DB36T 1010-2018 斜拉橋鋼錨梁索塔錨固區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范

DB36designguidelinesforsteelanchorbeamanchoragezoneinPylonofCable-bridge江西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布1 2 3 4 4 4 6 6 9 9 23為提升鋼錨梁索塔錨固區(qū)設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)鋼錨梁索塔錨固區(qū)在江西交通系統(tǒng)大跨度橋梁考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的基礎(chǔ)上，制定4斜拉橋鋼錨梁索塔錨固區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T1228鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭GB/T1229鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角GB/T1231鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件GB1499.1鋼筋混凝土用鋼第一部分：熱軋光圓GB1499.2鋼筋混凝土用熱軋帶GBT20065預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋GB/T50153公路工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)JTGD62公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋BS5400-5鋼橋、混凝土橋及結(jié)合橋?qū)⑿崩鲀啥朔謩e錨固在塔和梁或其他載體上，形成5用以錨固或支承斜拉索，并將其索力傳遞給下部索塔錨固區(qū)Cable-pylonanchor與塔柱相連或塔柱的一部分，用于支撐鋼錨連接鋼、混凝土兩種材料結(jié)構(gòu)的部件，常用圓柱頭焊釘和開(kāi)孔板為檢驗(yàn)構(gòu)件是否滿(mǎn)足安裝質(zhì)量要求而在出廠(chǎng)前進(jìn)6GΝ：混凝土的泊松比。fpd’：預(yù)應(yīng)力的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。fpk：預(yù)應(yīng)力的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。fpd：預(yù)應(yīng)力的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。EEσck：橋面板混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，MPa。N：焊釘?shù)淖畲蟪休d力設(shè)計(jì)值。Ec：混凝土彈性模量。As：圓柱頭焊釘釘桿截面面積。f：圓柱頭焊釘抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。5.1材料7標(biāo)準(zhǔn)值fck設(shè)計(jì)值fcd標(biāo)準(zhǔn)值ftk設(shè)計(jì)值ftd彈性模量Ec（MPa）重力密度ρ（kN/m3）25.0~26.025.0~26.025.0~26.0抗壓強(qiáng)度(MPa）設(shè)計(jì)值?pd’抗拉強(qiáng)度（MPa）標(biāo)準(zhǔn)值?pk彈性模量Ep（MPa）單根延米質(zhì)量(kg/m)5.1.4計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間摩擦引起8kμ0.20~0.250.14~0.17/重力密度ρ(kN/m3)注：本表所列容許應(yīng)力適用于鋼材板厚小于16mm情形，當(dāng)鋼材板厚大于20mm，屈服點(diǎn)有變化時(shí)，容許應(yīng)力應(yīng)乘以要求；墊圈的技術(shù)條件應(yīng)滿(mǎn)足GB/T1230的規(guī)定5.2作用及取值5.2.2在進(jìn)行最不利組合索力結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)至少包含最大索力工5.2.3索塔錨固區(qū)結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮特殊情況下斜拉索失效效應(yīng)（單側(cè)單根換索或斷索）。96.2指定的鋼錨梁索塔錨固區(qū)中的鋼筋混凝土構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件和剪力連接件按極限狀態(tài)6.3索塔錨固區(qū)中的塔壁混凝土構(gòu)件、剪力連接件等主要受力構(gòu)件，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和6.4索塔錨固區(qū)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)宜結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)遵照J(rèn)TG/TD60進(jìn)行。6.6索塔錨固區(qū)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算應(yīng)按有效凈截面/牛腿7.1.3鋼錨梁由斜拉索錨固傳力裝置和縱梁結(jié)構(gòu)板、鋼錨梁側(cè)板組成?？v梁多采用箱型閉合結(jié)構(gòu)，也可采用由7.1.4鋼錨梁索塔錨固區(qū)中的牛腿有鋼筋混凝土牛腿、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土牛腿、鋼結(jié)構(gòu)牛腿7.1.5鋼錨梁索塔錨固區(qū)平面布置視主塔形式、施工便利性等因素可采用單梁?jiǎn)嗡髅?、單梁?duì)鋼錨梁和鋼牛腿的組合結(jié)構(gòu)形式，宜采用先滑動(dòng)后固結(jié)的a）剛性連接7.1.7鋼牛腿節(jié)段之間連接方式，常見(jiàn)的有焊接和高強(qiáng)螺栓連7.2.1索塔錨固區(qū)平面布置的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)整體和局部受力要求、檢查維護(hù)便利性、性以及造型與景觀(guān)等方面進(jìn)行，綜合考慮得出相應(yīng)最優(yōu)方案。應(yīng)考慮的事宜包括:c)檢查維護(hù)通道：索塔錨固區(qū)內(nèi)腔預(yù)留電梯、扶梯、照明等d)施工平臺(tái)：預(yù)留斜拉索塔端張拉的7.2.2鋼錨梁索塔錨固區(qū)的節(jié)段高度主要考慮該節(jié)段結(jié)構(gòu)能承擔(dān)本節(jié)段斜拉索水平分力的作7.2.3鋼錨梁的結(jié)構(gòu)尺寸主要考慮以7.3.1鋼錨梁索塔錨固區(qū)各構(gòu)件的構(gòu)造要7.3.2鋼錨梁和鋼牛腿的制造、運(yùn)輸、吊裝應(yīng)采用分節(jié)段7.3.3斜拉索在塔端張拉的應(yīng)預(yù)留張拉空間和施工操作。塔柱內(nèi)部應(yīng)布置樓梯、扶手、照明7.3.4索塔錨固區(qū)的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)為后期斜拉索更換提供便7.3.5鋼牛腿、鋼錨梁及連接構(gòu)件作為橋梁的永久結(jié)構(gòu)，應(yīng)做好防腐設(shè)計(jì)。鋼錨梁內(nèi)壁宜采裝，條件容許時(shí)可加抽濕。在斜拉索塔端錨頭、預(yù)應(yīng)力錨頭、鋼混界面等部位應(yīng)進(jìn)行密封性處理。8.1.1鋼錨梁索塔錨固區(qū)結(jié)構(gòu)分析可采用仿真分析、模型試驗(yàn)等方法進(jìn)行。8.1.2根據(jù)分析結(jié)構(gòu)范圍和目的不同，可分為錨固區(qū)整體結(jié)構(gòu)分析和局部結(jié)構(gòu)分析。8.1.3結(jié)構(gòu)受力分析可按彈性理論進(jìn)行，但在局部精細(xì)化分析時(shí)應(yīng)考慮鋼與混凝土之間摩擦接觸非線(xiàn)8.1.4錨固區(qū)整體結(jié)構(gòu)整體分析，應(yīng)對(duì)塔柱整個(gè)布索區(qū)節(jié)段進(jìn)行建模并分析。宜采用實(shí)體塊或板單元8.1.5錨固區(qū)局部結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算模型應(yīng)包含典型和受力最不利的節(jié)段。局部結(jié)構(gòu)分析的邊界條件應(yīng)預(yù)應(yīng)力宜采用桿或索單元模擬，剪力連接件宜采用以剛度等效的多段梁?jiǎn)卧蚨嘞驈椈蓡卧?.2.1索塔錨固區(qū)中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)建立空間模型，進(jìn)行局部受力分析，各項(xiàng)計(jì)算應(yīng)力值應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要8.2.2鋼錨梁中部的鋼梁可按軸向受拉構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。鋼錨梁斜拉索錨固結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮相鄰錨固板件之8.2.3對(duì)采用構(gòu)造復(fù)雜或新型結(jié)構(gòu)的8.2.4鋼錨梁和鋼牛腿所應(yīng)保證不出現(xiàn)局部失穩(wěn)，對(duì)于受壓應(yīng)力和8.3.2鋼錨梁索塔錨固區(qū)混凝土塔壁宜布置預(yù)應(yīng)力。如采用鋼筋混凝土構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)進(jìn)行最大裂縫寬度驗(yàn)算，裂縫寬度限8.4.2在鋼錨梁索塔錨固區(qū)中，剪力連束式剪力連接件布置以節(jié)段為單位，在斜拉索索導(dǎo)管附近布置剪力連8.4.3圓柱頭焊釘屬于柔性剪力連接件，在索塔錨固結(jié)構(gòu)中不宜與8.4.5在鋼錨梁索塔錨固區(qū)結(jié)構(gòu)中，圓柱頭焊釘?shù)钠骄休d力應(yīng)滿(mǎn)足下列計(jì)算公式:σck——橋面板混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，MPa。8.4.6在鋼錨梁索塔錨固區(qū)結(jié)構(gòu)中，單個(gè)焊釘?shù)淖畲蟪休d力設(shè)f——圓柱頭焊釘抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；8.5.2鋼錨梁與鋼牛腿的現(xiàn)場(chǎng)連接可采用栓焊結(jié)合_________________________________4.1.1鋼錨梁索塔錨固區(qū)在早期中小跨徑斜拉橋中已得到廣泛應(yīng)用。近些年來(lái)，隨著鋼錨梁索塔錨固12345678宜對(duì)預(yù)應(yīng)力參數(shù)進(jìn)行實(shí)測(cè)，設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)適當(dāng)考慮U形索預(yù)應(yīng)力損失較大4.1.5鋼錨梁索塔錨固區(qū)中鋼錨梁的約束體系有很多方式。在早期鋼錨梁索塔錨固區(qū)中，部分斜拉橋計(jì)可靠的情況下，一個(gè)節(jié)段內(nèi)的斜拉索的豎向力可通過(guò)度方向設(shè)5組預(yù)應(yīng)力筋。采用ASTMA416-90a標(biāo)準(zhǔn)270公稱(chēng)直徑高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85％后張拉，張拉為兩端張拉，每束張6.1.4早期鋼錨梁索塔錨固區(qū)在斜拉橋中應(yīng)用較多，其牛腿主要采用鋼筋混凝土牛腿。但隨著斜拉橋6.1.6鋼錨梁采用非剛性約束體系后，斜拉索水平力主要由鋼錨梁承擔(dān)，塔壁承擔(dān)不平衡部分的斜拉6.1.7九江長(zhǎng)江公路大橋鋼牛腿在節(jié)段間采用磨光頂緊后螺栓接，國(guó)內(nèi)（2）采用環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)膠劑對(duì)鋼混凝土界面封閉，如粘鋼膠、環(huán)氧7.1.1為得到實(shí)橋上鋼錨梁索塔錨固區(qū)的真實(shí)受力情況，對(duì)荊岳長(zhǎng)江公路大橋索塔錨固區(qū)在成橋荷載索增量索力作用下兩者分布規(guī)律基本一致，而實(shí)橋應(yīng)力、鋼/值在0.51～0.99之間，最小主應(yīng)力σ3的比值在0.70～0.98之間，實(shí)測(cè)換算VonMisise應(yīng)力σv的比值在0.72～0.97之間。由此可知，在相同的斜拉索索力增量下，二者的應(yīng)力分布規(guī)律基本一致，實(shí)橋荷載試實(shí)橋成橋荷載試驗(yàn)加載時(shí)索塔錨固區(qū)鋼錨梁各截面承擔(dān)的水平力結(jié)果見(jiàn)附表4，可知實(shí)橋上鋼錨梁承擔(dān)的斜拉索索力水平分力測(cè)試比例為59.9%，節(jié)段足尺模型同約束方式下測(cè)試比例為71.1%，說(shuō)明索塔錨固區(qū)中鋼錨梁承擔(dān)了大部分的水平索力。實(shí)橋測(cè)試鋼錨梁水平力承擔(dān)比例略小于模型試驗(yàn)測(cè)試結(jié)測(cè)試節(jié)段斜拉索水平力分析如附表5所示。荷載試驗(yàn)加載在測(cè)試節(jié)段產(chǎn)生的不平衡水平力為613.68kN，其中404.81kN不平衡水平力通過(guò)中跨側(cè)鋼錨梁與鋼牛腿焊縫以壓力方式傳遞至塔壁，208.86kN不平衡水平力通過(guò)邊跨側(cè)鋼錨梁與鋼牛腿焊縫以拉力方式傳遞至塔壁。未平衡水平力的分配有220個(gè)剪力釘，完全能抵御208.867.1.5斜拉橋索塔錨固區(qū)的受力十般計(jì)算和相關(guān)規(guī)范取0.3~0.5。傳統(tǒng)則根據(jù)前一荷載步的變形情況及荷載增量大小，進(jìn)行非線(xiàn)性計(jì)算后得到。鋼-混凝土界面上的摩擦力則剪力釘?shù)哪M也是鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)分析中的一個(gè)難點(diǎn)，實(shí)際剪力釘?shù)氖芰η闆r相當(dāng)復(fù)雜，其邊規(guī)模的計(jì)算，因此不適合對(duì)大型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，宜對(duì)結(jié)合單釘計(jì)算及試驗(yàn)結(jié)果對(duì)群釘計(jì)頂部和底部混凝土的彈性支撐和擠壓作用，如附圖2（b）所示。簡(jiǎn)化模型后，靠近鋼板端的混凝土彈性支撐可以簡(jiǎn)化集中在一個(gè)位置，遠(yuǎn)離鋼板端的則可以簡(jiǎn)化成彈性簡(jiǎn)支約束，如附圖2（c）所示。根模時(shí)則利用與同位置的混凝土節(jié)點(diǎn)和鋼板節(jié)點(diǎn)耦合約束或共用節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。剪力釘在鋼-混凝土界面上主 F F（a）（（a）與混凝土節(jié)點(diǎn)耦合約束QQ QF變形段反彎段F（c）與鋼板節(jié)點(diǎn)耦合約束（d）（c）剪力釘?shù)募羟袆偠纫话闶侵讣袅︶數(shù)募羟邢蜃冃闻c所受剪力的比值，主要反映了剪力釘在鋼-混凝析的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，剪力釘剛度或者只能從剪力釘試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析后得到。Ф22×20 板d/L=3/7d/L=2/7剛度kN/mm4003002001000.0.10.20.30.40.50.6反彎點(diǎn)位置d/L7.3.2當(dāng)鋼錨梁與牛腿采用兩端固定約束時(shí)，斜拉索由混凝土塔壁承擔(dān)P，錨固區(qū)的內(nèi)力分析模型如附圖5（a）所示，即有如下關(guān)系式：T式中，Es為鋼錨梁的彈性模量；As為鋼錨梁橫截面積；c為鋼錨梁長(zhǎng)度。TT混凝土塔壁和牛腿的聯(lián)合體受水平分力P作用，其總變形由索塔端壁的彎曲變形和側(cè)壁的拉伸變根據(jù)附圖5（b）彎矩分布圖，在混凝土索塔的端壁中央和側(cè)壁有較大的壁受拉。如不考慮荷載的局部效應(yīng)及混凝土的剪切變形，外端壁和內(nèi)側(cè)（4）（5）式中，σn為內(nèi)側(cè)壁混凝土名義應(yīng)力；σw為外端壁混凝土名義應(yīng)力；c為側(cè)壁厚。7.3.4預(yù)應(yīng)力鋼束張拉通常是采取張拉力（油表讀數(shù)）和伸長(zhǎng)量雙控，而小曲率半徑“U”型預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時(shí)，伸長(zhǎng)