DB36T 1010-2018 斜拉橋鋼錨梁索塔錨固區(qū)設計規(guī)范

DB36designguidelinesforsteelanchorbeamanchoragezoneinPylonofCable-bridge江西省質量技術監(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)設計水平，促進鋼錨梁索塔錨固區(qū)在江西交通系統(tǒng)大跨度橋梁考國內外現(xiàn)行的有關規(guī)范、標準和規(guī)程的基礎上，制定4斜拉橋鋼錨梁索塔錨固區(qū)設計規(guī)范GB/T1228鋼結構用高強度大六角頭GB/T1229鋼結構用高強度大六角GB/T1231鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術條件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預應力混凝土用螺紋GB/T50153公路工程結構可靠性設計JTGD62公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋BS5400-5鋼橋、混凝土橋及結合橋將斜拉索兩端分別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、混凝土兩種材料結構的部件，常用圓柱頭焊釘和開孔板為檢驗構件是否滿足安裝質量要求而在出廠前進6GΝ：混凝土的泊松比。fpd’：預應力的抗壓強度設計值。fpk：預應力的抗拉強度標準值。fpd：預應力的抗拉強度設計值。EEσck：橋面板混凝土抗壓強度標準，MPa。N：焊釘?shù)淖畲蟪休d力設計值。Ec：混凝土彈性模量。As：圓柱頭焊釘釘桿截面面積。f：圓柱頭焊釘抗拉強度設計值。5.1材料7標準值fck設計值fcd標準值ftk設計值ftd彈性模量Ec（MPa）重力密度ρ（kN/m3）25.0~26.025.0~26.025.0~26.0抗壓強度(MPa）設計值?pd’抗拉強度（MPa）標準值?pk彈性模量Ep（MPa）單根延米質量(kg/m)5.1.4計算預應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：本表所列容許應力適用于鋼材板厚小于16mm情形，當鋼材板厚大于20mm，屈服點有變化時，容許應力應乘以要求；墊圈的技術條件應滿足GB/T1230的規(guī)定5.2作用及取值5.2.2在進行最不利組合索力結構驗算時，應至少包含最大索力工5.2.3索塔錨固區(qū)結構應考慮特殊情況下斜拉索失效效應（單側單根換索或斷索）。96.2指定的鋼錨梁索塔錨固區(qū)中的鋼筋混凝土構件、預應力鋼筋混凝土構件和剪力連接件按極限狀態(tài)6.3索塔錨固區(qū)中的塔壁混凝土構件、剪力連接件等主要受力構件，應同時進行承載能力極限狀態(tài)和6.4索塔錨固區(qū)結構抗風設計宜結合結構特點遵照JTG/TD60進行。6.6索塔錨固區(qū)結構構件的強度和穩(wěn)定性驗算應按有效凈截面/牛腿7.1.3鋼錨梁由斜拉索錨固傳力裝置和縱梁結構板、鋼錨梁側板組成。縱梁多采用箱型閉合結構，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、預應力鋼筋混凝土牛腿、鋼結構牛腿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單索面、單梁對鋼錨梁和鋼牛腿的組合結構形式，宜采用先滑動后固結的a）剛性連接7.1.7鋼牛腿節(jié)段之間連接方式，常見的有焊接和高強螺栓連7.2.1索塔錨固區(qū)平面布置的結構尺寸應根據(jù)結構整體和局部受力要求、檢查維護便利性、性以及造型與景觀等方面進行，綜合考慮得出相應最優(yōu)方案。應考慮的事宜包括:c)檢查維護通道：索塔錨固區(qū)內腔預留電梯、扶梯、照明等d)施工平臺：預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)段結構能承擔本節(jié)段斜拉索水平分力的作7.2.3鋼錨梁的結構尺寸主要考慮以7.3.1鋼錨梁索塔錨固區(qū)各構件的構造要7.3.2鋼錨梁和鋼牛腿的制造、運輸、吊裝應采用分節(jié)段7.3.3斜拉索在塔端張拉的應預留張拉空間和施工操作。塔柱內部應布置樓梯、扶手、照明7.3.4索塔錨固區(qū)的構造設計應為后期斜拉索更換提供便7.3.5鋼牛腿、鋼錨梁及連接構件作為橋梁的永久結構，應做好防腐設計。鋼錨梁內壁宜采裝，條件容許時可加抽濕。在斜拉索塔端錨頭、預應力錨頭、鋼混界面等部位應進行密封性處理。8.1.1鋼錨梁索塔錨固區(qū)結構分析可采用仿真分析、模型試驗等方法進行。8.1.2根據(jù)分析結構范圍和目的不同，可分為錨固區(qū)整體結構分析和局部結構分析。8.1.3結構受力分析可按彈性理論進行，但在局部精細化分析時應考慮鋼與混凝土之間摩擦接觸非線8.1.4錨固區(qū)整體結構整體分析，應對塔柱整個布索區(qū)節(jié)段進行建模并分析。宜采用實體塊或板單元8.1.5錨固區(qū)局部結構分析的計算模型應包含典型和受力最不利的節(jié)段。局部結構分析的邊界條件應預應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單元或多向彈簧單元8.2.1索塔錨固區(qū)中鋼結構應建立空間模型，進行局部受力分析，各項計算應力值應滿足相關規(guī)范要8.2.2鋼錨梁中部的鋼梁可按軸向受拉構件進行設計。鋼錨梁斜拉索錨固結構應考慮相鄰錨固板件之8.2.3對采用構造復雜或新型結構的8.2.4鋼錨梁和鋼牛腿所應保證不出現(xiàn)局部失穩(wěn)，對于受壓應力和8.3.2鋼錨梁索塔錨固區(qū)混凝土塔壁宜布置預應力。如采用鋼筋混凝土構進行設計，應進行最大裂縫寬度驗算，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，在索塔錨固結構中不宜與8.4.5在鋼錨梁索塔錨固區(qū)結構中，圓柱頭焊釘?shù)钠骄休d力應滿足下列計算公式:σck——橋面板混凝土抗壓強度標準，MPa。8.4.6在鋼錨梁索塔錨固區(qū)結構中，單個焊釘?shù)淖畲蟪休d力設f——圓柱頭焊釘抗拉強度設計值；8.5.2鋼錨梁與鋼牛腿的現(xiàn)場連接可采用栓焊結合_________________________________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用。近些年來，隨著鋼錨梁索塔錨固12345678宜對預應力參數(shù)進行實測，設計時也應適當考慮U形索預應力損失較大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，部分斜拉橋計可靠的情況下，一個節(jié)段內的斜拉索的豎向力可通過度方向設5組預應力筋。采用ASTMA416-90a標準270公稱直徑高強度低松弛預應力鋼絞線，在混凝土強度達到設計強度的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，塔壁承擔不平衡部分的斜拉6.1.7九江長江公路大橋鋼牛腿在節(jié)段間采用磨光頂緊后螺栓接，國內（2）采用環(huán)氧樹脂類膠劑對鋼混凝土界面封閉，如粘鋼膠、環(huán)氧7.1.1為得到實橋上鋼錨梁索塔錨固區(qū)的真實受力情況，對荊岳長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，而實橋應力、鋼/值在0.51～0.99之間，最小主應力σ3的比值在0.70～0.98之間，實測換算VonMisise應力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，二者的應力分布規(guī)律基本一致，實橋荷載試實橋成橋荷載試驗加載時索塔錨固區(qū)鋼錨梁各截面承擔的水平力結果見附表4，可知實橋上鋼錨梁承擔的斜拉索索力水平分力測試比例為59.9%，節(jié)段足尺模型同約束方式下測試比例為71.1%，說明索塔錨固區(qū)中鋼錨梁承擔了大部分的水平索力。實橋測試鋼錨梁水平力承擔比例略小于模型試驗測試結測試節(jié)段斜拉索水平力分析如附表5所示。荷載試驗加載在測試節(jié)段產生的不平衡水平力為613.68kN，其中404.81kN不平衡水平力通過中跨側鋼錨梁與鋼牛腿焊縫以壓力方式傳遞至塔壁，208.86kN不平衡水平力通過邊跨側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)的受力十般計算和相關規(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，進行非線性計算后得到。鋼-混凝土界面上的摩擦力則剪力釘?shù)哪M也是鋼-混凝土組合結構分析中的一個難點，實際剪力釘?shù)氖芰η闆r相當復雜，其邊規(guī)模的計算，因此不適合對大型鋼-混凝土組合結構進行分析，宜對結合單釘計算及試驗結果對群釘計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。簡化模型后，靠近鋼板端的混凝土彈性支撐可以簡化集中在一個位置，遠離鋼板端的則可以簡化成彈性簡支約束，如附圖2（c）所示。根模時則利用與同位置的混凝土節(jié)點和鋼板節(jié)點耦合約束或共用節(jié)點實現(xiàn)。剪力釘在鋼-混凝土界面上主 F F（a）（（a）與混凝土節(jié)點耦合約束QQ QF變形段反彎段F（c）與鋼板節(jié)點耦合約束（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-混凝析的最關鍵環(huán)節(jié)，剪力釘剛度或者只能從剪力釘試驗模型實測數(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反彎點位置d/L7.3.2當鋼錨梁與牛腿采用兩端固定約束時，斜拉索由混凝土塔壁承擔P，錨固區(qū)的內力分析模型如附圖5（a）所示，即有如下關系式：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壁有較大的壁受拉。如不考慮荷載的局部效應及混凝土的剪切變形，外端壁和內側（4）（5）式中，σn為內側壁混凝土名義應力；σw為外端壁混凝土名義應力；c為側壁厚。7.3.4預應力鋼束張拉通常是采取張拉力（油表讀數(shù)）和伸長量雙控，而小曲率半徑“U”型預應力鋼束張拉時，伸長