《公路钢结构桥梁设计规范》宣贯第一部分.ppt

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1、公路钢结构桥梁设计规范（JTG D64-2015）宣贯,同济大学 徐俊 博士2016年8月,主要内容,新规的背景和主要原则,第一章 总则,第三章 材料,第四章 结构分析,第五章 构件设计,第六章 连接的构造和计算,第七、八、九章,第十三章 缆索,第十四、十五、十六章,新版钢桥设计规范的编制背景,86版公路桥涵钢结构和木结构设计规范不能满足需要编制年代久远，远远不适应公路钢桥建设发展的形势需求设计理念与现行桥梁结构设计规范理论体系不符很多内容不再采用，或被更好的技术、工艺所代替,新规的背景和主要原则,新版钢桥设计规范的编制背景,桥梁设计中总参考国外规范很多钢桥设计中出现的难题老规范无法解答，不得

2、不进行专题研究无法反映二十年来我国钢桥设计积累的先进经验不适应我国大规模推广钢结构桥梁的需要,新规的背景和主要原则,我国钢桥的建设成就,新规的背景和主要原则,钢产量过剩,“去产能”被列为2016年五大结构性改革的任务之首。李克强总理指出要以“壮士断腕”精神去产能2016年3月，正在举行的两会期间，武钢官方首度对媒体公开，武钢将从8万人减至3万人。,新规的背景和主要原则,我国钢桥建设远低于发达国家水平,日本钢桥占全国桥梁总量的41%；美国钢桥约占全国桥梁总量的35%；欧洲2560m跨径桥梁大部分采用钢-混凝土组合梁桥。截止2015年底，我国公路钢结构桥梁占比不足1%。,新规的背景和主要原则,交通

3、运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见,交公路发2016115号 2016年7月1日主要内容一、总体要求（指导思想、基本原则、主要目标）二、主要措施（优选、设计、制造、规范、人才培养）三、组织保障（组织领导、科技推广、EPC、信用评价、专家作用）,新规的背景和主要原则,一、总体要求,（一）指导思想牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，落实现代工程管理人本化、专业化、标准化、信息化、精细化的“五化”要求，提升公路桥梁品质和耐久性，降低全寿命周期成本，推进钢结构桥梁建设，促进公路建设转型升级、提质增效（二）基本原则政策引导、市场为主。因地制宜，有序推进。重点示范，标准先行。建养并重，

4、质量可控。（三）主要目标到“十三五”时期末，公路行业钢结构桥梁设计、制造、施工、养护技术成熟，技术标准体系完备，专业化队伍和技术装备满足钢结构桥梁建设养护需要。新建大跨、特大跨径桥梁以钢结构为主，新改建其他桥梁钢结构比例明显提高。,交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见,七大措施,（一）加强方案比选，鼓励选用钢结构桥梁。（二）合理选型，更好地发挥钢结构桥梁的优势。（三）重视钢结构桥梁的构造设计/连接过渡、抗疲劳、抗渗漏、抗火等（四）全面提高结构可维护性/可达、可检、可修、可换四可设计（五）推进钢结构桥梁工业化、标准化、智能化建造。（六）尽快完善相关标准定额/专用施工和养护定额和标准图（

5、七）加强专业人才培养/相关标准规范和知识技能的专项培训,交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见,组织保障,（一）加强组织领导。省级交通运输主管部门要加强组织领导，建立完善钢结构桥梁推广应用工作机制，积极组织开展钢结构桥梁示范工程建设，总结经验，推广先进技术，提高钢结构桥梁应用水平。（二）加强科研和技术推广。公路建设单位应结合具体项目，组织开展提升钢结构桥梁品质、保证结构安全耐久、推进标准化建造等方面的专题研究，推广科技成果，夯实技术基础，推动钢结构桥梁整体技术水平的提高。（三）推动设计施工总承包和养护专业化发包。鼓励公路建设单位采用设计、施工(含制造、安装)总承包等方式发包桥梁上部建造

6、任务，通过设计、施工和钢结构制造企业深度融合，提高钢结构桥梁建设专业化水平。鼓励桥梁管养单位开展钢结构桥梁专业化养护发包，提高钢结构桥梁养护质量，降低全寿命周期成本。,交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见,组织保障,（四）完善信用评价体系。省级交通运输主管部门应研究建立钢结构制造单位的信用评价制度，交通运输部将适时把钢结构制造单位纳入公路建设行业信用评价体系中，充分发挥市场信用的引导作用，确保钢结构桥梁的制造、安装质量。（五）充分发挥专家作用。在钢结构桥梁推进过程中，有关单位要根据工作需要，充分利用专家智慧和社会力量，开展相关科研、通用图编制、标准规范修编等工作，为推进钢结构桥梁建设

7、提供技术支持和保障。,交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见,修订原则,采用以分项系数形式表达的概率极限状态设计方法处理好与相关规范的关系，如公路工程可靠度设计统一标准、公路桥涵设计通用规范 公路斜拉桥设计规范和公路悬索桥设计规范等参考国内外先进规范和研究成果，体现国内近20年钢桥发展的实践经验。本着成熟一条写一条的原则编制。,新规的背景和主要原则,理论体系,容许应力法,采用单一安全系数给出了各类钢结构材料的容许应力值。,极限状态法,采用分项系数考虑概率影响考虑极限状态设计方法承载能力极限状态正常使用极限状态,新规的背景和主要原则,参考国外规范,新规的背景和主要原则,编制过程,交通部2

8、006439号文“关于下达2006年度公路工程标准制修订项目计划的通知”下达修订任务2006.11 规范大纲2008.11 征求意见稿2010.1 送审稿2010.12 总校稿2012.3 报批稿,新规的背景和主要原则,章节安排,新规的背景和主要原则,1 总则2 术语、符号3 材料及设计指标4 结构分析（新增）5 构件设计与计算6 连接的构造与计算7 钢板梁8 钢箱梁（新增）9 钢桁梁10 钢管结构（新增）11钢-混凝土组合梁12 钢塔（新增）13 缆索系统14 钢桥面铺装（新增）15 防护及维护设计（新增）16 支座与伸缩装置,符号一 总则二 一般规定材料 材料的容许应力及其提高系数 横向刚

9、度与抗倾覆稳定系数 结构内力计算原则和构件的基本计算公式 杆件的自由长度、长细比与宽厚比三 连接的构造与计算焊接、栓接和铆接、销接四 行车系、联结系、缀板及支座的构造与计算五 桥梁的构造与计算基本要求 板梁 联合梁 桁架 悬索桥,1 总则,1.0.1 修订目的；（新增）1.0.2 适用范围；1.0.3 修订原则；（新增）1.0.4 设计使用年限；（新增）1.0.5 极限状态设计要求；（新增）1.0.6 制作、管养、标准化等要求；1.0.7 应符合相关规范。（新增）,修订目的,为规范公路钢结构桥梁的设计，提高设计水平，保障工程质量，按照安全、耐久、适用、环保、经济和美观的原则，制定本规范。,1

10、总则,适用范围,本规范适用于各等级公路钢结构桥梁和桥梁钢结构设计。,1 总则,修订原则,1.0.3 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，按照分项系数的设计表达式进行设计。,1 总则,设计使用年限,1.0.4 公路钢结构桥梁应进行耐久性设计，特大桥、大桥、中桥主体结构应按不小于100年设计使用年限进行设计，高速公路、一、二级公路上的小桥主体结构宜按不小于100年设计使用年限进行设计。,1 总则,通规规定,极限状态设计要求,公路钢结构桥梁应按公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015)的要求，考虑设计状况并开展相应的极限状态设计。1 持久状况应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设

11、计。2 短暂状况应作承载能力极限状态设计，可根据需要进行正常使用极限状态设计。3 偶然状况应作承载能力极限状态设计。4 地震状况应作承载能力极限状态设计。,1 总则,制作、管养、标准化等要求,1.0.6 公路钢结构桥梁设计应提出对制作、运输、安装、养护、管理等的要求，选择合理的结构形式，宜采用标准化、通用化的结构单元和构件，构造与连接应便于制作、安装、检查和维护。,1 总则,应符合相关规范,1.0.7 公路钢结构桥梁设计除应符合本规范外，尚应符合现行国家和行业有关标准的规定。,1 总则,3 材料与设计指标,增加了平行钢丝、钢绞线等拉索材料增加了冲击韧性等物理性能指标各种材料按最新国家标准修订给

12、出了材料的强度设计值,3.1 材料,3.2 设计指标,条文,应根据结构形式、受力状态、连接方法及所处环境条件，合理地选用材料。钢材宜选用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行碳素结构钢GB/T 700和现行低合金高强度结构钢GB/T 1591的规定。其中，Q235钢中的沸腾钢不宜用于需要验算疲劳的，以及虽不需要验算疲劳但工作温度低于-20时的焊接结构；也不宜用于需要验算疲劳且工作温度等于或低于-20的非焊接结构。,3 材料与设计指标/3.1 材料,材料冲击韧性要求,3 材料与设计指标/3.1 材料,焊接构件,-20t0,t-20,Q235Q345:C,Q390Q4

13、20:E,非焊接构件,t-20,Q235Q345:D,Q390Q420:D,条,3 材料与设计指标/3.1 材料,3.1.13条,3 材料与设计指标/3.1 材料,3.1.14 热铸锚头铸体材料应选用低熔点锌铜合金。冷铸锚头铸体材料可由环氧树脂、铁砂、矿料、固化剂等组成，其配比应由试验确定。,3.1.15 锚具、连接器、伸缩装置、阻尼器、鞍座,3 材料与设计指标/3.1 材料,3 材料与设计指标/3.1 材料,3 材料与设计指标/3.1 材料,3.2.1 钢材强度设计值,3 材料与设计指标/3.2设计指标,fd=fy/R,R=1.25,3.2.2 铸钢和锻钢强度设计值,3 材料与设计指标/3.

14、2设计指标,3.2.3 焊缝的强度设计值,3 材料与设计指标/3.2设计指标,0.85,焊缝等级简介,焊缝等级是施工验收等级，有三级。三级最低，只要求外观检查和尺寸检查。二级要求部分作超声波探伤检查。一级最高，要求全部做探伤检查。对焊缝等级来说，原则是受拉等级高于受压，受动力的高于受静力的。对接焊缝一般需要做无损探伤（或部分需要）。故一般对接焊缝的焊接等级为二级或一级，不小于二级。角焊缝没必要作无损探伤，故角焊缝为一级的话，就没有多少意义。一般角焊缝为二级或三级。,3 材料与设计指标/3.2设计指标,3.2.3 焊缝的强度设计值,原规范没有对焊缝强度的要求。有对焊剂、焊丝、焊条的要求如下：“自

15、动焊和半自动焊选用的焊丝焊剂应与主体金属强度相适应。”“手工焊接用焊条型号应与主体金属相适应。”,3 材料与设计指标/3.2设计指标,3.2.4 普通螺栓和锚栓的连接强度设计值,3 材料与设计指标/3.2设计指标,因抗疲劳性能差，普通螺栓通常不用在桥梁设计中,3.2.5 高强锚栓预拉力设计值,3 材料与设计指标/3.2设计指标,高强度螺栓预拉力值计算公式：其中：fu为经热处理后的最低抗拉强度：对8.8级，取830N/mm2；对10.6级，取1040830N/mm2；Ae为螺纹处有效面积。,3.2.6 铆钉连接的强度设计值,3 材料与设计指标/3.2设计指标,I类孔指在装配好的构件上钻成的孔；在

16、单个零件和构件上用钻模钻成的孔；在单个零件上先钻成或冲成较小的孔，然后在装配好的构件上再扩钻成的孔。类孔指在单个零件上一次冲成或不用钻模钻钻成的孔。沉头和半沉头铆钉连接表中数值应乘以折减系数0.8。,3.2.7 钢材和铸钢的物理性能指标,3 材料与设计指标/3.2设计指标,3.2.8 拉索用钢丝、钢绞线的抗拉强度设计值,3 材料与设计指标/3.2设计指标,R=1.85从安全系数2.5换算,1表列钢丝抗拉强度设计值系为II级松弛钢丝的数值，当采用公称直径5mm的I级松弛钢丝时，乘以折减系数0.95。2 表列抗拉强度设计值，用于销接式吊索时应乘以折减系数0.83。,3.2.9 钢丝绳最小破断拉力,

17、钢丝绳应按其最小破断拉力（kN）除以抗拉强度分项系数R求得最小破断拉力设计值Fd。最小破断力应根据现行粗直径钢丝绳GB20067钢芯钢丝绳取值。,3 材料与设计指标/3.2设计指标,4 结构分析,本章为新增章节。结构分析模型部分，参考了欧洲规范，竖向挠度、预拱度，对原86规范进行了修订。新增横桥向抗倾覆稳定验算要求。,4.1 结构分析模型,4.2 结构强度、稳定与变形计算,4.1 结构分析模型,4.1.1 结构分析采用的模型和基本假定，应能反映结构实际受力状态，其精度应能满足结构设计要求。4.1.2 在结构分析中，应考虑环境对构件和结构性能的影响。4.1.3 结构受力分析可按线弹性理论进行，当

18、极限状态条件下结构的变形不能被忽略时，应考虑几何非线性对结构受力的影响。4.1.4 结构动力分析应考虑以下因素：1所有相关的结构构件质量、刚度和阻尼特性。2 模型的边界条件应反映结构的固有特性。,4 结构分析,桥梁承载能力极限状态验算,4 结构分析,桥梁整体失去静力平衡的承载能力极限状态验算,4 结构分析,上部结构采用整体式截面的梁桥在持久状况下结构体系不应发生改变，并应按下列规定验算横桥向抗倾覆性能：1在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态。2当整联只采用单向受压支座支承时，应符合下式要求：,有利的基本组合,有害的基本组合,4 结构分析,近年来，各地相继发生了简支、连续梁桥整体横桥向倾覆失稳直至垮塌的事故案例。事故桥梁的破坏过程表现为，单向受压支座脱离正常受压状态，上部结构的支承体系不再提供有效约束，上部结构变形或受力失稳，以致垮塌，支座、下部结构连带损坏，,钢桥竖向挠度限值,4 结构分析,预拱度,钢桥应设置预拱度，预拱度大小应视实际需要而定，宜为结构自重标准值加1/2车道荷载频遇值产生的挠度值，频遇值系数为1.0。预拱度应保持桥面曲线平顺。,4 结构分析,