DB51T 2598-2019 公路桥梁超高强钢管混凝土技术规程

公路桥梁超高强钢管混凝土技术规程ICS93.040P28DB51四川省地方标准DB51/T2598—2019四川省市场监督管理局发布2019-08-22发布2019-09-01实施I目次前言................................................................................II1范围..............................................................................12规范性引用文件....................................................................13总则..............................................................................14术语和符号........................................................................24.1术语..........................................................................24.2符号..........................................................................25材料..............................................................................45.1钢材..........................................................................45.2超高强混凝土..................................................................45.3超高强混凝土制备..............................................................56基本规定..........................................................................67承载力设计........................................................................97.1轴心受压承载力计算............................................................97.2偏心受压承载力计算...........................................................107.3受弯承载力计算...............................................................117.4受剪承载力计算...............................................................117.5变形计算.....................................................................128构造原则.........................................................................12DB51/T2598—2019II前言根据四川省质量技术监督局川质监函[2016]146号文件的要求，以四川省交通科技项目“超高强钢管混凝土的力学性能试验研究与桥梁工程应用研究”、“C60～C100超高强钢管混凝土制备技术研究”的成果为支撑，制定了《公路桥梁超高强钢管混凝土技术规程》。本规程主要技术内容包括：总则、术语与符号、材料、基本规定、承载力设计、构造原则。本规程由四川省市场监督管理局审查批准，四川省交通运输厅负责管理，四川省公路规划勘察设计研究院有限公司负责具体技术内容的解释。在执行过程中如有意见和建议，请寄送至四川省公路规划勘察设计研究院有限公司（地址：成都市武侯祠横街1号，邮编：610041）。主编单位：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司参编单位：西华大学四川交通职业技术学院武汉理工大学主要起草人：牟廷敏周孝军范碧琨赵艺程丁庆军李胜梁健王戈李成君倪春梅孙才志康玲范翊李畅宋瑞年何娇阳DB51/T2598—20191公路桥梁超高强钢管混凝土技术规程1范围本规程包括超高强钢管混凝土总则、术语和符号、材料、基本规定、承载力设计、构造原则等内容。本规程适用于公路桥梁超高强钢管混凝土构件的设计和计算。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50923钢管混凝土拱桥技术规范GB50936钢管混凝土结构技术规范JGJ/TD65-06公路钢管混凝土拱桥设计规范JGJ/T281高强混凝土应用技术规程CECS104高强混凝土结构技术规程CECS408特殊钢管混凝土构件设计规程DB51/T1992钢筋混凝土箱型拱桥技术规程DB51/T1995机制砂桥梁高性能混凝土技术规程3总则3.1.1为促进和规范超高强钢管混凝土在桥梁等结构工程领域的应用，保证工程结构安全适用、经济合理、技术先进、资源节约，制定本规程。3.1.2本规程适用于公路桥梁中圆形截面的超高强钢管混凝土构件的设计与计算，相关结构工程可参考使用。3.1.3超高强钢管混凝土的管内混凝土宜采用自密实补偿收缩混凝土，混凝土强度等级不宜小于C70，混凝土自由膨胀率不宜小于4×10-4。条文说明现行公路工程规范中规定的混凝土最高强度等级指标为C80，实际工程中应用的最高混凝土强度等级主要为C60，C65混凝土偶有涉及，C70及以上混凝土强度等级基本没有根据现行规范的工程应用。基于科研成果与工程应用实践，本规程将钢管内混凝土强度等级达到C70时，称为超高强钢管混凝土。3.1.4超高强钢管混凝土宜用于轴心受压与小偏心受压构件，不宜用于受拉构件。条文说明试验研究表明，混凝土强度等级对钢管混凝土受拉的影响较小，超高强混凝土的管内混凝土强度等级高，灌注与质量控制难度大，成本较高，受拉构件采用超高强钢管混凝土优势不明显。3.1.5超高强钢管混凝土的管内混凝土不得出现周边均匀型脱空缺陷；混凝土球冠型脱空率不应大于0.3%，最大脱空高度不应大于3mm。条文说明管内混凝土球冠型脱空缺陷的脱空高度如图3.0.5所示。DB51/T2598—20192脱空高度≤3mm图3.0.5球冠型型式与脱空高度示意3.1.6实际工程灌注超高强钢管混凝土的管内混凝土时，拌合站与施工现场应做好人力资源、技术资源、材料资源、设备资源等协调设计。条文说明超高强钢管混凝土的管内混凝土强度等级高，胶凝材料用量大，工作性能损失较快，施工难度高，拌合站与施工现场资源调配不协调时，易导致混凝土运输与灌注不连续，从而造成混凝土堵管，引起质量事故。3.1.7超高强钢管混凝土构件的设计，除满足本规程外，尚应符合国家及行业现行有关标准的规定。4术语和符号4.1术语4.1.1超高强钢管混凝土利用超高强混凝土密实填充钢管而形成的组合结构材料。4.1.2超高强钢管混凝土构件采用超高强钢管混凝土承受荷载的构件。4.1.3连接件用钢管、型钢等构件连接超高强钢管混凝土主管，形成整体受力的结构，本规程将该结构中主管间的连接构件称为连接件。4.1.4超高强混凝土强度等级不低于C70的自密实补偿收缩混凝土。4.1.5超分散降粘外加剂通过对聚羧酸分子链的主、侧链结构与官能团的设计，提高混凝土胶凝材料颗粒之间的静电斥力和空间位阻效应及分散程度，降低水的表面张力和表面能，实现降低超高强混凝土拌合物塑性粘度的外加剂。4.1.6粉煤灰微珠粉煤灰微珠是燃煤火电厂从烟囱排出的飞灰，经过专用设备收集后得到的高活性球状玻璃体。4.1.7自密实补偿收缩混凝土通过掺加适量膨胀剂或采用膨胀水泥制备的自密实高性能混凝土，其在密闭条件下产生的自由膨胀率在0.1×10-4～4×10-4，以补偿混凝土的收缩。4.1.8钢管混凝土的体积稳定性灌入钢管内的混凝土初凝后，能补偿混凝土的收缩，使管内混凝土与钢管不脱粘的性能。4.2符号4.2.1作用、作用效应和抗力M——弯矩设计值；DB51/T2598—20193N——轴向压力设计值；V——剪力设计值；S——构件作用组合的效应设计值；R——构件的承载力设计值。4.2.2材料性能fck——混凝土轴心抗压强度标准值；fcd——混凝土轴心抗压强度设计值；ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值；ftd——混凝土轴心抗拉强度设计值；fy——钢材的屈服强度；fsd——钢材的抗拉、抗压、抗弯强度设计值；fvd——钢材的抗剪强度设计值；fsc——超高强钢管混凝土轴心抗压强度设计值；τsc——超高强钢管混凝土抗剪强度设计值；Esc——超高强钢管混凝土组合弹性模量；Es——钢材弹性模量；Ec——混凝土弹性模量；Gsc——超高强钢管混凝土组合剪切模量；Gs——钢材剪切模量；Gc——混凝土剪切模量；μc——混凝土泊松比；α——线膨胀系数；ρ——密度。4.2.3几何参数As——钢管的截面面积；Ac——混凝土的截面面积；as——超高强钢管混凝土截面的含钢率；Asc——超高强钢管混凝土截面面积；D——钢管外径；t——钢管壁厚；e0——构件截面的偏心距；Wsc——超高强钢管混凝土受弯构件组合截面模量；r——超高强钢管混凝土组合截面的半径；Isc——超高强钢管混凝土组合截面惯性矩；Is——钢管截面惯性矩；Ic——混凝土截面惯性矩；l0——超高强钢管混凝土构件的计算长度。4.2.4计算系数及其它ξ——超高强钢管混凝土约束效应系数标准值；ξ0——超高强钢管混凝土约束效应系数设计值；γv——截面抗剪修正系数；γm——截面塑性发展系数；NE——欧拉临界力；DB51/T2598—20194λ——构件长细比；υe——弯矩折减系数；η——偏心距增大系数；Kp——钢管初应力折减系数；Kd——混凝土脱空折减系数；υl——长细比折减系数；ω——钢管初应力度；σ0——钢管初应力。5材料5.1钢材5.1.1超高强钢管混凝土构件中的钢管，应根据结构的重要性、荷载特征、应力状态、连接方式、环境条件等因素确定强度和质量等级。钢材常用强度等级为Q355、Q390与Q420，钢材质量等级应根据使用环境温度选用B级及以上。5.1.2钢材质量应符合现行《低合金高强度结构钢》（GB/T1591）的规定。5.1.3当径厚比不满足直缝钢管卷制要求时，钢管可采用符合国家和行业现行相关标准的螺旋焊接管或无缝钢管。5.1.4钢材的物理力学性能指标应满足表5.1.4的要求。表5.1.4钢材的物理力学性能指标弹性模量Es（MPa）剪切模量Gs（MPa）线膨胀系数α（1/℃）密度ρ（kg/m3）2.06×1050.79×1051.2×10-578505.1.5钢材的强度值应满足表5.1.5的要求。表5.1.5钢材的强度值钢材抗拉、抗压和抗弯sdf屈服强度yf抗剪vdf强度等级厚度(mm)Q355≤1631035518016～40295345170Q390≤1635039020516～40335380190Q420≤1638042022016～403604102005.2超高强混凝土DB51/T2598—201955.2.1超高强混凝土轴心抗压强度标准值ckf、轴心抗压强度设计值cdf、轴心抗拉强度标准值tkf、轴心抗拉强度设计值tdf、弹性模量cE应按表5.2.1采用。超高强混凝土的剪切模量cG