应用指南 JTG 3362-2018 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范

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    《公路钢筋混凝王及顶应力混凝土桥涵设计规范》应用指南

    饲养标准1.2《规范》的修订概况

    境作用分类、混凝土材料要求、结构构造要求等规定。 4)针对公路混凝土桥梁存在的突出问题及发展情况,完善补充设计 方法: ①箱梁空间效应显著,简化分析造成斜桥、弯桥、多室箱梁的计算偏 差,本次修订补充了完整的验算指标和实用的分析模型。 ②公路独柱激桥梁发生多起侧向倾覆事件,结构破坏猝然发生、危害 大,本次修订补充了抗倾覆验算方法和构造猎施。 ③节段预制拼装桥梁广泛应用于城市桥梁和越江跨海通道,具有良 好的综合效益,本次修订补充了体外预应力箱梁的设计方法。 ④混凝土桥梁存在众多应力扰动区,其受力复杂、多存在局部病害 本次修订补充了应力扰动区的受力分析及配筋方法。 5)为提高《规范》的适用性,本次修订调整了圆形截面受压构件的正 截面承载力计算方法,增加了不同边界条件下确定受压构件计算长度系 数的计算公式,调整了钢筋混凝土及B类预应力混凝土结构裂缝宽度计 算方法。 1.2.3编写组单位及成员 遵照《公路工程行业标准制修订管理导则》(JTGA02一2013),主编 单位邀请相关的科研、高校、设计等部门的技术人员,组成了《规范》编写 组,主要单位及成员如下: 主编单位:中交公路规划设计院有限公司 主编:袁洪 参编单位及人员: 中交公路规划设计院有限公司一一赵君黎、徐国平、冯芪、李会驰 李文杰 同济大学一徐栋 东南大学一刘钊 交通运输部公路科学研究院 一一昌建鸣

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    钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》应

    大连理工大学一一贡金鑫 《规范》编写组还邀请了公路桥梁工程的知名专家、学者,在修编过 程中对《规范》进行了审查,其中云南省交通规划设计研究院沈永林教授 级高级工程师作为《规范》的主审,余培玉、杨耀铨、冯鹏程、席广恒 张少青、李怀峰、马健中、刘俊起、刘东旭、戴本良、徐宏光、韩大章、李正 史方华、钟明全、田波、梁立农、包琦、秦大航、徐岳等专家,对《规范》进 行了审查,并提出了宝贵的意见和建议。 1.2.4修订过程 修订过程中,《规范》编写组进行了大量的专题研究工作,吸取了国 内其他单位的研究成果和实际工程的设计经验,参考、借鉴了国内外相关 标准规范。在规范条文初稿编写完成以后,通过多种方式广泛征求了设 计、施工、建设、管理等有关单位和专家的意见,经过反复讨论、修改,最终 定稿。 2011年2月,成立《规范》编写组; 2011年4月,组织石开《规范》大纲审查会; 2012年5月~7月,完成《规范》征求意见稿,组织召开《规范》征求 意见会; 2014年3月~5月,完成《规范》送审稿,组织召开《规范》送审稿审 查会; 2015年3月~5月,完成《规范》总校稿,组织召开《规范》总校会; 2016年3月~2017年10月,完成《规范》报批稿; 2018年11月1日,《规范》颁布实施。

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    第2章混凝土桥涵结构设计的基本内容

    2.1、结构设计的基本内容

    第2章混凝土桥涵结构设计的基本内容

    刀钢肋拉应力过高的不良影响,还应进行使用阶段应力验算,将其作为承 载力验算的重要组成部分。 5)适用性验算(见《规范》第6章) 以弹性受力假定为基础,考虑塑性及裂缝的影响进行修正,按正常使 用极限状态进行验算,使结构构件的效应(挠度、裂缝等)符合规定的 限值。 6)耐久性设计(见《规范》第4.5节) 以使用年限和环境作用作为耐久性设计的控制标准,通过材料、构 造、附加防护措施、施工和管养要求进行全面的耐久性设计。 这三部分应遵循全面性原则,反映工程结构对安全、适用和耐久的综 合要求。 7)连接构造措施(见《规范》第9章) 为满足结构体系中构件之间的连接,以及按计算简图及基本假定所 确定的状态承载受力,应采取必要的基本连接、构造措施,作为结构受力 的有效保证。 上述内容有两点需要说明: 一是结构事故和灾害调查分析表明:上述7项内容对结构安全的影 响依次递降。虽然《规范》对后4项的规定占很大篇幅,但忽视前3项重 要层次的作用,容易因小失大,产生如结构塌的重大安全事故。 二是在作用分析、承载力验算、适用性验算方面,存在一定的矛盾之 处:采用弹性方法求解内力;配筋计算安全按照塑性假定进行:使用极限 犬态验算采用弹性一塑性混合的计算方法。这种做法似乎矛盾,但这种 故法是基于试验研究而作的近似和简化处理,具有明晰机理,是完全允许 的,也是必要的。

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    2.2公路桥梁结构方案

    资料,采用统计分析和专家经验调研相结

    避土及预应力混凝土桥涵设计规范》应用指南

    典型结构体系的适用范围

    公路桥梁优先采用标准化、定型化的预制装配式梁桥。根据截面形 式,上部结构可选用装配式板梁、装配式T梁和装配式组合箱梁。其中装 配式板梁、跨径不超过30m的装配式T梁和组合箱梁一般采用先简支后 桥面连续结构;跨径超过30m的装配式T梁和组合箱梁一般采用简支 后桥面连续结构。简支变结构连续T梁桥的负弯矩张拉槽口原则上宜 设置在翼板下方,锚具宜采用圆锚。 墩高超过60m时,建议采用连续刚构、拱桥等桥型,经充分技术经 济比较并道过专项风险评价后择优选用。在地形、地质条件宜于拱桥 布置的桥位,充分考虑钢筋混凝土拱桥的可行性

    第2章混凝士桥涵结构设计的基本内容

    桥梁设计的基本目标是安全、适用、经济和美观。安全性和适用性是 优先级的目标。随着力学理论和试验科学的发展、结构设计原理和可靠 度理论的结合,目前混凝土桥涵采用概率极限状态的设计方法进行安全 性和适用性验算,即承载能力极限状态验算和正常使用极限状态验算。 2.3.1承载能力极限状态验算 承载能力极限状态,是指桥涵结构或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,是结构安全性对应的极限状态。 当结构或构件出现下列状态之一时,应认为超过了承载能力极限状态: 1)结构构件或连接因超过材料强度而破坏,或因过度变形而不适于 继续承载; 2)整个结构或其一部分作为刚体失去平衡; 3)结构转变为机动体系; 4)结构或结构构件丧失稳定; 5)结构因局部破坏而发生连续倒: 6)地基丧失承载力而破坏; 7结构或结构构件的疲劳破坏。 超过结构承载能力极限状态将导致结构破坏、人身伤亡和经济损失, 因此任何结构和结构构件均需避免出现这种状态。《规范》的承载能力 吸限状态验算内容主要包括: 1)构件的承载力(包括受压失稳),是以钢筋屈服和混凝土破碎为 强度破坏”的标志进行验算的。这部分内容是《规范》相对比较成熟的 内容,主要通过计算确定构件的截面、材料的强度、钢筋的布置等,用于解 快构件设计的基本问题;对压、弯、剪扭的不同受力状态以及各种形状的 截面(矩形、T形、箱形、圆形等),规范给出了大量的计算公式。 2)结构的抗倾覆验算,是《规范》的新增内容。采用整体式截面(板

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    钢筋混爆土及预应力混凝土桥涵设计规范》应

    在承载能力极限决态,主染的抗倾覆验算采用“稳定作用效应≥稳定 性系数×失稳作用效应”的表达式,主梁抗倾覆性能的影响因素包括:主 梁材料、结构形式、支承形式、初始平衡状态、偏载的大小和位置等。 2.3.2正常使用极限状态验算 正常使用极限状态,是指桥涵结构或其构件达到正常使用或耐久性 的某项限值的状态,是结构适用性和耐久性对应的极限状态。当结构或 构件出现下列状态之一时,应认为超过了正常使用极限状态: 1)影响正常使用或外观的变形; 2)影响正常使用或耐久性的局部损坏; 3)影响正常使用的振动;

    第2草混凝士桥涵结构设计的基本内容

    4)影响正常使用的其他特定状态。 各种结构或构件都有不同程度的结构正常使用极限状态要求。当结 构超过正常使用极限状态时,虽然已不能满足适用性和耐久性功能要求, 但结构并没有破坏,不会导致人身伤亡,因此,从重要性来讲远不如承载 力问题。但是从结构设计的角度,正常使用极限状态也是必须满足的项 目,《规范》的正常使用极限状态验算内容主要包括: 1)变形。桥涵结构承载受力以后都会发生变形,过大的变形会影响 结构的使用功能,并引起使用者的心理压力。目前,《规范》要求对受弯 构件的变形一一挠度进行验算,对拉、压、剪、扭等内力引起的变形不作 规定。 2)裂缝控制。混凝土是脆性材料,抗拉强度低,其开裂是难以避免 的,这是由材料本身所决定的特性。肉眼可见的明显裂缝,标志着抗力的 俏耗程度,会引起使用者的不安,还可能造成耐久性方面的问题。根据构 牛的受力状态和使用功能,《规范》提出两类裂缝控制要求: ①裂缝宽度:B类预应力混凝土构件和钢筋混凝土构件验算受力裂 逢宽度。 ②抗裂性能:全预应力混凝土构件和A类预应力混凝土构件验算混 疑土拉应力(主拉应力)。 混凝土桥涵的正常使用极限状态验算,要求在一定作用的条件下,所 生的效应不超过某一规定的限值,采用“S≤C”来表达,式中S为作用 组合的效应(应力、变形、裂缝宽度)设计值:C为验算规定的限值

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    《路钢筋混爆土及预应力混凝土桥涵设计规范》

    1)强度参数 混凝土强度是混凝土的重要力学性能,是设计钢筋混凝土结构和预 应力混凝土结构的重要依据,直接影响结构的安全和耐久。《规范》规定 的混凝土强度设计参数包括立方体抗压强度标准值、轴心抗压强度标准 值、轴心抗拉强度标准值、轴心抗压强度设计值和轴心抗拉强度设计值。 这些强度参数的取值方法及作用如下:

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    《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》应用指南

    ①立方体抗压强度标准值fk:按《普通混凝土力学性能试验方法》 GB/T50081一2016)的规定,取边长150mm的立方体作为标准试件,用 标准方法制作、养护至28d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)。立方体抗压强度标准值,用于确定混凝土强度 等级,是评定混激主制作质量的主要指标,是判定和计算其他力学性能指 标的基础: ②轴心抗压强度标准值f*:取边长150mm×150mm×450mm的棱柱 体作为标准试件,用标准方法制作、养护至28d龄期,以标准试验方法测 得的具有95%保证率的抗压强度。轴心抗压强度标准值直接反映混凝 土结构的抗压能力。 ③轴心抗拉强度标准值fk:取边长100mm×100mm×500mm的棱柱 体作为标准试件,用标准方法制作、养护至28d龄期,通过预理在试件轴 线两端的钢筋,对试件施加拉力,试件破坏时的截面平均应力即为轴心抗 拉强度标准值。轴心抗拉强度标准值,用来反映混凝土结构的抗裂性能 间接衡量混凝土结构的冲切强度及其他力学性能。 ④轴心抗压强度设计值fd、轴心抗拉强度设计值:由轴心抗压强 度标准值、轴心抗拉强度标准值除以混凝土材料分项系数求得,用于混凝 上结构的承载力计算。 根据试验数据分析中强度标准值与强度平均值、变异系数的关系,这 些强度参数的换算关系如下: ①试验数据的分析表明,混凝土强度标准值服从正态分布,按下式 计算

    《规范》的立方体抗压强度标准值f,、轴心抗压强度标准值。和轴 心抗拉强度标准值厂按下列公式计算:

    ②立方体抗压强度标准值与轴心抗压强度标准值的换算关系 棱柱体试件抗压强度平均值与边长150mm立方体试件抗压强度平 均值的关系如下:

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    路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

    an=0.88x0.395un5

    式中: 混凝土材料分项系数。该系数通过可靠性分析并结合工程 经验确定,与混凝土强度的离散程度有关,反映了混凝土强 度偏离标准值的可能性。《规范》规定=1.45,接近于按 二级安全等级结构分析的脆性破坏构件目标可靠指标的 要求。 本次修订删除了原规范表注中受压构件尺寸效应的规定。该规定源 于苏联规范,新版俄罗斯规范已经取消该规定

    试验数据的分析表明,混凝土的弹性模量与其强度等级值对应

    10 E= 2.2 + 34. 74 fank

    采用该公式的计算结果见《规范》表3.1.5。这里需要补充说明的 是,表中数值为混凝土弹性模量的平均值而未作任何修正,可用于直接计 算变形。而近年来,混凝土原材料变化太大(粉剂含量增加、骨料减少、粒 径变小),组成成分不同(如大量掺入粉煤灰),导致变形性能不确定性增 加,建议必要时进行试验测定。 3.2.2钢筋 1)强度参数 钢筋承担混凝土结构中的全部拉力,是构件全部延性的来源,其强度 是影响结构安全最重要的力学性能之一。混凝土结构中受力钢筋分为两 类:软钢和硬钢,其强度分为两种:屈服强度和极限强度。 ①屈服强度:对于软钢,其受力到一定阶段以后,应变增长而应力停 滞,呈现明显的屈服台阶,相应的强度为屈服强度;对于硬钢,因其无明显 的屈服台阶,通常取0.2%残余应变相应的非比例应力作为条件屈服强 度。在设计中,钢筋的屈服强度用于截面的承载力计算,决定构件的配筋 和承载力。 ②极限强度:钢筋能够承受最大拉力的相应强度。达到极限强度以 后,钢筋颈缩拉断、传力中止,往往引发构件解体和结构倒塌。在设计中 钢筋的极限强度用于结构的防灾性能设计。 《规范》规定的钢筋强度设计参数包括抗拉强度标准值、抗拉强度设 十值和抗压强度设计值。这些强度参数的取值方法如下: ①抗拉强度标准值:热轧钢筋是软钢,其抗拉强度标准值取屈服强 度:预应力钢筋是硬钢,其抗拉强度标准值取极限强度

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    路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

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    丝间连续螺旋状凹槽中的混凝土咬合,错固力属于中等。 ③刻痕钢丝:基圆面积率约0.97,依靠刻痕凹坑中的少量砂浆咬合 锚固性能很差,规范》修订时予以淘汰。 ③光面预应力钢丝和预应力螺纹钢筋:分别采用夹具锚固和螺母锚 固,不存在锚固性能的问题,这里不再对其外形进行探讨。 钢筋的几何参数很多,一般在其产品标准中作出规定。这里列出设 计人员常用的3个几何参数。 ①公称直径:钢绞线按外接圆直径取值,其他钢筋按质量折算的当量 直径取值。 ②公称截面积:钢绞线按各捻绞钢丝面积的总和取值,其他钢筋按公 称直径计算或按质量折算的当量截面积取值。 ③理论质量:按照质量折算的当量线密度取值

    L历次修订混凝土强度等级的提高(至2018

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    凝士及预应力混凝土桥涵设计规范》应用指南

    混凝土桥涵常用的钢筋强度等级

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    典型桥梁工程及分工一览表

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    路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

    凝土及预应力混凝士桥涵设计规范》应用指南

    典型桥梁的钢筋用量变化情况

    3过渡期技术措施 对于在建项目,如果已经完成钢筋采购并进场加工,按照原设计方案 采用HPB235钢筋和HRB335钢筋施工。 对于在建项目,如果没有完成钢筋采购时,建议修改设计方案、调整 钢筋等级,积极应对国家宏观政策的调整,调整的原则为: ①构造钢筋按照等面积替换:箍筋按照等强度替换,同时应满足最小 配筋率和构造要求:预应力混凝土受弯构件、小偏压构件、承台和局部承 压区域的纵向受力钢筋按照等强度替换,同时应满足最小配筋率和构造 要求:钢筋混凝士受弯构件,大偏压构件的纵向受力钢筋偏于保守地按照 等面积替换。 ②或可偏手保守地考虑,全部采用等面积替换的方法,将钢筋强度提

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