QCR 9300-2018 铁路桥涵设计规范(极限状态法) 58.pdf
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1、P 中国铁路总公司企业标准Q/CR Q/CR 9300-2018 铁路桥涵设计规范(极限状态法)Code for Design on Railway Bridge and Culvert(Limit State Method)2018-06-11发布2019-06-11实施中国铁路总公司发布中国铁路总公司企业标准铁路桥涵设计规范(极限状态法)Code for Desi伊onRailway Bridge and Culvert(Limit State Meth叫)。ICR9300-2018 主编单位:中国铁路设计集团有限公司批准部门:中国铁路总公司施行日期:2019年6月11日中国铁道出版社有限
2、公司2 0 1 9年北京中国铁路总公司关于发布铁路路基工程设计规范(极限状态法)等4项建设标准的通知铁总建设(2018J83号现发布铁路路基设计规范(极限状态法)(叩CR9127-2018)、铁路桥涵设计规范(极限状态法)(叩CR9300-2018)、铁路隧道设计规范(极限状态法)(Q/CR 9129一2018)、铁路轨道设计规范(极限状态法)(即CR9130-2018)等4项建设标准(另发单行本)。为做好4项建设标准实施工作,现提出以下要求,请并抓好落实。一、中国铁路经济规划研究院组织各编制单位大力开展新标准宣贯工作,常态化组织新标准技术交流,确保新标准实施稳妥过渡。二、2019年6月11日
3、起,初步设计未批复项目均应采用新标准进行结构设计,特殊结构可由设计单位根据实际情况采用容许应力法进行校核。在此期间,各建设单位应组织设计单位等系统学习新标准和铁路工程结构可靠性设计统一标准(试行)(叩CR9007-2014),加快人员培训和配套软件编制等工作。三、各单位在执行新标准过程中,要总结经验,积累资料,如发现需要修改和补充之处,请及时将意见及有关资料向中国铁路经济规划研究院和编制单位反馈。以上4项建设标准由中国铁路总公司建设管理部负责解释,由中国铁路经济规划研究院、铁道出版社出版发行。前发铁路路基极限状态法设计暂行规范)(Q/CR9127-2015)、铁路桥涵极限状态法设计暂行规范)C
4、QjCR9300-2014)、铁路隧道极限状态法设计暂行规范)CQjCR9129-2015)、铁路轨道极限状态法设计暂行规范)CQjCR9130-2015)等4项建设标准同时废止。2 中国铁路总公司2018年6月11日前言本规范根据中国铁路总公司强基达标、提质增效工作主题,在吸纳大量科研和试设计成果,总结提炼铁路建设运营等方面经验,广泛征求建设、设计、施工、运维等各方意见基础上,对铁路桥涵极限状态法设计暂行规范)(Q/CR9300-2014)进行全面修订,进一步提升了铁路桥涵工程结构设计的安全性、先进性、经济性和适用性。本规范编制内容充分考虑新时代铁路建设发展需要,聚焦交通强国、铁路先行,实现
5、铁路建设由规模速度型向质量效益型转变,对推动我国铁路工程结构设计达到世界先进水平、实现铁路工程全寿命周期管理、提高结构设计技术经济性、促进标准国际交流、实现总公司建设标准体系世界领先具有重要作用。本规范共分15章,主要内容包括:总则、术语和符号、桥涵布置、设计作用、正常使用极限状态设计基本限值、钢结构、钢筋混凝土和预应力混凝土结构、钢一混凝土组合结构、混凝土及砌体结构、支座、墩台、涵洞、既有线顶进桥涵、地基和基础、抗震设计,另有16个附录。本规范的主要编制内容如下:1.统一了铁路桥涵结构极限状态设计法设计的技术要求,明确了铁路桥涵结构按承载能力极限状态、正常使用极限状态和疲劳极限状态进行设计。
6、2.规定了桥涵结构上作用的荷载分类以及不同极限状态设计下的荷载组合方式。3.明确了各类结构正常使用极限状态下的变形和刚度限值等。3 4.规定了钢结构设计的材料要求,不同极限状态下的计算原则,以及各种连接和构造的要求。5.规定了钢筋混凝土和预应力混凝土结构的材料选用要求,制造、运输和安装阶段的计算方法和相关构造要求。6.规定了钢一混凝土结合梁在不同极限状态下的设计计算原则和构造要求。7.规定了混凝土和砌体结构的极限状态设计原则、计算方法和构造要求。8.明确了支座设计的材料选用、计算方法和构造要求。9.规定了涵洞以及既有线顶进桥涵的设计计算原则和构造要求。10.提出了不同类型地基和基础的设置要求和
7、计算原则。11.对铁路桥梁结构抗震设计和验算提出了原则性要求。本规范由中国铁路总公司建设管理部负责解释。在本规范执行过程中,希望各单位结合工程实践,认真总结经验,积累资料。如发现需要修改和补充之处,请及时将意见及有关资料寄送中国铁路设计集团有限公司(天津市河北区中山路10号,邮政编码:300142),并抄送中国铁路经济规划研究院有限公司(北京市海淀区北蜂窝路乙29号,邮政编码:100038),供今后修订伞时参考。本规范由中国铁路总公司建设管理部负责解释。技术总负责人:王同军、卢春房、何华武、王峰、安国栋、吴明友。主编单位:中国铁路设计集团有限公司。参编单位:中铁工程设计咨询集团有限公司、中铁大
8、桥勘测设计院有限公司、中国铁道科学研究院、中铁第一勘察设计院集团有限公司、中铁二院工程集团有限公司、中铁第四勘察设计院集团有限公司。主要起草人:孙树礼、苏伟、王召枯、魏峰、杨鹏健、高策、周四思、乔晋飞、杜宝军、周勇政、张莉、张海荣、孔德艳、高静青、4 刘永锋、李辉、钟建辉、刘汉JI,厦、杜萍、王志平、陶晓燕、潘永杰、杨少军、雷晓峰、冯亚成、何庭国、田壮、陈勇、饶少臣、刘润华。主要审查人:王哲浩、陈良江、杨彦海、薛吉岗、吴少海、刘晓光、张玉玲、刘椿、吴延伟、陈克坚、文望青、程慧林、徐升桥、任为东、徐伟、白升翔、赵君黎、张立青、季文玉。5 目次1总则.2 术语和符号.4 2.1术语.4 2.2符号
9、3 桥涵布置.15 3.1 一般规定.15 3.2 桥涵孔径.16 3.3 桥涵构造.18 3.4 桥头引线及桥上线路.3.5 桥面布置及附属设施.20 3.6 维修养护设施.22 3.7 铁路线路交叉跨越桥梁结构设计与安全防护.233.8 高架车站桥梁结构.24 3.9 系统接口设计.24 4 设计作用.4.1 作用分类和组合.26 4.2 永久作用.33 4.3 可变作用.38 4.4 偶然作用.51 4.5 长钢轨作用.53 4.6 地震作用.55 5 正常使用极限状态设计基本限值.56 5.1 一般规定.56 7 5.2 梁桥和拱桥.56 5.3 墩台和基础.6钢结构.6.1 一般规定
10、6.2材料.66 6.3 计算基本原则.6.4 承载能力极限状态计算.86 6.5 正常使用极限状态计算.93 6.6 疲劳极限状态计算.93 6.7 连接计算.6.8构造.114 7 钢筋混凝土和预应力混凝土结构7.1 一般规定.123 7.2材料1247.3 计算基本原则.131 7.4 承载能力极限状态计算.138 7.5 正常使用极限状态计算.167 7.6 疲劳极限状态计算7.7 制造、运输及安装阶段计算.197 7.8构造.203 8钢混凝土组合结构.2138.1 一般规定2138.2材料.214 8.3 计算基本原则.215 8.4 承载能力极限状态计算.222 8.5 正常使用
11、极限状态计算.226 8.6 抗剪连接件及桥面板纵向抗剪计算.235 8 8.7 疲劳极限状态计算.239 8.8构造.240 9 混凝土及砌体结构.243 9.1 一般规定.243 9.2材料.244 9.3 计算基本原则.245 9.4 承载能力极限状态计算.246 9.6 10支9.5 正常使用极限状态计算.252 构造.254 10.1 10.2 10.3 ponhu厅i1iRUEdDnhu99白99定料算见,41寸,座般材计10.4构造.265 11墩台.267 11.1 一般规定26711.2计算.267 11.3构造.268 12涵洞.271 12.1 一般规定.271 12.2
12、计算.272 12.3构造.273 13 既有线顶进桥涵.275 13.1 一般规定27513.2计算.275 13.3构造.277 9 14 地基和基础.278 14.1 一般规定27814.2 基础稳定和基础沉降.280 14.3 地基承载力.282 14.4 明挖基础.290 14.5桩基础.旷29314.6 沉井基础30414.7 挖井基础30914.8 温陷性黄土地基.31014.9 软土地基.314 14.10 多年冻土地基14.11 岩溶地区地基.14.12 改建既有线、增建第二线的桥涵基础.320 15 抗震设计32215.1 一般规定.322 15.2 抗震验算32515.3
13、 墩台和支座.329 15.4 抗震措施.329 附录A土压力计算.332 附录B铁路列车荷载效应比频谱.336 附录C全国基本风压分布图及风荷载设计参数.344 附录D混凝土结构温度作用计算方法.350 附录E铁路桥梁用钢主要技术指标.352 附录F横梁面内闭合框架在横梁受竖向荷载时的结点弯矩计算.附录G预应力混凝土结构体系转换后弯矩重分布的计算.10 附录H后张法预应力混凝土梁预应力筋反向摩阻计算361附录J预应力混凝土受弯构件消压后开裂截面应力计算363附录K土和岩石的工程分类及其性质划分.366 附录L墩台基础考虑土的弹性抗力的计算.384 附录M桥涵地基总沉降量的计算.418 附录N
14、桥涵桩基当作实体基础的检算.423 附录P桥涵基底下卧土层附加应力系数.424 附录Q台后路基对桥台基底附加坚向压应力计算.428 附录R严寒及多年冻土地区桥涵基础切向冻胀计算.430 本规范用词说明.433 11 1总则1.0.1 为统一铁路桥涵结构极限状态设计法技术标准,使铁路桥涵结构设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求,制定本规范。1.0.2 本规范适用于新建和改建标准轨距的铁路桥涵设计。1.o.3本规范适用于跨度不大于168m钢梁,跨度不大于128m 混凝土梁及墩高不大于50m的铁路桥梁。1.O.4 铁路桥涵主体结构的设计使用年限应为100年。1.O.5 铁路桥涵结构应按承载能力
15、极限状态、正常使用极限状态和疲劳极限状态进行设计或检算。1.0.6 铁路桥涵设计应区分下列设计状况z1 持久设计状况,适用于结构使用时的正常情况,应考虑在设计基准期内承受的永久作用持续时间长的作用。2 短暂设计状况,适用于结构施工、运营、维修时承受的临时性短暂荷载情况,应考虑恒载、施工人员和施工机具、运架设备等作用。3偶然设计状况,适用于结构使用的异常情况,应考虑火灾、撞击、脱轨、断轨、落石冲击等作用。4地震设计状况,适用于结构遭受地震时的情况,应考虑结构在地震作用下的受力分析和结构验算。1.O.7铁路桥涵结构设计时,应根据结构破坏可能产生后果的严重程度采用不同的安全等级。安全等级的划分应符合
16、表1.O.7的规定。.1.表1.O.7 铁路桥涵结构的安全等级安全等级桥涵结构一级跨越大江、大河、山区深谷,且技术复杂、修复困难的特殊结构桥梁或重要桥梁二级一般特大桥、大桥、中桥、小桥,涵洞三级其他附属结构或构件注:1对于有特殊要求的铁路桥涵结构,其设计安全等级可根据具体情况研究确定。2 同一桥涵结构构件的安全等级宜与整体结构相同,有特殊要求时可作部分调整。1.O.8 桥涵设计方案的确定应调查研究河流的历史、现状及其发展趋势,探明桥址地质情况,考虑桥涵与道路、水利、航运及工农业的相互关系,并满足环境保护、水土保持、文物保护等要求。1.O.9 桥涵结构在制造、运输、安装和运营过程中,应具有规定的
17、强度、刚度、稳定性,并应满足轨道平顺性、列车运行安全性和旅客乘坐舒适性的要求。1.0.10 桥涵应满足运营、检查、维护和应急抢修要求,并具有良好的耐久性。结构应简洁美观,力求标准化,便于制造和机械化施工。1.0.11 桥涵结构形式选择应综合考虑使用功能、水文和地质情况、环境条件、轨道类型以及施工方法等因素。1.0.12 桥涵结构的工程材料应根据结构类型、受力条件、使用要求和所处环境等选用。1.0.13 桥涵设计洪水频率和检算洪水频率应符合表1.O.13的规定。.2.表1.0.13桥涵洪水频率标准检算洪水频率技术复杂、修复困难的桥梁或重要的桥梁1/300 注:1 若观测洪水(包括调查洪水)频率小
18、于表列标准的设计洪水频率时,应按观测洪水频率设计,但特大桥及大中桥设计洪水频率不得小于1/300,小桥及涵洞设计洪水频率不得小于1/10002 当水位不随流量而定,如逆风、冰塞、潮沙、倒灌、河床变迁、水库蓄水及其他水工建筑物的塞水等,则流量与水位应分别确定。3设在水库淹没范围内的桥涵,仍采用表列洪水频率标准。设在水坝下游的桥涵,若水库校核洪水频率标准高于桥涵洪水频率标准,则按表列标准的水库泄洪量加桥坝之间的汇水量作为桥涵设计及检算流量;若水库校核洪水频率标准低于桥涵洪水频率标准,则应与有关部门协商,提高水坝校核洪水频率标准,使之与铁路桥涵洪水频率标准相同。如有困难,除按河流天然状况设计外,并应
19、适当考虑破坝可能对桥涵造成的不利影响。4在水坝上下游影响范围内的桥涵,如遇水库淤积严重等情况可能对桥涵造成不利影响时,桥涵的设计洪水频率标准可酌量提高。5 有压和半有压涵洞的孔径应按设计路堤高度的洪水频率检算。6 改建既有线或增建第二线时的洪水频率,应根据多年运营情况和水窑的具体情况加以考虑,利用既有建筑物。1.0.14 桥涵的建筑限界应符合现行相关标准的规定。1.0.15桥涵应按铁路安全管理条例的有关规定,进行安全警示、保护标志,防护设施的设计。1.0.16改建既有线或增建第二线时,增建路段桥涵设计应采用新建标准,改建路段宜采用新建标准。1.0.17桥涵设计除应符合本规范规定外,尚应符合国家
20、及中国铁路总公司现行相关标准的规定。3 2 术语和符号2.1术语2.1.1 可靠性reliability 结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力。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 确定可变作用等的取值而选用的时间参数。2.1.4设计使用年限design working life 正常使用和维护条件下,设计规定的结构或构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。2.1.5 安全等级safety classes 根据工程结构破坏所产
21、生后果的严重性划分的具有不同可靠度设置水平的设计等级。2.1.6 结构重要性系数importance factor of structure 根据结构安全等级所规定的对作用效应附加的调整系数。2.1.7 极限状态limit state 结构或构件超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求的状态。2.1.8 承载能力极限状态ultimate limit state 结构或构件达到最大承载力或产生不适于继续承载的过大变形的状态。.4.2.1.9 正常使用极限状态serviceability limit state 结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。2.1.10 疲劳极限状
22、态fatigue limit state 重复荷载作用导致结构或构件失效,不适于继续承载的极限状态。2.1.11 设计状况design stuation 代表一定时段内实际情况的一组设计条件。2.1.12 持久设计状况persistent design situation 在结构使用过程中一定出现,且持续期很长的设计状况,其持续期一般与设计使用年限为同一数量级。2.1.13 短暂设计状况transient design situation 在结构施工和使用过程中出现概率较大,而与设计使用年限相比,其持续期很短的设计状况。2.1.14偶然设计状况accidental design situati
23、on 在结构使用过程中出现概率很小,且持续期很短的设计状况。2.1.15 地震设计状况seismic design situation 结构遭受地震时的设计状况。2.1.16作用action 施加在结构上的集中力或分布力(直接作用,也称为荷载),或引起结构外加变形或约束变形的原因(间接作用)。2.1.17 永久作用permanent action 在设计基准期内始终存在且其量值变化与平均值相比可以忽略不计的作用,或其变化是单调的并趋于某个限值的作用。2.1.18 可变作用variable action 在设计基准期内其量值随时间而变化,且变化值与平均值相比不可忽略不计的作用。2.1.19 偶然
24、作用accidental action 在设计基准期内不一定出现,而一旦出现其量值很大,且持续.5.时间很短的作用。2.1.20 地震作用seismic action 地震对结构所产生的作用。2.1.21 作用效应effect of actions 作用引起的结构或构件的反应。2.1.22 主导可变作用leading variable action 在同一作用组合中,作用效应设计值最不利情况下起控制作用的可变作用。2.1.23 作用的标准值characteristic value of an action 作用的特征值或名义值,可根据对观测数据的统计、作用的自然界限或工程经验确定。2.1.24
25、 可变作用的组合值combination value of a variable actlOn 在设计基准期内,使组合后的作用效应的超越概率与该作用单独出现时其标准值作用效应的超越概率趋于一致的作用值;或组合后使结构具有规定可靠指标的作用值。可通过组合值系数对作用标准值的折减来表示。2.1.25 可变作用的频遇值frequent value of a variable action 在设计基准期内被超越的总时间占设计基准期的比率较小的作用值;或被超越的频率限制在规定频率内的作用值。可通过频遇值系数对作用标准值的折减来表示。2.1.26 可变作用的准永久值quasi-permanent valu
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