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公路桥梁标准规范第17版——2002年右上图与左下图由国家钢筋桥梁联合会提供右下图与由威廉姆·奥利瓦和斯科特·贝克尔提供美国国家公路与运输官员协会出版美国华盛顿州北卡匹托尔大街444号，N.W.，249室邮编：20001版权所有2002美国国家公路与运输官员协会版权所有。美国印刷。未获得出版社许可，不得以任何形式出版该书的全部或者部分内容。编号：HB-17ISBN：156051-171-0第1部分设计——土壤加筋混凝土结构相互作用系统DIVISION-DESIGN第16章土壤加筋混凝土结构相互作用系统16.1总括16.1.1范围该章中的规格说明适用与地下钢筋混凝土结构的设计。地下钢筋混凝土要素也是组合系统的组成部分，该系统由钢筋混凝土截面和土壤包络线构成，这两个元素构成了整个系统的结构状态。16.1.2注释A=围绕在弯曲抗拉钢筋周围，且具有与该钢筋相同质心的混凝土的有效抗拉面积除以钢筋块数或根数所得之商，单位：平方英寸；如果弯曲钢筋是由几个钢筋块或钢筋条组成，钢筋的块数或条数的计算方法是用整个钢筋面积除以所使用的最大钢筋块或钢筋条的面积（第16.6.4和16.7.4节）Ap=作用于管道的有效侧压力之和，Ibs/ft（第16.4.5节和土16.4C）As=抗拉钢筋的面积，宽度为b，单位：in.2/ft(第16.4.6.6，16.6.4.7，16.7.4.7和16.8.5.7节)Asi=所有内部钢筋组架面积，长度为b，单位：in.2/ft（第16.4.6.6节）Aso=所有外部钢筋组架面积，长度为b，单位：in.2/ft（第16.4.6.6节）Avr=抵抗径向张力的箍筋面积，宽度为b，单位：in.2/ft，每条箍筋间环形间距为s（第16.4.6节）Avs=抗剪钢筋的箍筋的需要面积，单位：in.2（第16.4.6.6.6.2节）Awr=符合在结合点弯曲处或扇形钢筋网的最小力矩弯曲处所使用的单个周圈线所要求的钢筋截面积（第16.4.7节）b=抵抗M,N,V的截面宽度—通常b=12英寸（第16.4.6节）Bc=管道或箱体的横向跨度总长，单位：英尺（第16.4.4，16.4.5，16.6.4和16.7.4节）Bd=管道或箱体顶部的线坑的横向宽度（第16.4.4，16.6.4和16.7.4节）Bf=层理系数（第16.4.5节）Bfe=土壤载荷层理系数Bfll=活载荷层理系数B1=钢筋覆盖或间隔作用的防裂系数(第16.4.6节)B’c=管道垂直升降总长，单位：英尺（图16.4C）Cc=堤防装置的载荷系数（第16.4.5节）Cd=线坑装置的载荷系数（第16.4.4节）CA=与管体形状对应的恒量（第16.4.5节）CN=受垂直载荷分布和垂直反力决定的参数（第16.4.5节）C1=与钢筋型号对应的防裂系数（第16.4.6节）d=从受压面到抗拉钢筋质心的距离（第16.4.6.6，16.6.4.7，16.7.4.7和16.8.5.7节）dc=末端受拉纤维到离此最近的钢筋块或钢筋线中心之间的混凝土保护层的厚度（第16.6.4.7，16.6.4.7，16.7.4.7和16.8.5.7节）D=管体D荷载，每英尺宽度上的三边承重试验负载，单位：磅/每纵尺，目的是形成0.01英尺的裂缝（第16.4.5节）Dt=管道内径，单位：英寸fs=加固钢筋以防止裂缝的操作负载应力（第16.6.4.7，16.7.4.7和16.8.5.7节）fv=箍筋材料的最小容许强度Ibs/in.2（第16.4.6.6.6节）fy=钢筋规定屈变力，Ibs/in.2（第16.4.6节）Fc=弯曲零件的斜拉（剪）应力的弯曲效应系数（第16.4.6.6.5）Fcr=裂胶控制调整系数（当Fcr=1.0，平均最小裂缝宽度为0.01英寸，第16.4.6.6.4节）Fd=裂胶深度效应系数（该系数随着d的减少而促使斜拉（剪）应力的增加，第16.4.6.6.5节）Fe=土壤结构相互作用系数（第16.4.4，16.6.4和16.7.4节）Fe1=用于堤防装置的土壤结构相互作用系数（第16.4.4，16.6.4和16.7.4节）Fe2=用于线坑装置的土壤结构相互作用系数（第16.4.4，16.6.4和16.7.4节）Frp=过程系数和局部影响管道径向张力强度的材料（第16.4.6节）Fvp=过程系数和局部影响管道抗剪强度的材料（第16.4.6节）FN=抗剪强度的推力效应系数（第16.4.6.6.5节）f’c=混凝土的设计耐压强度，Ibs/in.2(第16.4.6,16.6.2和16.7.2节)DIVISION-DESIGNh=构材总体厚度（墙体厚度），单位：英寸（第16.4.6.6，16.6.4.7，16.7.4.7和16.8.5.7节）H=位于管道或箱体顶端以上的路堤的高度（第16.4.4，16.4.5，16.6.4隔16.7.4节）HAF=水平砂拱系数（图16.4A）i=在操作载荷应力fs作用下的轴向力效应系数（第16.4.6.6，16.6.4.7，16.7.4.7和16.8.5.7节）j=在操作载荷应力fs作用下的矩臂系数（第16.4.6.6，16.6.4.7，16.7.4.7和16.8.5.7节）K=单位主动侧土压力与单位竖向土压力的比率—Rankine的织土压力系数（图16.4B-D）Ld=钢筋线或钢筋块的传达长度，单位：英寸（第16.4.7节）Mnu=作用于长度b上的计算力矩（用于抗压或抗拉推力效应，单位：Ibs/ft，第16.4.6.6.5节）Ms=在操作负载条件下作用在宽度为b的横截面上的力矩，单位：Ibs/ft（在设计方程式时被看做绝对值，永远为正数）（第16.4.6.6.4，16.4.4.7，16.7.4.7和16.8.5.7节）Mu=作用在宽度为b的横截面上的计算力矩（第16.4.6.6.6.1节）n=钢筋笼中的钢筋层数---1或2（第16.4.6.6.4节）Ns=在操作负载条件下作用在宽度为b的横截面上的轴向推力（当压缩时为正，拉长时为负），单位：Ibs/ft（第16.4.6.6.4，16.4.4.7，16.7.4.7和16.8.5.7节）Nu=作用在宽度为b的横截面上的计算轴向推力，单位：Ibs/ft（第16.4.6节）P=凸出比（第16.4.5.2.1节）P’=负凸出比（图16.4A和表16.4A）PL=PL表示管外径的棱柱体载荷（土柱的重量）单位：Ibs/ft（图16.4.A）q=总体侧压力与总体垂直载荷的比（第16.4.5节）rs=内部钢筋半径，单位：英寸（第16.4.6.6.3.1节）rsd=沉降比（第16.4.5.2.1节）s=钢筋线或钢筋块的间距，单位：英寸（第16.4.6.6.4节）sv=箍筋的环向间距，单位：英寸（第16.4.6.6.6节）=环向钢筋间距，单位：英寸（第16.4.6.6.4节）Si=管道内部水平跨度，单位：英寸（第16.4.6.6和16.4.5.1节）tb=钢筋的净覆盖，单位：英寸（第16.4.6.6.4节）Vb=临界断面的基本剪切应力，单位：Ibs/ft,这里Mnu/（Vud）=3.0（第16.4.6.6.5节）Vc=宽度为b的混凝土横截面的标准切变强度，单位Ibs/ft（第16.4.6.6.6节）Vu=作用在宽度为b的横截面上的设计极限剪切力（第16.4.6.6.5节）Vuc=临界断面的设计极限剪切力，单位：Ibs/ft,这里Mnu/（Vud）=3.0（第16.4.6.6.5节）VAF=垂直砂拱系数（第16.4.4.2.1.1节）w=土壤单位重量，单位：Ibs/ft3（第16.4.4节）WE=管道或箱体的土荷载总量，单位：Ibs/ft（第16.4.4，16.4.5，16.6.4和16.7.4节）Wf=管道内的流体负载（根据第16.4.4.2.2节中的规定），单位：Ibs/ftWL=管道或箱体的总体活荷载，单位：Ibs/ft（第16.4.4和16.4.5节）WT=道或箱体的总体荷载，包括土荷载和活荷载，单位：Ibs/ft（第16.4.4和16.4.5节）x=被施加侧压力的管道的垂直投影面积所决定的参数（第16.4.5节）µ=土壤内部摩擦系数（图16.4B）µ’=回填土与沟壁之间的摩擦系数（图16.4B）ψ=包在外部反作用力的采用分布中的管道中心角（土16.4F）ρ=钢筋面积与混凝土面积之比（第16.4.6节）Φf=弯曲迁都减少系数（第16.4.6.6.1节）Φr=径向张力强度减少系数（第16.4.6.6.3.1节）Φv=剪切强度减少系数（第16.4.6.6.5节）16.1.3荷载荷载的设计应由作用在该结构上的力决定。对于土荷载来说，见第3.20节。活荷载间第3.4至3.8节以及第3.11和3.12节。荷载组合见第3.22节。16.1.4设计设计应以工作应力活极限强度为原则。设计标准应涉及构造角度（即弯曲、推力、剪切、），操作和安装，裂胶控制。就地灌注而形成的钢箱和拱的基础设计应符合第4.4节的规定。16.1.5材料材料应符合AASHTO材料规格说明。DIVISION-DESIGN16.1.6土壤结构性能取决于土壤结构的相互作用。在该架构下或与架构相临，或在架构之上的地方所使用的材料的型号和所期望的性能都必须考虑到。16.1.7磨损或腐蚀情况如果存在磨损或腐蚀情况，要考虑采取适当的保护措施。16.1.8端接结构如果发生腐蚀现象，我们可能需要考虑一些特殊因素。需要设计特殊的端墙来进行偏斜矫正。16.1.9施工和安装施工和安装应符合第II部中第27章的要求。16.2操作荷载设计16.2.1由于土壤加筋混凝土结构相互作用系统的设计与操作荷载和容许应力有一定的关系，操作荷载应力不能超过在第8.15节中给出的数值，除非该数值有所改动。16.2.2由于预先浇注了钢筋混凝土圆形管，椭圆形管和拱形管，所以根据AASHTO材料规格而做的三边承受测试结果可以用来代替操作荷载设计。16.3荷载系数设计16.3.1土壤加筋混凝土结构相互作用系统设计应使所有断面的设计强度至少等于在第3.22节中规定的设计极限载荷所要求的强度，除非这一数值有所更改。16.3.2由于预先浇注了钢筋混凝土圆形管，椭圆形管和拱形管，所以根据AASHTO材料规格而做的三边承受测试结果可以用来代替荷载系数设计。16.4钢筋混凝土管16.4.1应用该规格说明主要适用于对钢筋混凝土圆形管，椭圆形管和拱形管的设计。标准尺寸已在AASHTO材料规格M170,M206,M207和M240中给定。如果设计符合第16节中所有适用要求，除了标准的墙体尺寸外，设计的墙体厚度也可以使用。16.4.2材料16.4.2.1混凝土除非f’c的估计除了可以以混凝土核心为基础外，混凝土应符合第8.2节中的规定。16.4.2.2钢筋钢筋应符合第8.3.1至8.3.3中的要求，也应该符合以下ASSHTO材料规格说明中M31,M32,M55,M221或M255中的其中一项标准。对于光滑的钢筋丝和光滑的焊接钢丝网，可以使用65000psi的屈服应力，对于变形的焊接钢丝网可以使用70000psi的屈服应力。16.4.2.3钢筋的混凝土保护层在预先浇注的混凝土管道中，钢筋的混凝土保护层最小厚度应为管内1英寸，钢墙厚度为21/2英寸或更大，和馆内3/4英寸，钢墙厚度小于21/2英寸。表16.4A筑堤安置标准土壤和最低压实要求安置方式层理厚度拱腋和外部层理下面方式1Bc/24’’(600mm)最小值，不小于3’’(75mm)。如果是岩石地基，用Bc/12’’(300mm)最小值，不得小于6’’(150mm)95%SW或95%ML90%SW,95%ML,或100%CL方式2（见备注3）Bc/24’’(600mm)最小值，不小于3’’(75mm)。如果是岩石地基，用Bc/12’’(300mm)最小值，不得小于6’’(150mm)90%SW,95%ML,或100%CL85%SW,90%ML,或95%CL方式3（见备注3）Bc/24’’(600mm)最小值，不小于3’’(75mm)。如果是岩石地基，用Bc/12’’(300mm)最小值，不得小于