大跨径连续刚构设计指南

大跨径连续刚构桥设计指南23大跨径连续刚构设计指南(JTGD62-2004)大跨径连续刚构桥设计指南24目录1总则252作用262.1作用及其组合................................................262.2设计中必须重点考虑的几个作用................................263持久状况承载能力极限状态计算283.1永久作用内力的计算..........................................283.2主梁正截面承载能力极限状态计算..............................283.3主梁斜截面承载能力极限状态计算..............................283.4箱梁的剪力滞效应............................................284持久状况正常使用极限状态计算294.1抗裂验算....................................................294.2挠度的计算与控制............................................304.3计算参数的取用..............................................325持久状况和短暂状况构件的应力计算335.1正截面应力计算与控制........................................335.2主拉应力计算与控制..........................................335.3箱梁横向计算................................................345.4必要时进行有效预应力不足的敏感性分析........................356构造及施工措施366.1箱梁一般构造尺寸的规定......................................366.2墩身一般构造尺寸的规定......................................376.3普通钢筋的构造要求..........................................396.4预应力的构造要求............................................416.5施工措施....................................................426.6其他方面....................................................457条文说明23附件152附件257大跨径连续刚构桥设计指南251总则1.1目的为避免大跨径预应力混凝土连续刚构桥在运营期出现跨中下挠、腹板斜裂缝、底板裂缝等病害，特制定本指南。在制订时，充分吸取了现有大跨径混凝土连续刚构存在的跨中下挠、腹板斜裂缝、底板裂缝等病害教训，从而提出主梁的一些应力控制指标，以及改进缺陷的一些经验措施，作为《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的补充。1.2适用范围本指南适用于新的大跨径、变截面、预应力混凝土连续刚构桥的设计，有关旧桥加固设计见《大跨径预应力混凝土连续刚构加固指南》。大跨径连续刚构桥设计指南262作用2.1作用及其组合按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中的相关条款进行。2.2设计中必须重点考虑的几个作用2.2.1结构自重和预应力考虑结构自重和预应力时，宜计入施工规范容许范围内的误差对结构的影响。2.2.2活载活载按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）取用。在整体纵向计算时，宜考虑偏载的影响；在进行局部及横桥向计算时，除了考虑冲击外，建议根据业主的要求，计入适当的活载超载。2.2.3温度温度荷载是结构受力的重要组成部分之一。纵向计算时温度按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）取用，计算结构的均匀升温或降温，以及温度梯度引起的内力；横向计算时，宜计算箱室内外±5°的温差（见图2.2），必要时建议对结构进行空间应力分析。大跨径连续刚构桥设计指南27图2.22.3.4徐变建议充分估计混凝土收缩徐变对结构的影响。在有条件时，原则上宜进行混凝土的徐变试验，按照试验得出的徐变系数和终极值进行徐变计算；没有试验数据时，建议徐变按照以下三种计算结果中的较大徐变效应作为徐变对结构的影响，前两种徐变计算方法是分别采用不同的徐变系数和徐变终极值，第一种取徐变系数β＝0.0021，终极值ψk=2.5，第二种取徐变系数β＝0.021，终极值ψk=2.0，第三种徐变计算方法采用现行规范中相对潮湿度。2.3.5构件调整力构件调整力通常包括以下两种：连续刚构在主跨合拢前，根据需要在两悬臂端用水平千斤顶互施水平顶推力，以调整主跨及双壁墩身的内力，设计时宜计入调整力对结构的影响。连续刚构在边跨梁处于悬臂状态时，在悬臂端施加竖直荷载，于边跨合拢后卸除，以调整双壁墩身内力，设计时也宜计入其影响。大跨径连续刚构桥设计指南283持久状况承载能力极限状态计算3.1永久作用内力的计算3.1.1计入施工规范允许的误差对结构内力的影响，同时考虑此部分误差引起的收缩徐变内力的变化。3.1.2要按悬臂施工的步骤，逐步骤计算内力并累加，并计入收缩徐变影响，形成永久作用内力。不应按桥梁形成时的图式一次性地计算内力，以避免根部负弯矩偏小现象的产生。3.2主梁正截面承载能力极限状态计算主梁的正截面承载能力计算按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD60-2004）中的相关条款进行。3.3主梁斜截面承载能力极限状态计算主梁的斜截面抗剪承载能力按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD60-2004）中的相关条款进行计算。3.4箱梁的剪力滞效应宜考虑箱梁剪力滞效应对于结构正应力的影响，控制结构的最大正应力在规范容许值之内。另外在验算截面强度时也宜考虑剪力滞效应，对截面宽度进行折减来计算截面强度。大跨径连续刚构桥设计指南294持久状况正常使用极限状态计算4.1抗裂验算4.1.1正截面抗裂预应力混凝土连续刚构桥按照全预应力混凝土构件进行抗裂验算，验算正截面拉应力，即在作用（或荷载）短期效应组合下08.0pcst（4.1.1）式中st—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，按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中的公式(6.3.2-1)计算；pc—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应力，按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中6.1.5条计算。4.1.2斜截面抗裂4.1.2.1预应力混凝土连续刚构桥按照全预应力混凝土构件进行斜截面抗裂验算，验算斜截面的主拉应力，即在作用（或荷载）短期效应组合下tktpf4.0（4.1.2.1）式中tp—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，按照本指南4.1.2.2条规定计算；tkf—混凝土的抗拉强度标准值，按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）表3.1.3采用。4.1.2.2计算预应力混凝土受弯构件由作用（或荷载）短期效大跨径连续刚构桥设计指南30应组合和预加力产生的混凝土主拉应力tp时，应按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的6.3.3条计算，但规范的（6.3.3-3）式中的yc应按照下式计算。65423'6.0cycycyccyvpvpeyycbsAn（4.1.2.2）上式中σcy2－箱梁自重在腹板产生的应力；σcy3－箱梁室内外温差在腹板产生的应力；σcy4－活载在箱梁腹板产生的应力；σcy5－张拉箱梁顶板横向预应力在腹板产生的应力；σcy6－底板纵向预应力的径向力对腹板产生的应力。按照（4.1.2.2）公式分别计算腹板内、外侧σcy值，取不利的数值作为《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）（6.3.3-1）的中σcy来计算腹板的主拉应力。n—在同一截面上竖向预应力钢筋的肢数；'pe—竖向预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；pvA—单肢竖向预应力钢筋的截面面积；vs—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。注：对于公式（4.1.2.2）中的2cy、3cy、4cy、5cy、6cy，当为压应力时以正号带入，当为拉应力时以负号带入。4.2挠度的计算与控制大跨径连续刚构桥下挠是较普遍的病害，建议在设计阶段作主梁的挠度控制设计，挠度控制设计指结构在永久作用下主跨跨大跨径连续刚构桥设计指南31中的挠度控制设计。4.2.1主梁的主跨跨中在自重、二期荷载、预应力等除混凝土收缩徐变以外的永久作用下的下挠值尽可能小，最大值宜≤L/4000（L为连续刚构桥主跨跨径）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）对于大跨径连续刚构桥的跨中下挠没有作设计要求，本指南提出的挠度设计作为《规范》的补充。4.2.2建议考虑自重施工误差对结构挠度的影响4.2.2.1建议设计中考虑施工规范容许范围内的自重施工误差对结构挠度的影响，包括结构自重误差±5%，铺装层超厚L/7000（L为主跨跨径），但不得小于2cm，同时考虑施工误差对混凝土收缩徐变挠度的影响。4.2.2.2建议设计中对于施工规范容许范围外的误差，能够采取措施予以补救，比如设置体外预应力等。4.2.3宜考虑钢绞线误差对于结构挠度的影响。4.2.3.1建议分析全部纵向预应力误差±6%对结构弹性挠度的影响，同时分析此项误差对混凝土收缩徐变挠度的影响。4.2.3.2从工艺上保证有效预应力值。4.2.4应充分估计混凝土收缩徐变对结构挠度的影响混凝土收缩、徐变对于结构的影响较大、而且复杂不定，建议充分估计混凝土收缩徐变对结构的不利影响。4.2.5宜考虑活载对于结构徐变挠度的影响。大跨径连续刚构桥设计指南32徐变挠度只对永久作用而言。但在繁忙交通的路段上，桥上车流日夜不断，部分活载也实际成了永久作用，也会产生徐变挠度，导致下挠增大。设计时宜考虑部分活载对结构徐变挠度的影响。4.3计算参数的取用计算参数的取值宜合理，尤其对于预应力筋与管道之间的摩擦系数取值应慎重，施工前应作预应力损失试验，确定预应力筋与管道壁之间的摩擦系数取值。大跨径连续刚构桥设计指南335持久状况和短暂状况构件的应力计算5.1正截面应力计算与控制5.1.1在运营阶段，主梁宜按照全预应力混凝土构件设计，考虑最不利荷载效应后，跨中下缘应有适量的压应力储备，跨中下缘压应力宜≥（1+L/100）MPa（L为主跨跨径，单位：m）。最不利荷载效应指按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中的荷载组合内容，取荷载标准值进行最不利组合。5.1.2分析主梁跨中正应力储备时，建议充分估计混凝土收缩徐变的影响。5.1.3进行正截面应力计算时，除考虑结构尺寸、施工荷载和规范规定的各种荷载外，建议考虑施工规范容许范围内的施工误差对结构应力的影响。5.1.4在计算中考虑箱梁剪力滞的影响5.2主拉应力计算与控制5.2.1腹板主拉应力位置的确定各截面腹板最大主拉应力有可能位于腹板中性轴、腹板上倒角下缘或腹板下倒角上缘，建议计算出其最大值，以免遗漏。5.2.2腹板主拉应力计算5.2.2.1计算预应力混凝土受弯构件由作用（或荷载）标准值效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力tp时，按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的7.1.6条计算，但规范的（6.3.3-3）式中的yc应按照本指南（4.1.2.2）大跨径连续刚构