《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 设计规范》JTG D62-2004技术交流

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004技术交流路桥集团桥梁技术有限公司鲍卫刚《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004的基本变化基本变化:1设计理论变化带来的直接或间接的变化2安全度调整带来的变化3公式、构造等的完善修改4新增内容第1章总则1.0.2适用范围本规范的适用范围与原规范相同，即仅适用于用硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥配制的目前实际工程中大量使用的混凝土制作的一般的钢筋混凝土及预应力混凝土构件的设计，不适用于特种混凝土如轻质混凝土制作的桥涵结构构件设计。第3章材料1混凝土材料混凝土强度等级上限由60号增加到C80，C50以下为普通强度混凝土，C50及以上为高强度混凝土。C50及以上高强的混凝土可用常规水泥、砂石料和常规工艺配制，具有高强、早强、工作度良好、变形小、抗渗抗腐蚀性能优良等特点；能大幅度提高结构构件的承载能力，减小尺寸和自重，加快施工进度。高性能混凝土将成为桥梁建筑的基本材料。混凝土强度等级用150mm×150mm×150mm立方体抗压强度标准值确定并冠以C表示。抗压强度标准值系指试件用标准方法制作、养护至28天龄期，以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度（以MPa计）。混凝土标号系指龄期为28天、尺寸为200mm的标准立方体、标准值取85%保证率确定的混凝土抗压强度。（规范中应用的混凝土轴心抗压强度是针对棱柱体的，并对高强混凝土有强度的脆性折减。）混凝土强度等级与原规范的混凝土标号应按下列公式进行换算：混凝土的变异系数：混凝土强度C20C25C30C35C40C45C50C55C60变异系数0.180.160.140.130.120.120.110.110.10混凝土强度等级与原规范混凝土标号变换关系：原标号202530354045505560现强度C18C23C28C33C38C43C48C53C58bffkcuRf)1(95.0645.11,第3章材料3.1.2公路桥涵受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用：1钢筋混凝土构件不应低于C20，当用HRB400、KL400级钢筋配筋时，不应低于C25；2预应力混凝土构件不应低于C40。原规范第2.1.1条：用于公路桥梁承重部分的混凝土标号规定如下：15号、20号、25号、30号、40号、50号和60号。钢筋混凝土构件的混凝土标号不宜低于12号；当采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋时，混凝土标号不宜低于20号；在预应力混凝土组合梁中，钢筋混凝土部分的混凝土标号不宜低于25号。预应力混凝土构件的混凝土标号不宜低于30号；当采用碳素钢丝、刻痕钢丝、钢铰线、热处理钢筋（Ⅴ级钢筋）作预应力钢筋时，混凝土标号不宜低于40号。第3章材料2钢筋公路桥梁用普通钢筋：R235（原Ⅰ级钢筋）HRB335（原Ⅱ级钢筋）HRB400和KL400（原Ⅲ级钢筋和余热钢筋）钢筋及其强度标准值均取自最新现行国家标准，保证率不小于95%。取消了Ⅳ级钢筋、5号钢钢筋公路桥梁用预应力钢筋：钢绞线钢丝（应力消除的光面钢丝、刻痕钢丝、螺旋肋钢丝）精轧螺纹钢筋原规范中的冷拉钢筋和冷拔低碳钢丝均予删去此外，本规范还规定可以采用环氧树脂涂层钢筋钢筋的强度指标有微调，原因为冶金的标准及本规范的材料分项系数均有微调。第3章材料第4章桥梁计算的一般规定4.1.4斜板计算当整体式斜板桥的斜交角（板的支承轴线的垂直线与桥纵轴线的夹角）不大于15°时，可按正交板计算，计算跨径为：当l/b≤1.3时，按两支承轴线间垂直距离的正跨径计算；当l/b1.3时，按顺桥向纵轴线的斜跨径计算；以上l为斜跨径，b为垂直于桥纵轴线的板宽。装配式铰接斜板桥的预制板块，可按宽为两板边垂直距离，计算跨径为斜跨径的正交板计算。原规范第4.1.9条：整体式或装配式斜板桥，当斜度等于或小于15°时，可按正交板计算。4.2.1效应计算结构的作用（或荷载）效应可按弹性理论进行计算。对超静定结构，在进行作用（荷载）效应分析时，结构构件的抗弯刚度可采用：允许开裂的构件0.8EcI，不允许开裂的构件EcI。其中的I为混凝土毛截面惯性矩。（75版桥规为EcI/1.5）（本条仅适用于作用效应分析，不适用于正常使用极限状态的挠度计算）原第3.2.1条取消：多梁式上部结构无论整体式板或铰接式板，有中横隔梁或无中横隔梁，计算行车系梁的活载内力时，均宜采用弹性理论空间计算方法。第4章桥梁计算的一般规定4.2.2T梁截面翼缘有效宽度2外梁翼缘的有效宽度取相邻内梁翼缘有效宽度的一半，加上腹板宽度的1/2，再加上外侧悬臂板平均厚度的6倍或外侧悬臂板实际宽度两者中的较小者。预应力混凝土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翼缘全宽计算；由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按翼缘有效宽度计算。对超静定结构进行作用（或荷载）效应分析时，T形、箱形截面梁的翼缘宽度可取实际全宽。（各个国家的相关规定稍有差异，我们的规定偏于安全考虑）第4章桥梁计算的一般规定4.2.3箱形截面梁翼缘有效宽度箱形截面梁的翼缘有效宽度问题，其原理与T形截面梁一样。箱形截面梁翼缘有效宽度，目前比较通用的是《德国规范DIN1075》推荐的方法。这个方法已为《德国钢桥设计规范DIN1073》、《美国规范AASHTO-LRFD》所采用。《梁桥》第七章也介绍了这个方法。本规范编制时，委托湖南大学作了进一步的验证分析计算，结果表明该方法可用，故本规范最终采纳了这个方法。注意点：1当梁高时，翼缘有效宽度应采用翼缘实际宽度。2预应力混凝土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翼缘全宽计算；由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按翼缘有效宽度计算。3对超静定结构进行作用（或荷载）效应分析时，箱形截面梁的翼缘宽度可取实际全宽。第4章桥梁计算的一般规定3.0/ibh4.2.7为验算变高度预应力混凝土梁斜截面抗裂的需要，本规范补充了该类梁考虑弯矩和轴向力引起的附加剪应力的计算方法，列于附录B-1983年《公路》杂志范家聪《预应力变截面梁的剪应力计算》一文。McNcc21'221)'(1)(1tgAAbAIASbtgAbAAIASbccvcclc'222)2(1)2(1tgISSAIAAbtgISSAIAAbcvcvclclc)2()(421xllhHtgnn)2()(421'xlltgnn第4章桥梁计算的一般规定4.2.9混凝土的徐变系数和收缩应变的计算公式采用的是CEB-FIP（1990）上的公式并作了适当简化。原规范采用的是CEB-FIP（1978）的公式。通常认为，混凝土的应力在不超过其强度的0.4-0.5（混凝土的轴心抗压设计强度小于其极限强度的5-%）时，应力与应变基本保持线形关系，应变、应力叠加原理成立。从而，出现了许多计算方法，常用的有老化理论、弹性徐变体理论、弹性模量修正法、按龄期调整的模量修正法（Trost法、金成棣法、范立础法、Bazant法、Step-by-step法等）。第4章桥梁计算的一般规定原规范的：第3.2.12条（箱梁应计算扭转剪力）第3.2.13条（组合梁应根据具体情况进行换算计算）第3.2.14条（预制梁与现浇板的组合梁的徐变计算原则）第3.2.15条（组合梁组合面的剪应力计算公式）第3.2.16条（组合面的容许剪应力限值规定）第3.2.17条（组合梁应设剪力键）修改后分别在相关章节中体现。第4章桥梁计算的一般规定4.3拱的计算（由原来的7条增加至14条）4.3.1无铰拱和双铰拱的计算可不考虑拱上建筑与主拱圈的联合作用。本节内有关无铰拱和双铰拱的计算规定,均适用于主拱圈裸拱受力而不考虑其与拱上建筑的联合作用。拱的计算如考虑拱上建筑与主拱圈的联合作用，拱上建筑的结构应符合计算所预设的条件。计算由车道荷载引起的拱的正弯矩时，拱顶、拱跨1/4应乘以折减系数0.7，拱脚应乘以0.9，中间各个截面的正弯矩折减系数可用直线插入法确定。第4章桥梁计算的一般规定4.3.2特大跨径和大跨径拱桥应优选拱轴线，使拱在各种作用（或荷载）组合作用下，在各个受力阶段，轴向力偏心较小。在优选过程中，尚需考虑与施工方法相配合，适应施工各阶段受力特点，满足施工受力的要求。中、小跨径悬链线拱桥，可用不考虑弹性压缩的结构自重压力线与拱轴线的五点重合（拱顶、1/4拱跨、拱脚），选择拱轴系数。特大跨径和大跨径拱桥，如结构自重压力线与拱轴线偏离过大，或在结构自重及其所引起的弹性压缩和温度下降、混凝土收缩等作用下，轴向力偏心距较大时，拱轴线及拱的几何尺寸宜作适当调整。第4章桥梁计算的一般规定4.3.10大跨径拱桥应验算拱顶、拱跨3/8、拱跨1/4和拱脚四个截面；对于中、小跨径拱桥，拱跨1/4截面可不验算；特大跨径拱桥，除上述4个截面外，需视截面配筋情况，另行选择控制截面进行验算。4.3.11多跨无铰拱桥应按连拱计算。连拱计算方法可以采用可靠的简化方法。当桥墩抗推刚度与主拱抗推刚度之比大于37时，可按单跨拱桥计算。4.3.12桁架拱计算4.3.13刚架拱计算4.3.14系杆拱计算（原规范的第4节-墩台计算、第5节-铰和支座计算分别转入新规范的第8.2、8.3、8.4节）第4章桥梁计算的一般规定第5章持久状况承载能力极限状态计算5.1.1公路桥涵的持久状况设计应按承载能力极限状态的要求，对构件进行承载力及稳定计算，必要时尚应进行结构的倾覆和滑移的验算。在进行承载能力极限状态计算时，作用（或荷载）（其中汽车荷载应计入冲击系数）的效应应采用其组合设计值；结构材料性能采用其强度设计值。本节所谈的承载能力极限状态计算，均指对持久状况下的结构。这种状况的承载能力极限状态应包括对构件的抗弯、抗压、抗拉、抗剪、抗扭等的强度及受压构件的稳定进行计算；当有必要时还应对结构的倾覆和滑移进行验算。这是结构设计最主要的部分。计算时汽车荷载应计入冲击系数，在构件进行承载力及稳定计算时，作用（或荷载）及结构构件的抗力均应采用已考虑了分项系数的设计值；在多种作用（或荷载）情况下，应将各设计值效应进行最不利组合，并根据参与组合的作用（或荷载）情况，取用不同的效应组合系数。第5章主要增加了以下内容：连续梁和悬臂梁斜截面抗剪承载力计算；普通钢筋沿截面腹部均匀配置的钢筋混凝土偏心受压构件的正截面抗压承载力计算；钢筋混凝土双向偏心受压构件的正截面承载力计算；T形、I形、箱形截面钢筋混凝土构件（矩形截面原规范已有）的抗弯剪扭的承载力计算；混凝土板抗冲切承载力计算。第5章持久状况承载能力极限状态计算5.1.4构件正截面的承载力应按下列基本假定进行计算：1构件弯曲后，其截面仍保持为平面；2截面受压混凝土的应力图形简化为矩形，其压力强度取混凝土的轴心抗压强度设计值；截面受拉混凝土的抗拉强度不予考虑；3极限状态计算时，受拉区钢筋应力取其抗拉强度设计值或（小偏压构件除外）；受压区或受压较大边钢筋应力取其抗压强度设计值或。4钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。第5章持久状况承载能力极限状态计算变化：1原规范的受压区混凝土的极限压应变为0.003，新规范对普通强度混凝土取0.0033，高强度混凝土C50～C80取极限压应变为0.0033-0.0032受压区混凝土应力图形仍维持等效矩形应力块，但矩形应力图形高度与实际受压区高度之比，原对钢筋混凝土构件取0.9，对预应力混凝土构件取0.8；新规范对普通强度混凝土取0.8，高强度混凝土C50～C80取0.8-0.74；3矩形应力块的压力强度，原规范给出混凝土抗压设计强度，再除以1.25系数；本规范直接给出混凝土轴心抗压强度设计值。第5章持久状况承载能力极限状态计算5.1.5构件承载能力极限状态设计表达式新规范：预应力混凝土连续梁等超静定结构，在计算承载能力极限状态时应考虑由预应力引起的次效应。原规范对预应力混凝土连续梁等超静定结构，在承载能力极限状态计算中是不考虑预应力引起的次效应的，该规范规定“对于预应力混凝土连续梁，在弹性阶段的计算中尚应计