DB36_T 1471-2021 公路钢－混凝土组合梁桥设计与施工规范.docx

ICS 93.080.01P 66DB36江西省地方标准DB 36/T 14712021公路钢-混凝土组合梁桥设计与施工规范Design and construction code for general steel-concrete composite highway2021 - 09 - 03 发布2022 - 03 - 01 实施江西省市场监督管理局发 布DB36/T 14712021目次前言 . II1  范围 . 12  规范性引用文件 . 13  术语和定义 . 24  总则 . 45  材料 . 46  组合梁计算 . 87  总体设计 . 148  钢结构设计 . 189  桥面板设计 . 2410  连接件设计 . 2711  组合梁施工 . 30条文说明 . 35IDB36/T 14712021前言本文件按照GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由江西省交通运输厅提出并归口。本文件起草单位：江西省交通投资集团有限责任公司、同济大学、江西交通工程集团有限公司、江西省交通工程建设集团有限公司、江西省交通设计研究院有限责任公司。本文件主要起草人：俞文生、苏庆田、曾明辉、邱文东、吴冲、王运金、刘军、尹夏明、冯小毛、彭爱红、魏建华、吴飞、万鹏、周昌、王健、陈峰、危志全、夏天、叶华、颜灵胜、谭志成、夏起华、刘强、杜丽英、陈菁、吴江鹏。IIDB36/T 14712021公路钢-混组合梁桥设计与施工规范1范围本文件规定了公路钢-混凝土组合梁桥的材料、组合梁计算、总体设计、钢结构设计、桥面板设计、连接件设计和组合梁施工等内容，与相关国家标准和行业标准配合使用。本文件适用于公路钢-混凝土组合梁桥的设计和施工，城市道路钢-混凝土组合梁桥可参照本标准执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 699热强钢焊条GB/T 700熔化焊用钢丝GB/T 1228公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范GB/T 1229公路钢结构桥梁设计规范GB/T 1230碳素结构钢GB/T 1231低合金高强度结构钢GB/T 1591钢结构用高强度大六角螺母GB/T 3632钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件GB/T 5117钢结构用扭剪型高强度螺栓连接GB/T 5118六角头螺栓 C级GB/T 5293六角头螺栓GB/T 5313优质碳素结构钢GB/T 5780电弧螺柱焊用圆柱头焊钉GB/T 5782非合金钢及细晶粒钢焊条GB/T 8110气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T 12470厚度方向性能钢板GB/T 14957钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T 17493钢结构用高强度垫圈JTG D60低合金钢药芯焊丝JTG D64埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂JTG D3662碳钢药芯焊丝JTG/T 2231-01埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂JTG/T 3650钢结构工程施工质量验收规范JTG/T D64-01公路钢混组合桥梁设计与施工规范JTT 722公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件1DB36/T 147120213术语和定义3.1组合构件 composite member在同一截面内，由钢和混凝土两种材料通过连接件有效结合并共同受力的构件。3.2钢梁 steel girder采用钢板焊接而成或采用型钢能够承受弯矩的构件。3.3桥面板 bridge slab采用钢构件、混凝土构件或钢-混凝土组合构件能够承受桥面荷载作用的体系。3.4组合梁 composite girder由钢梁和桥面板通过连接件连成整体并且在横截面内能够共同受力的梁。3.5钢板组合梁（工形组合梁） composite girder with I-shaped steel girder由工形截面钢梁和桥面板连成整体共同受力的组合梁。3.6钢箱组合梁 composite girder with box steel girder由开口钢箱梁和桥面板连成整体共同受力的组合梁。3.7钢桁组合梁 composite girder with steel truss girder由钢桁梁和桥面板连成整体共同受力的组合梁。3.8波形腹板组合梁 composite girder with corrugated steel web采用波形钢板代替传统混凝土箱梁中腹板的组合梁。3.9预应力组合梁 prestressed composite girder组合梁整体或部分构件中施加纵向预应力的组合梁。3.102DB36/T 14712021后结合组合梁post-composite girder混凝土桥面板施加纵向预应力之后，采用连接件将钢梁和混凝土桥面板连成整体的预应力组合梁。3.11叠合混凝土板 concrete slab combined with precast slabs and concrete cast in-site在预制混凝土板上加浇一层现浇混凝土，当现浇混凝土硬化后两者形成整体共同工作的桥面板。3.12钢与混凝土组合桥面板 steel-concrete composite slab由钢板和混凝土板连成整体共同受力的桥面板。3.13连接件 connector将钢与混凝土两种材料连接组合在一起共同受力的构件。3.14焊钉连接件 stud connector由圆柱形钉身及扩大钉头两部分组成，焊接在钢结构上包裹混凝土里能抵抗组合梁界面剪力和界面分离的构件。3.15开孔板连接件 perfobond rib connector在钢板条上开设孔洞，可以在孔洞内设置贯穿钢筋，焊接在钢结构上包裹混凝土里能抵抗组合梁界面剪力和界面分离的构件。3.16群钉 group stud混凝土桥面板中间隔适当距离设置预留孔，在预留孔中集中布置焊钉连接件。3.17加劲肋 stiffener为提高母板的稳定性能焊接于母板上的纵向或横向板件。3.18有效截面 effective area在进行截面强度和稳定计算时，假定截面有效的那一部分面积。3.193DB36/T 14712021有效宽度 effective width在进行截面强度和稳定计算时，假定板件有效的那一部分宽度。3.203.20有效宽度系数 effective width factor板件有效宽度与板件实际宽度的比值。3.21恒载组合梁 dead loads composite girder按照施工顺序，形成的组合截面能够承受一期恒载以后所有荷载的组合梁。3.22活载组合梁 live loads composite girder按照施工顺序，形成的组合截面能够承受二期恒载以后所有荷载的组合梁。4总则4.1本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法（疲劳设计除外），按分项系数的设计表达式进行设计。4.2组合结构梁桥设计应遵循安全、耐久、适用、环保、经济、美观的原则。4.3特大桥、大桥、中桥主体结构应按不小于 100 年设计使用年限进行设计，高速公路及一、二级公路上的小桥主体结构宜按不小于 100 年设计使用年限进行设计。4.4公路钢结构梁桥应进行耐久性设计，钢结构防腐设计不得低于 JTT 722 的要求。4.5组合结构梁桥设计应与架设方案统筹考虑，选择合理的结构形式；构造措施应便于加工、安装、维护和检查。结构单元和构件应优先考虑标准化和通用化，以减少制作、安装的工作量。4.6组合结构梁桥的设计、加工、运输和架设应分阶段实行严格的质量管理和控制。结构在使用过程中应视环境条件和交通情况建立养护制度，以维持结构强度、刚度、稳定性和耐久性的要求。4.7按本文件设计时，采用的作用及其组合系数应符合 JTG D60 的规定；结构抗震设计应符合 JTG/T2231-01 的规定。钢结构制造、验收、安装和混凝土桥面板的浇注和验收应符合 JTG/T 3650 的规定。5材料5.1混凝土5.1.1组合结构梁桥中一般钢筋混凝土构件采用强度等级不应低于 C40 普通混凝土，对于有特殊需求的构件，可以考虑采用高性能混凝土等。5.1.2混凝土强度取值应符合 JTG D3662 的规定。5.1.3混凝土的物理性能指标应符合 JTG D3662 的规定。5.2钢筋5.2.1钢筋混凝土及预应力混凝土构件的钢筋，应按下列规定选用：4钢材抗拉、抗压和抗弯强度标准值fk抗拉、抗压和抗弯强度设计值fd抗剪强度设计值fvd端面承压（刨平顶紧）设计值fcD牌号厚度（mm）Q235钢£ 16235190110280164022518010540100215170100Q355钢£ 1634527516035516403352701554063325260150638031525014580100305245140Q390钢£ 163903101803701640370295170406335028016063100330265150Q420钢£ 164203351953901640400320185406338030517563100360290165注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。DB36/T 147120211)普通钢筋宜选用热轧 HRB400、HPB300 钢筋，预应力混凝土构件中的箍筋宜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。5.2.25.2.2 钢筋和预应力钢筋强度取值应符合 JTG D3662 的规定。5.3钢材5.3.1钢材宜选用 Q235 钢、Q355 钢、Q390 钢和 Q420 钢，其质量应分别符合 GB/T 700 和 GB/T 1591的规定。其中，Q235 钢中的沸腾钢不宜用于需要验算疲劳，以及虽不需要验算疲劳但工作温度低于-20的焊接结构；也不宜用于需要验算疲劳且工作温度等于或低于-20的非焊接结构。钢材强度标准值和设计值应按采用表 1。表1钢材强度标准值和设计值（MPa）5.3.2有关牌号钢材冲击韧性应符合以下规定：a)对于需要验算疲劳的焊接构件，当梁桥的工作温度 t 处于 0t-20时，Q235 和 Q355 的冲击韧性应满足错误！未找到引用源。中质量等级 C 的要求；而 Q355、Q390 和 Q420 的冲击韧性应满足质量等级 D 的要求。当梁桥工作温度处于 t-20时，Q235 的冲击韧性应满足错误！未找到引用源。中质量等级 D 的要求；而 Q355、Q390 和 Q420 的冲击韧性应满足质量等级 E的要求。5螺栓的性能等级、锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓C级A、B级抗拉bftd抗剪bfvd承压bfcd抗拉bftd抗剪bfvd承压bfcd抗拉aftd普通螺栓4.6级、4.8级1451205.6级1851658.8级350280锚栓Q235钢125Q355钢160钢材牌号Q235Q355Q390Q420质量等级CDCDEDEDE试验温度（）0-200-20-40-20-40-20-40冲击韧性（J）272734343434343434弹性模量Es（MPa）剪切模量Gs（MPa）线膨胀系数a（1/）泊松比v质量密度 r3（kg/m ）2.06×1050.790×10512×10-60.317850性能等级螺纹规格M20M22M24M27M30性能等级8.8S12515017523028010.9S155190225290355表5普通螺栓和锚栓连接的强度设计值（MPa）6DB36/T 14712021b)对于需要验算疲劳的非焊接构件，当梁桥工作温度处于 t-20时，Q235 和 Q355 冲击韧性应满足错误！未找到引用源。中质量等级 C 的要求，而 Q390 和 Q420 的冲击韧性应满足质量等级D 的要求。表2钢材冲击韧性5.3.3当焊接结构采用 Z 向钢时，其材质应符合 GB/T  5313 的规定。5.3.4钢材的物理性能指标应按表 3 的规定采用。表3钢材和铸钢的物理性能指标5.3.5高强度螺栓、螺母、垫圈的技术条件应符合 GB/T  1228、GB/T  1229、GB/T  1230、GB/T  1231、GB/T 3632 的规定。高强度螺栓预拉力设计值 Pd 应按错误！未找到引用源。的规定取用。表4高强度螺栓的预拉力设计值Pd（kN）5.3.6普通螺栓应符合 GB/T 5780 和 GB/T 5782 的规定。普通螺栓和锚栓连接的强度设计值应按错误！未找到引用源。的规定采用。焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝牌号厚度（mm）抗压wfcd焊缝质量为以下等级w时，抗拉 ftd抗剪wfvd抗拉、抗压或抗剪wf fd一级、二级三级自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊Q235钢£ 16190190160110140164018018015510540100170170145100自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊Q355钢£ 16275275235160175164027027023015540632602602201506380250250215145螺栓的性能等级、锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓C级A、B级抗拉bftd抗剪bfvd承压bfcd抗拉bftd抗剪bfvd承压bfcd抗拉aftd构件Q235钢265350Q355钢340450Q390钢355470Q420钢380500注：A、B 级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合GB 50205的要求。DB36/T 14712021表 5普通螺栓和锚栓连接的强度设计值（MPa）(续)5.3.7锚栓的材料可采用材质符合 GB/T 699 规定的 35 号钢和 45 号钢，或者材质符合 GB/T 700 和 GB/T1591 规定的 Q235 钢和 Q355 钢。5.3.8圆柱头焊钉、焊接瓷环材料的质量及检验应符合 GB/T 10433 的规定。5.3.9焊接材料应与主体钢材相匹配，并应符合以下规定：a)手工焊接采用的焊条应符合 GB/T 5117、GB/T 5118 的规定。对需要验算疲劳的构件宜采用低氢型碱性焊条。b)自动焊和半自动焊采用的焊丝和焊剂应符合 GB/T 14957、GB/T 8110、GB/T 10045、GB/T 17493、GB/T 5293、GB/T 12470 的规定。焊缝的强度设计值应按错误！未找到引用源。的规定采用。表6焊缝的强度设计值（MPa）7焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝牌号厚度（mm）抗压wfcd焊缝质量为以下等级w时，抗拉 ftd抗剪wfvd抗拉、抗压或抗剪wf fd一级、二级三级自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q390钢£ 163103102651802001640295295250170406328028024016063100265265225150Q420钢£ 163353352851952001640320320270185406330530526017563100290290245165w                                                                                                      w注：对接焊缝受弯时，在受压区的抗弯强度设计值取 fcd ，在受拉区的抗弯强度设计值取 ftd 。焊缝质量等级应符合GB50205的规定。其中厚度小于8mm钢材的对接焊缝，不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级。焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝牌号厚度（mm）抗压wfcd焊缝质量为以下等级w时，抗拉 ftd抗剪wfvd抗拉、抗压或抗剪wf fd一级、二级三级80100245245210140DB36/T 14712021表 6焊缝的强度设计值（MPa）(续)6组合梁计算6.1一般规定6.1.1 组合结构梁桥应按以下两类极限状态进行设计a) 承载能力极限状态：包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和失稳；b) 正常使用极限状态：包括影响结构、构件正常使用的变形、振动及影响结构耐久性的局部损坏。6.1.2 组合结构梁桥应考虑以下四种设计状况及其相应的极限状况设计a) 持久状况：梁桥建成后承受结构自重、车辆荷载等持续时间很长的状况。该状况梁桥应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计；8DB36/T 14712021b)短暂状况：梁桥在制作、运送和架设过程中承受临时荷载的状况。该状况结构、构件应进行承载能力极限状态设计，必要时进行正常使用极限状态设计；c)偶然状况：梁桥在使用过程中偶然出现的状况。该状况只需进行承载能力极限状态设计；d)地震状况：地震作用效应的计算应符合 JTG B02 和 JTG/T B02-01 的规定6.1.3组合梁应按以下规定进行结构整体分析a)组合梁的内力分析应采用线弹性分析方法，考虑温度、混凝土收缩徐变、施工方法与顺序、车辆荷载超载等因素的影响；b)计算组合梁截面特性时，宜采用换算截面法。按混凝土是否开裂，组合梁截面的抗弯刚度分为未开裂截面刚度 EIun 和开裂截面刚度 EIcr 。c)组合梁的温度效应按 JTG D60 的相关规定计算；d)混凝土收缩应变和徐变系数按 JTG D3662 的相关规定计算。6.1.4组合梁进行整体分析时混凝土板翼缘有效宽度按 JTG/T D64-01 的相关规定计算。6.1.5组合梁中的钢梁在进行承载能力极限状态计算时须采用有效截面，有效截面中要充分考虑剪力滞和局部稳定影响。6.1.6采用钢箱组合梁的钢梁底板有效截面面积应按 JTG D64 的相关规定计算。6.2受弯构件承载能力极限状态强度计算6.2.1抗弯计算应符合以下规定：a)计算组合梁抗弯承载力时，应考虑施工方法及顺序的影响，并应对施工过程进行抗弯验算，施工阶段作用组合应符合 JTG D60 的规定。b)组合梁抗弯承载力应采用线弹性方法计算，并应符合以下规定：g0s £ fd. (1)s= åIIi=IM d,iWeff,i. (2)式中：i变量，表示不同的应力计算阶段。其中， i = I 表示未形成组合梁截面（钢梁）的应力计算阶段； i = II 表示形成组合梁截面之后的应力计算阶段。M d,i 对应不同应力计算阶段，作用于钢梁或组合梁截面的弯矩设计值；Weff,i 对应不同应力计算阶段，钢梁或组合梁有效截面的抗弯模量）；fd 钢筋、钢梁或混凝土的强度设计值。a)计算组合梁负弯矩区抗弯承载力时，混凝土开裂截面不计混凝土的抗拉贡献，但应计入混凝土板翼缘有效宽度内纵向钢筋的作用。b)混凝土桥面板收缩作用应按钢与混凝土桥面板结合后开始计入，混凝土的收缩应变可按照 JTGD3662 规定计算。对混凝土预制板等预制构件可根据钢与混凝土桥面板结合前发生的龄期和理论厚度对收缩应变系数进行相应折减。c)混凝土徐变的计算，可假定与混凝土应力呈线性关系。当缺乏符合当地实际条件的数据和计算方法时，混凝土徐变系数的取值可按照 JTG D3662 规定计算。9DB36/T 14712021d)在梁桥设计中需考虑收缩和徐变对预应力损失的影响时，混凝土收缩应变值和徐变系数值以及预应力筋应力松弛损失可按照 JTG D3662 规定计算。e)持久荷载作用下，验算组合梁截面时应考虑钢与混凝土结合后混凝土徐变的影响。计算可采用混凝土有效弹性模量。混凝土有效弹性模量Ecj =钢与混凝土的有效弹性模量比Ec1 +y Lf (t, t0 ). (3)nL =EsEcjëù=n0 é1 +y Lf (t, t0 )û . (4)式中：nL 长期荷载作用下钢与混凝土的有效弹性模量比；n0 短期荷载作用下钢与混凝土的弹性模量比， n0 =EsEc；Es 钢材弹性模量；Ec 混凝土弹性模量；y L 根据荷载类型确定的徐变因子，永久作用取 1.1，混凝土收缩作用取 0.55，由强迫变形引起的预应力作用取 1.5； yf (t,t0 ) 加载龄期为，计算考虑龄期为的混凝土徐变系数，根据 JTG D3662 相关规定取值。6.2.2抗剪计算应符合以下规定：a)组合梁截面的剪力应全部由钢梁腹板承担，不考虑混凝土板的抗剪作用。b)组合梁截面抗剪验算应符合以下规定：g0Vd £Vu. (5)Vu = fvd × Aw. (6)式中：Vd 组合梁截面的剪力设计值；Vu 组合梁截面的抗剪承载力；fvd 钢材的抗剪强度设计值；10钢号跨间无侧向支承点的梁跨间受压翼缘有侧向支承点的梁，不论荷载作用于何处荷载作用在上翼缘荷载作用在下翼缘Q23513.020.016.0Q35510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.0t1t2hDB36/T 14712021Aw 钢梁腹板的截面面积。c)组合梁承受弯矩和剪力共同作用时，应考虑两者耦合的影响，腹板折算应力要小于 1.1 倍钢材抗拉强度设计值。6.3整体稳定性计算6.3.1成桥和使用阶段，混凝土桥面板与钢梁牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时，并且梁桥的宽跨比不小于 1/20 时，可不计算组合梁整体稳定性。6.3.2施工阶段符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性a)工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度 L1 与其宽度 B1 之比不超过错误！未找到引用源。所规定的数值时。其中，梁的支座处设置横梁，跨间无侧向支承点的梁，L1 为其跨度；梁的支座处设置横梁，跨间有侧向支承点的梁，L1 为受压翼缘侧向支承点间的距离。表7工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大L1/B1 值b)箱形截面简支梁，其截面尺寸（错误！未找到引用源。）满足h   /b   06，且L1/b   065（345/fy）时。b1b0twtwb2图1箱形截面简支梁截面尺寸6.3.3不满足 6.3.1 和 6.3.2 规定时，应按 TG D60 的规定计算整体稳定性。6.4疲劳计算11DB36/T 147120216.4.1承受汽车荷载的钢梁钢构件应进行疲劳验算。6.4.2疲劳荷载应按 JTG D60 规定取。6.4.3验算伸缩缝附近构件时，疲劳荷载应乘以额外的放大系数，放大系数应按(7)取值。ï0.3(1-)   D £ 6ìDDf = í6îï0D > 6. (7)式中：D验算截面到伸缩缝的距离（m）。Dj 放大系数6.4.4采用疲劳荷载计算模型 I 时应按以下公式验算:Dsp £ 0.74kSDsC / gMf . (8)Dt p £ 0.45DtC / gMf . (9)Ds p = (1+ Dj)(s pmax -s pmin) . (10)Dt p = (1+ Dj)(t pmax -t pmin) . (11)式中：g Mf 疲劳抗力分项系数，对重要构件取 1.35，对次要构件取 1.15；ks 尺寸效应折减系数，按 JTG D64 相关规定进行计算，未说明时，取 ks =1.0；Ds p 、 Dt p 按疲劳荷载计算模型 I 计算得到的正应力幅与剪应力幅（MPa）；Dj 放大系数，按 6.4.3 条的规定取值；D s C 、 D tC疲劳细节类别（MPa），为对应于 2 000 000 次常幅疲劳循环的疲劳应力强度；根据 JTG D64 取用；s pmax 、 s pmin将疲劳荷载计算模型 I 按最不利情况加载于影响线得出的最大和最小正应力（MPa）；t pmax 、t pmin 将疲劳荷载计算模型 I 按最不利情况加载于影响线得出的最大和最小剪应力（MPa）。6.4.5采用疲劳荷载计算模型 II 时应按以下公式验算:Ds E 2 £ ks Ds C / g Mf . (12)Dt E 2 £ Dt C / g Mf . (13)Ds E2 = (1+ Dj)g (s pmax -s pmin) . (14)12DB36/T 14712021Dt E2 = (1+ Dj)g (t pmax -t pmin) . (15)式中：D s C 、D t C 疲劳细节类别（MPa），为对应于 2 000 000 次常幅疲劳循环的疲劳应力强度；根据 JTG D64 取用；Ds E 2 、 Dt E 2 按疲劳荷载计算模型 II 计算并考虑损伤等效系数得到的应力幅（MPa）；g 损伤等效系数，g = g 1 × g 2 × g 3 × g 4 ，且 g£ g m ax ，其中g1，g2，g3，g4，gmax按 JTG D64相关规定进行计算；6.4.6采用疲劳荷载计算模型 III 时应按以下公式验算:Ds E 2 £ ks Ds C / g Mf . (16)Dt E 2 £ Dt C / g Mf . (17)DsE 2çDs/göæöDtE2÷÷çç     ÷÷  £ 1.0  . (18)øè DtCMf/gæè ksCMf3