公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-201511组合梁

11钢-混凝土组合梁吴冲同济大学桥梁工程系[e-mail]《公路钢结构桥梁设计规范》公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲11前言钢梁截面组合截面组合结构桥梁主要构件钢结构砼桥面板剪力连接件公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲2同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong27.1一般规定钢梁截面形式工形跨径≤40m公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲311.1一般规定钢梁截面形式开口箱梁(槽形梁)公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲411.1一般规定钢梁截面形式钢箱梁公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲5同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong511.1一般规定混凝土桥面板施工钢桥临时支撑无支撑：仅承担二期恒载与活载有支撑：共同承担恒载与活载施工顺序先正弯矩区后负弯矩区施工方法现浇►施工方便►收缩徐变较大预制安装+湿接缝►预制板与钢梁有间隙►收缩徐变较小现浇混凝土桥面板公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲611.1一般规定现浇混凝土桥面板公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲77预制安装：上海长江大桥:105m组合梁钢梁制作浇筑砼桥面板11.1一般规定公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲8同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong8浙江省台州市椒江二桥半封闭钢箱组合梁桥梁顶板宽39.6m（含风嘴42.5m），处高度3.5m（不含铺装）。腹板横向间距为8.46m和15.0m，横隔板纵向间距4.5m桥面板标准厚度260mm，上翼缘设140mm砼承托；在边跨78m范围的桥面板加厚到400mm（无承托）用钢量：14533t（410kg/m2）公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲9同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong9浙江省台州市椒江二桥浙江台州椒江二桥公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲10同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong10浙江省台州市椒江二桥浙江台州椒江二桥公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲11同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong1111.1一般规定连接件的形式（1）●钢筋连接件●型钢连接件公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲12同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong1211.1一般规定连接件的形式（2）●圆柱头焊钉连接件●开孔钢板连接件公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲1311.1一般规定11.1.2考虑混凝土板剪力滞影响的混凝土板翼缘有效宽度可按附录F计算。F.0.1组合梁各跨跨中及中间支座处的混凝土板有效宽度按下式计算，且不应大于混凝土板实际宽度：F.0.2简支梁支点和连续梁边支点处的混凝土板有效宽度按下式计算F.0.3混凝土板有效宽度沿梁长的分布可假设为如图F.0.1b)所示的形式。bef1bef2beffb1b2b0b0L1L2Le,1=0.8L1Le,2=0.2(L1+L2)Le,3=0.60L2Le,4=0.2(L2+L3(L3bef,00.6L10.2L10.2L10.2L2bef,1bef,2bef,3bef,40.6L20.2L2L1L2L30.2L3连续组合梁等效跨径混凝土板有效宽度沿梁长分布组合梁截面尺寸eff0efibbbefe,6iiibLbeff0efiibbbe,0.550.0251.0iiiLb公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲1411.1一般规定11.1.2考虑混凝土板剪力滞影响的混凝土板翼缘有效宽度可按附录F计算。F.0.4预应力组合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混凝土板全宽计算由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按混凝土板有效宽度计算。F.0.5对超静定结构进行整体分析时，组合梁混凝土板有效宽度可取实际宽度。F.0.6混凝土板承受斜拉索、预应力束或剪力件等集中力作用时，可认为集中力从锚固点开始向两侧按扩散角2×33°在混凝土板中传递。公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲15同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong1511.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算基于有效弹性模量的虚拟荷载法求解思路假定钢梁与混凝土之间无连接，混凝土桥面板在温度、收缩等作用下产生自由形变c根据混凝土桥面板的应变及有效弹性模量求解虚拟荷载P0；将该虚拟荷载P0反向施加于混凝土桥面板形心上，使混凝土桥面恢复形变c恢复钢梁与混凝土板之间的连接，释放P0，求解截面应力将以上3个步骤的应力进行叠加(a)组合截面(b)自由状态(c)结合状态(d)应变分布公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲16同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong1611.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算组合截面各位置处的应力增量可按下式计算混凝土桥面板钢梁截面P0：虚拟荷载，通过混凝土的在作用（或荷载）效应下的应变求解；M0：虚拟荷载由于偏心产生的弯矩；A0L：换算截面面积；I0L：换算截面惯性矩；yc0L：混凝土桥面板所求应力点至换算截面中和轴的距离；ys0L：钢梁所求应力点至换算截面中和轴的距离。0000001ccLLLLCPMPynAIA00000ssLLLPMyAI公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲17同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong1711.1.3混凝土徐变收缩和温差■混凝土的徐变计算中，混凝土的徐变通常采用徐变系数φ(t,τ)来描述。在时刻τ开始作用于混凝土的单向不变应力至时刻t所产生的徐变应变可以表示为),(),()(),(ttEtecc式中，Ec为混凝土弹性模量；e为混凝土弹性应变，cceE)(。式中：Ec为混凝土弹性模量；εe为混凝土弹性应变φ(t,τ)是时间的函数，随时间t的增加单调增加，随加载时刻t的增加单调减小；φ(∞,τ)为t→∞时的最终徐变系数，或简称为徐变系数φ，一般情况下，t=∞的徐变系数在1～4之间公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲1811.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算虚拟荷载的确定：徐变引起的简支梁永久作用截面应力增量钢材与混凝土的有效弹性模量比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=Es/Ec；f(t,t0)——加载龄期为，计算龄期为时的混凝土徐变系数，根据现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62的相关规定取值；yL——根据荷载类型确定的徐变因子，永久作用取1.1,由强迫变形引起的预应力作用取1.5。超静定结构中混凝土收缩徐变引起的效应宜采用有限元方法计算。0000(,)(,)()((,))1(,)1(,)ccccccEtPAEtAtAttffffyfyf000=cMPyL0L0(1(,))nnttyf公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲19同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong1911.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算虚拟荷载的确定：混凝土收缩产生的效应应按现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62的相关规定计算砼收缩引起的截面应力增量钢材与混凝土的有效弹性模量比yL——混凝土收缩作用取0.550(,)ccsshPAEtf000=cMPyL0L0(1(,))nnttyf公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲20同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong2011.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算虚拟荷载的确定温度作用引起的截面应力增量温度荷载作用下有效弹性模量：nL=n0整体升降温度矩形温度梯度梯形温度梯度（参照《公路桥涵设计通用规范》JTGD60的相关规定）ydAyTEMcAc)(0dAyTEPcAc)(0000=cMPy000=cMPy公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲2111.2承载能力极限状态计算11.2.1抗弯计算应符合以下规定：1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现行《公路桥涵设计通用规范》JTGD60的规定。施工方法的影响钢梁受力：按钢梁截面计算►砼未达到强度或砼板与钢梁组合之前的荷载和作用由钢梁承担，如：安装阶段的钢梁自重；无支架施工的混凝土重量等；组合梁受力：按组合梁换算截面计算►砼达到强度或砼板与钢梁组合之后的荷载和作用由组合梁承担，如：有支架施工，而且砼达到强度之后一次落架的混凝土重量等；桥面铺装、栏杆等重力活载温度、砼收缩徐变、支座沉降等公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲22同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong2211.2承载能力极限状态计算11.2.1抗弯计算应符合以下规定：2组合梁抗弯承载力应采用线弹性方法计算i——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。Md,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，钢梁或组合梁截面的抗弯模量（mm3）fd——钢筋、钢梁或混凝土的强度设计值（MPa）IId,00=Ieff,idiiMfW(11.2.1-1)基本假定•加劲肋宽厚比满足3类截面•有效截面按4类截面计算•假定应力应变成正比，（应力沿高度线形变化）•不考虑剪力连接件滑移的影响公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015TongjiUniversity,WuChong同济大学吴冲23同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong2311.2承载能力极限状态计算3组合梁抗弯承载力的计算应考虑剪力滞效应的影响。4计算组合梁负弯矩区抗弯承载力时，