天测得的抗压强度不应低于30MPa。其水灰比宜为0.40~0.45。为减少收缩,可通过试验掺入适量膨胀剂。
9.4.13 在预加应力施加完毕后,埋封于梁体内的锚具其周围应设置构造钢筋与梁体连接,然后浇筑混凝土封锚。封锚混凝土强度等级不应低于构件本身混凝土强度等级的80%,且不低于C30。
9.4.14 预应力混凝土连续梁在选用预应力体系和布置预应力钢筋时,应采取措施减少摩阻损失。 .................
.................
9.4.15 在连续梁全长上,预应力钢筋不宜在某个截面或某个区段急剧增加或减少。梁的正负弯矩交替区,可设置较长的预应力重叠搭接段,并宜分散布置。 在连续梁中间支承处,腹板及其下方翼缘内应设置顺桥向的普通钢筋。
9.4.16 当预应力钢筋需在构件中间锚固时,其锚固点宜设在截面重心轴附近或外荷载作用下的受压区。如因锚固而削弱梁截面,应用普通钢筋补强。当箱形截面梁的顶、底板内的预应力钢筋引出板外时,应在专设的齿板上锚固,此时,预应力钢筋宜采用较大弯曲半径,并按本规范第9.4.9条设置箍筋。
9.4.17 采用预制块件拼装的预应力混凝土结构,预制块件端部应配置直径不小于10mm的钢筋网,接缝间应采用环氧树脂粘结或用细石混凝土填充。环氧树脂接缝,块件端头应密贴平整,涂层厚度均匀,接缝应进行挤压。细石混凝土接缝的缝宽不应小于60mm,混凝土强度等级不应低于预制块件混凝土强度等级。预制块件拼装结构不应作部分预应力混凝土设计。
9.5 拱 桥 9.5.1 钢筋混凝土拱的矢跨比,宜采用1/5~1/8。空腹拱的拱上建筑跨径应根据主拱受力条件确定。悬链线拱的拱轴系数,宜采用2.814~1.167,该值应随跨径的增大或矢跨比的减小而减小取用。 9.5.2 空腹式拱桥的拱上建筑应能适应拱圈的变形,其构造应符合下列要求: 1 拱上建筑的板或梁宜采用简支结构,其支座可采用具有弹性约束的橡胶支座。桥跨两端应设滑动支座和伸缩缝。
2 拱上建筑的立柱,需要时可设置横系梁,其截面高度和宽度分别可取立柱长边边长的0.8~1.0倍和0.6~0.8倍。横系梁四角应配置直径不小于16mm的纵向钢筋,并设直径不小于8mm的箍筋,其间距不应大于横系梁的短边尺寸或400mm。
3 立柱钢筋按结构受力要求配置,其向上应延伸至盖梁中线以上,向下伸入拱轴线以下,并应具有足够的锚固长度。
4 板拱上的立柱底部应设横向通长的垫梁,其高度不宜小于立柱间净距的1/5。箱式板拱在拱上建筑的立柱或墙式墩下方应设箱内横隔板。
9.5.3 无铰拱拱圈或拱肋的主钢筋应伸入墩台内锚固,其锚固长度除应满足本规范表9.1.4规定的最小锚固长度外,尚应符合下列要求:
1 对于矩形截面,不小于拱脚截面高度的一倍半。
2 对于T形、I形或箱形截面,不小于拱脚截面高度的一半。
三铰拱或双铰拱应在设铰点的墩台内和拱肋内设置不少于三层的钢筋网。 9.5.4 肋拱的拱肋间应设置横系梁。在三铰拱、双铰拱设铰处和拱上建筑的立柱下方,拱肋间必须设置横系梁。横系梁高度可取0.8~1.0倍拱肋高度,宽度可取0.6~0.8倍拱肋高度。横系梁四角应设置直径不小于16mm的纵向钢筋,并设直径不小于8mm的箍筋,其间距不应大于横系梁的短边尺寸或400mm。 9.5.5 中承拱和系杆拱应设置横向联结系,其中包括:桥面以上拱顶处设横系梁,其他部位设横系梁或K形撑;拱肋与桥面系交叉处设桥面横梁;中承拱桥面以下设K形撑或剪刀撑。 9.5.6 桁架拱应设置横向联结系,其中包括:拱顶实体段和上弦杆、下弦杆的每一节点处设横系梁;桥端第一根上弦杆节点的横系梁应予加强;端部设竖向剪刀撑;端节间设水平剪刀撑;跨间其他处,应视跨径大小设置竖向和水平剪刀撑;设有剪刀撑的水平或竖向平面的节点处,均应设横系梁。 9.5.7 桁式组合拱桥的上、下弦杆和斜杆、竖杆可分别做成多室和单室箱形截面;杆件节点处用横系梁联结。拱顶部分应设实腹段。 .................
.................
桁式组合拱桥边跨长度与主跨长度之比,宜采用0.2~0.4;下弦杆可采用二次抛物线;上弦杆断点位置,宜设于距拱顶0.25~0.30倍主跨长度处。 9.5.8 拱桥的横系梁、K形撑和剪刀撑的截面短边尺寸,不宜小于支承点或交点间长度的1/15。杆件内应设置直径不小于16mm的纵向钢筋,并设置直径不小于8mm的箍筋。横系梁、K形撑和剪刀撑与拱肋相联处,应设置配有斜向钢筋的倒角。 9.5.9 桁架拱、桁式组合拱的杆件(包括K形撑和剪刀撑),当在同一平面内相交时,相交杆件的邻接边缘应用弧线或折线过渡,同一杆件两边的过渡线起点宜接近于同一截面。沿过渡段边缘应设置包络钢筋,且在杆件内有足够的锚固长度。各相交杆件的主钢筋在顺杆件长度方向应伸过节点中心,且应具备足够的锚固长度。 在节点附近的箍筋应适当加密。
9.5.10 刚架拱的跨径小于25m时,可仅设斜腿,不设斜撑;当跨径在25~70m之间时,宜加设斜撑;如跨径大于70m时,宜再增设一根斜撑。刚架拱实腹段长度,可采用0.4~0.5倍计算跨径。刚架拱的拱片中距宜在2.0~3.5m之间,拱片之间纵向每3~5m应设置一根横系梁。
9.5.11 修建在软土地基上或严寒地区的桁架拱桥、刚架拱桥,拱脚附近下弦主钢筋宜适量增加,其箍筋也宜加密。
9.5.12 多孔拱桥应根据使用要求设置单向推力墩或采用其他抗单向推力措施。单向推力墩宜每隔三孔至五孔设置一个。
9.6 柱、墩台和桩基承台
9.6.1 配有普通箍筋(或螺旋筋)的轴心受压构件[钻(挖)孔桩除外],其钢筋设置应符合下列规定(图9.6.1):
1 纵向受力钢筋的直径不应小于12mm,净距不应小于50mm且不应大于350mm;水平浇筑的预制件的纵向钢筋的最小净距可按本规范第9.3.4条规定执行。构件的最小配筋百分率应符合本规范第9.1.12条的规定。构件的全部纵向钢筋配筋率不宜超过5%。
2 纵向受力钢筋应伸入基础和盖梁,伸入长度不应小于本规范表9.1.4规定的锚固长度。 3 箍筋应做成闭合式,其直径应不小于纵向钢筋的直径的1/4,且不小于8mm。 4 箍筋间距不应大于纵向受力钢筋直径的15倍、不大于构件短边尺寸(圆形截面采用0.8倍直径)并不大于400mm。纵向受力钢筋搭接范围内的箍筋间距,应符合本规范第9.3.13条的规定。
纵向钢筋截面面积大于混凝土截面面积3%时,箍筋间距不应大于纵向钢筋直径的10倍,且不大于200mm。
(a) s内设三根纵向受力钢筋 (b) s内设二根纵向受力钢筋 图9.6.1 柱内复合箍筋布置
1—箍筋; 2—角筋; A、B、C、D、E—箍筋编号。
[图(a)、(b)内,箍筋A、B与C、D两组设置方式可根据实际情况选用]
5 构件内纵向受力钢筋应设置于离角筋中心距离s(图9.6.1)不大于150mm或15倍箍筋.................
.................
直径(取较大者)范围内,如超出此范围设置纵向受力钢筋,应设复合箍筋。相邻箍筋的弯钩接头,在纵向应错开布置。
9.6.2 配有螺旋式或焊接环式间接钢筋的轴心受压构件,其钢筋的设置应符合下列规定: 1 纵向受力钢筋的截面面积,不应小于箍筋圈内核心截面面积的0.5%。核心截面面积不应小于构件整个截面面积的2/3。
2 间接钢筋的螺距或间距不应大于核心直径的1/5,亦不应大于80mm,且不应小于40mm。 3 纵向受力钢筋及间接钢筋,应伸入与受压构件连接的上下构件内,其长度不应小于受压构件的直径且不应小于纵向受力钢筋的锚固长度。
4 间接钢筋的直径不应小于纵向钢筋直径的1/4,且不小于8mm。
9.6.3 偏心受压构件钢筋的设置应按本规范第9.6.1条规定办理。当偏心受压构件的截面高度 时,在侧面应设置直径为10~16mm的纵向构造钢筋,必要时相应设置复合箍筋。 9.6.4 薄壁式桥墩或肋板式桥台,在墩身表层、桥台的背墙和肋板表层应设置钢筋网,其截面面积在水平方向和竖直方向分别不应小于每米250mm2(包括受力钢筋),间距不应大于400mm。 9.6.5 跨高比不大于5的盖梁宜采用强度等级较高的混凝土,并不应低于C25。盖梁截面内应设箍筋,其直径不应小于8mm,间距不宜大于200mm。盖梁两侧面应设纵向水平钢筋,其直径不宜小于12mm,间距不宜大于200mm。 柱式墩台的柱身间设置横系梁时,其截面高度和宽度可分别取0.8~1.0倍和0.6~0.8倍的柱直径或长边边长。横系梁四角应设置直径不小于16mm的纵向钢筋,并设直径不小于8mm的箍筋。箍筋间距不应大于横系梁的短边尺寸或400mm。 9.6.6 设计采用橡胶支座时,应预留更换支座所需的位置和空间。 9.6.7 在通航河流或有大量漂浮物下泄的河流上采用柔性排架墩时,宜在桥上游设置防护设施。 9.6.8 桩基承台的构造要求除应符合《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024有关规定外,尚应符合下列要求:
1 桩基承台的高度宜为桩直径的1.0~1.5倍,且不小于1.5m。
2 当桩中距不大于3倍桩直径时,承台受力钢筋应均匀布置于全宽度内;当桩中距大于3倍桩直径时,受力钢筋应均匀布置于距桩中心1.5倍桩直径范围内,在此范围以外应布置配筋率不小于0.1%的构造钢筋。钢筋横向净距和层距应符合本规范第9.3.4条规定,最小混凝土保护层厚度应符合第9.1.1条的规定。
3 如承台仅有一个方向的受力钢筋时,在垂直于该各层受力钢筋方向,应设直径不小于12mm,间距不大于250mm的构造钢筋。 4 承台的顶面和侧面应设置表层钢筋网,每个面在两个方向的截面面积,均不宜小于每米400mm2,钢筋间距不应大于400mm。在桩身混凝土顶端平面内应设一层钢筋网,平面内每一方向的每米宽度钢筋用量1200~1500mm2,钢筋直径采用12~16mm,当基桩桩顶主筋伸入承台连接时,上述钢筋不得截断。
5 承台竖向连系钢筋,其直径不应小于16mm。 6 承台的桩中距等于或大于桩直径的三倍时,宜在两桩之间,距桩中心各一倍桩直径的中间区段内设置吊筋(图9.6.8),其直径不应小于12mm,间距不应大于200 mm。
.................
.................
图9.6.8 承台吊筋布置
1—墩台身;2—承台;3—桩;4—吊筋;5—主筋;D—桩直径 9.7 支 座 9.7.1 钢筋混凝土及预应力混凝土受弯构件,如无特殊要求,宜选用橡胶支座,其材料质量和技术性能,板式橡胶支座和盆式橡胶支座应分别符合《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4和《公路桥梁盆式橡胶支座》JT391的要求。 9.7.2 橡胶支座应根据地区气温条件选用,-25℃~+60℃地区可选用氯丁橡胶支座;–40℃~+60℃地区可选用三元乙丙橡胶支座或天然橡胶支座。 9.7.3 在梁的单个支承点上,纵桥向只能设置一个支座,横桥向不应设置多于两个支座。 9.7.4 板式橡胶支座的安装,应使其与梁底及墩台密贴,传力均匀。在板桥的同一块板的多个支座中,不得有支座脱空。活动支座应设防尘罩。 9.7.5 当桥梁纵坡不大于1%时,板式橡胶支座可直接设于墩帽上;当桥梁纵坡大于1%时,应在梁底采取措施,使支座保持水平。当板桥桥面横坡不大于2%时,板式橡胶支座可直接设于墩帽顶面横坡上,当板桥桥面横坡大于2%时,应采取措施予以调整。
9.8 涵洞、铰和吊环
9.8.1 孔径一米及以上的圆管涵应采用双层钢筋。钢筋的混凝土最小保护层厚度应符合本规范第9.1.1条的规定。预制的各类涵洞构件,应进行搬运、安装时的受力验算。 9.8.2 钢筋混凝土铰的凸面半径 (见本规范图8.3.1)宜为1.5~3.0m。铰的混凝土强度等级不应低于C30。在铰的接触面应垫以包有薄锌片、铜片或铝片的厚为4~6mm的铅板,其周围应采取防腐措施。 9.8.3 预制构件的吊环必须采用R235钢筋制作,严禁使用冷加工钢筋。每个吊环按两肢截面计算,在构件自重标准值作用下,吊环的拉应力不应大于50MPa。当一个构件设有四个吊环时,设计时仅考虑三个吊环同时发挥作用。吊环埋入混凝土的深度不应小于35倍吊环直径,端部应做成180°弯钩,且应与构件内钢筋焊接或绑扎。吊环内直径不应小于三倍钢筋直径,且不应小于60mm。
.................
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容