GB50923-2013_钢管混凝土拱桥技术规范_混凝土规范.pdf

UDC 中华人民共和国国家标准 P GB 50923 - 2013 钢管混凝土拱桥技术规范 Technical code for concrete-filled steel tube arch bridges 2013-11 - 01 发布 2014-06-01 实施 中 华 人 民 共 和 国 住 房 和 城 乡 建 设 部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中华人民共和国国家标准 钢管混凝土拱桥技术规范 Te c h n i c a l c o d e f o r c o n c r e t e -f i l l e d st e e l t u b e a r c h b r i d g e s GB 50923 - 2013 主编部门 中华人民共和国住房和城乡建设部 批准部门 中华人民共和国住房和城乡建设部 施行日期 2 0 1 4 年 6月1日 中国计划出版社 2013 北 京 中华人民共和国国家标准 钢管混凝土拱桥技术规范 G B 50923-2013 中国计划出版社出版 网址 www. j h p r e ss. c o m 地址北京市西城区木樨地北里甲11号国宏大厦C座 3 层 邮政编码100038 电话（ 010 63906433 发行部） 新华书店北京发行所发行 北京世知印务有限公司印刷 850mmX 1168mm 1/32 3. 75 印张 94 千字 2014年 1 月 第 1 版2014年 1 月 第 1 次印刷 统一书号1580242 161 定价23. 0 0元 版权所有侵权必究 侵权举报电话（ 010 63906404 如有印装质量问题，请寄本社出版部调换 第 210号 中华人民共和国住房和城乡建设部公告 住房城乡建设部关于发布国家标准 钢管混凝土拱桥技术规范的公告 现 批 准 钢管混凝土拱桥技术规范为国家标准，编号为 G B 509232013，自2014年 6 月 1 日起实施。其中，第 7.4. 1、 7. 5.1条为强制性条文，必须严格执行。 本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版 发行。 中华人民共和国住房和城乡建设部 2013年 11月 1 日 根据住房和城乡建设部 关于印发〈 2011年工程建设标准规 范制定、 修订计划〉 的通知 （ 建标〔 2011〕 17号） 的要求， 规范编制 组经广泛调査研究， 认真总结实践经验， 参考有关国际标准和国外 先进标准， 并在广泛征求意见的基础上， 编制本规范。 本规范主要技术内容包括 总则、 术语和符号、 材料、 基本规 定、 持久状况承载能力极限状态计算、 持久状况正常使用极限状态 计算、 结构与构造、 钢管拱肋制造、 焊接施工、 防腐涂装施工、 钢管 拱肋架设、 管内混凝土的浇注、 其他构造施工、 养护。 本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文， 必须严格执行。 本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解 释， 由福州大学负责具体技术内容的解释。在执行过程中如有意 见和建议， 请寄送福州大学土木工程学院（ 地址 福州市闽侯大学 城学园路2 号， 邮政编码 350108 。 本规范主编单位、 参编单位、 主要起草人和主要审查人 主 编 单 位 福州大学 中建海峡建设发展有限公司 参 编 单 位 深圳市市政设计研究院有限公司 四川省交通运输厅公路勘测设计研究院 广西壮族自治区公路桥梁工程总公司 交通运输部公路科学研究院 长沙理工大学 长安大学 武汉理工大学 哈尔滨工业大学 武船重型工程有限公司 主要起草人 陈宝春吴平春韦建刚吴庆雄牟廷敏 陈宜言陈光辉丁庆军阮家顺张建仁 查晓雄张劲泉刘永健焦安亮 主要审查人 郑皆连黄 侨范文理彭元诚马 毳 徐 勇赵林强曹 瑞龙 跃 次 1 总 则 .......................................（1 2 术语和符号 .....................................（2 2.1 术 语...................................................（2 2.2 符 号...................................................（3 3 材 料 .......................................9 3. 1 钢 材................................................... （9 3.2 混凝土 .................................................（ 10 3 . 3钢管混凝土 ...........................................（10 3 . 4其 他 材 料.............................................. （11 4 基 本 规 定 .......................................（ 12 4. 1 一般规定 ..........................................................................................................................................................................................（ 12 4.2 作 用................................................... （ 13 4 . 3结 构 计 算.............................................. （14 5持久状况承载能力极限状态计算..................（ 16 5. 1 一般规定 ..........................................................................................................................................................................................（16 5 . 2拱肋强度计算...........................................（17 5 . 3拱肋稳定计算...........................................（ 21 5 . 4吊索和系杆索计算.................................. 26 6持久状况正常使用极限状态计算..................（ 27 7 结构与构造 .....................................（ 28 7 . 1结 构 形 式.............................................. （ 28 7.2 主 拱................................................... （ 29 7 . 3拱座与立柱 ...........................................（ 32 7 . 4吊索和系杆索...........................................（ 32 7.5 桥 面 系.................................................（33 8钢 管 拱 肋 制 造 ...................................（34 8.1 钢管加工制作............................................（34 8 . 2钢管拱肋组装............................................（34 8 . 3钢管拱肋质量检验......................................（35 9 焊 接 施 工.......................................（39 10 防腐涂装施工...................................（ 42 11 钢管拱肋架设...................................（ 44 11. 1 一般规定.............................................................................（ 44 1 1 . 2钢管拱肋架设与质量检验..............................（44 12管内混凝土的浇注...............................（46 12. 1 一般规定.............................................. （ 46 1 2 . 2管内混凝土的浇注施工.................................（47 1 2 . 3管内混凝土浇注后质量检验............................（48 13 其他构造施工...................................（49 13. 1 般规定.............................................. （ 49 1 3 . 2吊索与系杆索的安装与质量检验.......................（49 14 养 护 .......................................（ 51 14.1 养护的基本规定......................................（51 14.2 检查与评定............................................（ 51 14. 3 结构养护.............................................. （ 57 本规范用词说明.....................................（ 60 引用标准名录.......................................（ 61 附 条 文 说 明 .......................................（63 Contents 1 Ge n e r a l P r o v i si o n s .............................. l 2 Te r ms a n d S y mb o l s .............................. 2 2. 1 Te r ms ................................................. 2 2. 2 S y mb o l s................................................. 3 3 M a t e r i a l s ....................................... 9 3. 1 S t e e l ................................................... 9 3.2 C o n c r e t e .....................................*....... 10 3. 3 C o n c r e t e -F i l l e d S t e e l Tu b e .............................. 10 3.4 O t h e r M a t e r i a l s ......................................... 11 4 Basic Requirements .................................................................... 12 4. 1 Ge n e r a l R e q u i r e me n t s .................................... 12 4. 2 A c t i o n s ................................................. 13 4. 3 S t r u c t u r a l C a l c u l a t i o n .................................... 14 5 C a l c u l a t i o n o f U l t i ma t e L i mi t S t a t e i n P e r si st e n t S i t u a t i o n ....................................... 16 5. 1 Ge n e r a l R e q u i r e me n t s .................................... 16 5. 2 A r c h R i b S t r e n g t h C a l c u l a t i o n ............................ 17 5. 3 A r c h R i b S t a b i l i t y C a l c u l a t i o n ............................ 21 5. 4 S u sp e n d e r a n d Ti e C a b l e C a l c u l a t i o n .................... 26 6 C a l c u l a t i o n o f S e r v i c e a b i l i t y L i mi t S t a t e s i n P e r si st e n t S i t u a t i o n .............................. 27 7 S t r u c t u r e a n d D e t a i l i n g .......................... 28 7. 1 S t r u c t u r e F o r ms ......................................... 28 7. 2 M a i n A r c h .............................................. 29 7. 3 A r c h S e a t a n d S p a n d r e l C o l u mn ......................... 32 7. 4 S u sp e n d e r a n d Ti e ...................................... 32 7. 5 D e c k S y st e m ............................................ 33 8 Fabrication of Steel Tube Arch Rib .................................... 34 8. 1 F a b r i c a t i o n o f S t e e l Tu b e .............................. 34 8. 2 A sse mb l i n g o f S t e e l Tu b e A r c h R i b ....................... 34 8. 3 Q u a l i t y I n sp e c t i o n ...................................... 35 9 W e l d i n g ......................................... 39 10 A n t i c o r r o si o n C o a t i n g .......................... 42 11 E r e c t i o n o f S t e e l Tu b e A r c h R i b.................. 44 11. 1 Ge n e r a l R e q u i r e me n t s ................................. 44 11. 2 E r e c t i o n a n d I n sp e c t i o n o f S t e e l Tu b e A r c h R i b ......... 44 12 F i l l i n g o f C o n c r e t e i n A r c h Tu b e ................ 46 12. 1 Ge n e r a l R e q u i r e me n t s ................................. 46 12. 2 F i l l i n g o f C o n c r e t e i n A r c h Tu b e ....................... 47 12. 3 Q u a l i t y I n sp e c t i o n .................................... 48 13 C o n st r u c t i o n o f O t h e r S t r u c t u r e s ................ 49 13. 1 Ge n e r a l R e q u i r e me n t s ................................. 49 13. 2 I n st a l l a t i o n a n d Q u a l i t y I n sp e c t i o n o f S u sp e n d e r a n d Ti e C a b l e ......................................... 49 14 M a i n t e n a n c e ................................... 51 14. 1 B a si c R e q u i r e me n t s o f M a i n t e n a n c e .................... 51 14. 2 I n sp e c t i o n a n d E v a l u a t i o n .............................. 51 14. 3 M a i n t e n a n c e o f S t r u c t u r e s .............................. 57 E x p l a n a t i o n o f W o r d i n g i n Th i s C o d e .................. 60 L i st o f Q u o t e d S t a n d a r d s ............................. 61 A d d i t i o n E x p l a n a t i o n o f P r o v i si o n s .................. 63 1 . 0 . 1 为满足桥梁工程建设的需要， 使钢管混凝土拱桥的设计、 施工和养护等技术工作符合安全可靠、 耐久适用、 技术先进、 经济 合理的要求， 制定本规范。 1 . 0 . 2 本规范适用于城市桥梁与公路桥梁中钢管混凝土拱桥的 设计、 施工与养护。 1 . 0 . 3 钢管混凝土拱桥的设计、 施工与养护除应符合本规范外， 尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语和符号 2. 1 术 语 2.1.1 钢管混凝土拱桥 c o n c r e t e f i l l e d st e e l t u b e C F S T a r c h b r i d g e 以圆形钢管混凝土为基本单元所形成的拱肋为主要承重结构 的桥梁。 2. 1. 2钢管混凝土拱肋 C F S T a r c h r i b 主要承重单元为钢管混凝土的拱肋。 2. 1. 3 钢管拱肋 st e e l t u b e a r c h r i b 钢管内未填充混凝土的拱肋。 2. 1. 4 管内混凝土 c o n c r e t e i n t u b e 浇注在钢管内的混凝土， 又称核心混凝土。 2. 1. 5 钢管混凝土构件 C F S T me mb e r 在钢管内浇注混凝土， 并由钢管和管内混凝土共同承担荷载 的构件。 2. 1. 6 单圆管拱肋 si n g l e t u b e a r c h r i b 截面为单个圆钢管混凝土的拱肋。 2. 1. 7 哑铃形拱肋 d u mb b e l l sh a p e a r c h r i b 截面由上下两个单圆钢管混凝土和两块连接钢腹板组成的 拱肋。 2. 1. 8 衔式拱肋 t r u ss a r c h r i b 由上下钢管混凝土弦杆通过腹杆组成桁式的拱肋。 2. 1. 9 钢管混凝土格构柱 C F S T l a c e d c o l u mn 由若干钢管混凝土主肢和空钢管缀件组成的柱子。 2. 1. 10 刚架系杆拱 r i g i d -f r a me t i e d a r c h 拱肋与桥墩固结， 以系杆索的预加力来平衡拱部分水平推力 的结构。 2. 1. 11 下承式刚架系杆拱 r i g i d -f r a me t i e d t h r o u g h a r c h 全部桥面系悬挂在拱肋以下的刚架系杆拱。 2. 1. 12 中承式刚架系杆拱 r i g i d -f r a me t i e d h a l f -t h r o u g h a r c h 由多跨组成， 主跨为中承式， 两端边跨为上承式悬臂半拱， 系 杆索锚固在边跨端部的刚架系杆拱， 又称飞鸟式拱或飞燕式拱。 2. 1. 13 约束效应系数 c o n f i n e me n t o r h o o p i n g c o e f f i c i e n t 反映钢管对核心混凝土约束效应的系数， 又称约束套箍系数。 2. 1. 14 钢管初应力 i n i t i a l st r e ss o r p r e l o a d i n g o f st e e l t u b e 因钢管构件先于管内混凝土施工而在钢管混凝土组合作用形 成前作用于钢管中的纵向正应力， 又称钢管混凝土初应力。 2. 1. 15 初应力度 i n i t i a l st r e ssi n g r a t i o o r p r e l o a d i n g r a t i o 钢管初应力与其钢材屈服强度的比值。 2. 1. 16 计算合龙温度 c o mp u t i o n a l c l o su r e t e mp e r a t u r e 管内混凝土形成设计强度时， 通过换算确定的钢管混凝土拱 肋温度内力为零时所对应的截面平均温度。 2. 1. 17 相贯节点 i n t e r se c t i o n j o i n t 主管和支管直接通过相贯线焊接的节点。 2. 1. 18 脱粘 d e b o n d i n g 由温度荷载、 管内混凝土收缩等非施工质量原因形成的管内 混凝土与钢管之间微小程度脱离的现象。 2. 1. 19 脱粘率 d e b o n d i n g r a t e 钢管混凝土横截面上产生脱粘区域对应圆心角与整个截面角 度的比值， 又称脱粘角度率。 2.2符 号 2 . 2 . 1 荷载和荷载效应 N截面轴向力设计值； N1 , N 2分配到哑铃形拱肋两个肢管上的轴向力值； M截面弯矩设计值； Mx , M 2分配到哑铃形拱肋两个肢管上的弯矩值； Ns轴向压力组合设计值； S荷载效应的组合设计值； R 构件承载力设计值； R 构件的承载力函数； V i 腹杆所受轴力设计值。 2. 2. 2材料指标 E A S C 钢管混凝土拱肋截面整体压缩设计刚度； E J S C 钢管混凝土拱肋截面整体弯曲设计刚度； E A s c l 钢管混凝土毛截面压缩设计刚度； E J s c l 钢管混凝土毛截面弯曲设计刚度； E A w单肢钢管混凝土毛截面压缩设计刚度； E J sc 2 单肢钢管混凝土毛截面弯曲设计刚度； E c混凝土弹性模量； E s钢材弹性模量； /c d 混凝土轴心抗压强度设计值； A 混凝土轴心抗压强度标准值； U 材料强度设计值； A d 钢材抗剪强度设计值 ’ fs钢材抗拉、 抗压和抗弯强度设计值； ftd混凝土轴心抗拉强度设计值； U 混凝土轴心抗拉强度标准值； fy钢材强度标准值； G c混凝土剪切变形模量； G s钢材剪切变形模量； N o 钢管混凝土单圆管截面轴心抗压强度设计值； N； 考虑脱粘影响的钢管混凝土单圆管截面轴心抗压强 度设计值； N 0拱肋截面各肢钢管混凝土截面轴心抗压强度设计值； N0i桁式拱肋第t根弦杆轴心抗压强度设计值； N01钢管混凝土单圆管截面偏心抗压强度设计值； N02钢管混凝土单圆管偏心受压构件稳定承载力设计值； Nd 钢管混凝土哑铃形和格构柱构件截面轴心抗压强度 设计值； ND 1钢管混凝土哑铃形构件和格构柱偏心抗压强度设计值； nD 2钢管混凝土哑铃形构件和格构柱偏心受压稳定承载 力设计值； N\ 与钢管混凝土主肢共同承担荷载的连接钢板的抗压 强度设计值； /t p k 吊索或系杆索的抗拉强度标准值； a 钢管混凝土拱肋受截面均匀温度作用时轴线方向的 线膨胀系数； a s钢材线膨胀系数； a c 混凝土材料线膨胀系数； ps钢材密度； 混凝土泊松比； 钢材泊松比； a----吊索或系杆索应力； 7 0 钢管初应力。 2. 2. 3几何参数 a d 几何参数设计值； Ab ------个节间内各平腹杆面积之和； Ac 钢管内混凝土的截面面积； A d ------个节间内各斜腹杆面积之和 ’ Af s 连接钢板的截面面积； K 钢管的截面面积； As c 钢管混凝土构件的组合截面面积； Asl 拱肋截面钢材面积； Ac l 拱肋截面混凝土面积； 钢管混凝土格构柱单根柱肢中心到虚轴 r _ y 的距离； 6, 钢管混凝土格构柱单根柱肢中心到虚轴x -x 的距离; D钢管外径； d拉索直径； e0----截面偏心距； /拱的矢高； f桥面系以上拱肋的矢高； h,哑铃形截面、 格构柱截面受弯面内两肢中心距离； h2哑铃形截面腹板高度； H拱肋截面高度； r截面计算半径； i截面回转半径； L 混凝土截面惯性矩； L 钢管截面惯性矩； /sc 钢管混凝土组合截面惯性矩； Li钢材截面惯性矩； I c l 混凝土截面惯性矩； I构件长度； L 拱桥计算跨径； lo构件的计算长度； /o i 拱肋净跨径； Lo拱肋的等效计算长度； U 吊索长度； U 拱肋节段的直线段长； 构件对X轴的计算长度； l0y构件对Y 轴的计算长度； I格构柱柱肢节间距离； 12哑铃形截面腹板加劲构造间沿拱肋方向的距离； r c 钢管内混凝土横截面的半径； S g 拱轴线长度； t钢管壁厚或混凝土初凝时间； T 计算合龙温度； To 附加升温值； T 28钢管内混凝土浇注后28d 内的平均气温； b ----界限偏心率； 6拱肋两节段间折角； A 支管间隙。 2 . 4 计算系数及其他 / 钢管初应力度； 安0、 安钢管混凝土约束效应系数设计值、 标准值； p----构件偏心率； Pc钢管混凝土截面含钢率； X 计算系数； f X柔度系数； 钢管混凝土拱肋汽车荷载冲击系数； 7o 桥梁结构重要性系数； V l单肢钢管混凝土和整个构件截面抗弯刚度之比； c p 稳定系数； c p e偏心率折减系数； A 钢管混凝土构件的名义长细比； A n 相对长细比； V 钢管混凝土格构柱的换算长细比； A 钢管混凝土格构柱单肢名义长细比； A x , A , 钢管混凝土格构柱对x轴、 对 Y 轴的名义长细比； a 有初应力的钢管混凝土极限承载力计算时， 考虑长细 比影响的系数； fo钢管混凝土拱桥的一阶竖向频率； K 钢管混凝土承载力徐变折减系数； K p初应力度影响系数； h 荷载系数； k2行车道系数； h 轴心抗压强度设计值换算系数； K x钢管混凝土承载力脱粘折减系数； K 换算长细比系数； K换算长细比修正系数； m 有初应力的钢管混凝土极限承载力计算时， 考虑偏心 率影响的系数； n桁式拱肋弦杆数； V 输送泵的额定速度； Q 管内混凝土浇注方量。 材 3 料 3. 1 钢 材 3. 1. 1钢管混凝土拱肋中的钢管宜选用质量等级为B级及以上 的碳素结构钢或低合金高强度结构钢， 其质量要求应符合现行国 家标准 碳 素 结 构 钢 GB /T 700或 低 合 金 高 强 度 结 构 钢 GB /T 1591的规定。 3 . 1 . 2 钢管可采用卷制焊接管或无缝钢管。当满足卷制要求时， 宜采用直缝焊接管。 3 . 1 . 3 钢材的主要强度指标应按表3. 1.3采用。 表3. 1 . 3钢材强度指标 钢号 厚度或直径 mm 设计值（ N / m m 2 标准值/y N / mm2抗拉、 抗压和抗弯/s 抗剪Ad Q 235 16 〜 40180105225 40 〜 100170100215 Q 345 1 6 〜 40270155325 40 〜 63260150295 Q 390 16 〜 40295170370 40 〜 63280160350 3 . 1 . 4 钢材的物理性能指标可按表3. 1.4采用。 表3. 1 . 4钢材的物理性能指标 弹性模量剪切变形模量线膨胀系数 密度泊松比 E s N /mm2G s N /mm2aAl/V k g /m3 A 2. 06X 1057. 90X 1041. 20X 10 57. 85X 1030. 30 3.2混 凝 土 3.2.1钢管混凝土拱肋的管内混凝土等级不应低于C 30， 宜为 C 40 〜 C 60o 3.2.2混凝土轴心抗压强度标准值/ A-一钢管内混凝土的截面面积（ m m 2 ; fs 一钢板 材 抗拉、 抗压和抗弯强度设计值 N / fed 一混凝土轴心抗压强度设计值 N /mm2 。 3 . 4 其 他 材 料 3 . 4 . 1吊索和系杆索的高强钢丝宜采用妁m m 或 f l m m 热镀锌 钢丝， 其强度标准值不宜低于1670N /mm2， 性能要求应符合现行 国家标准 桥梁缆索用热镀锌钢丝 GB /T 17101的规定。 3 . 4 . 2吊索和系杆索的钢绞线宜采用高强低松弛预应力镀锌或 其他防护钢绞线， 其强度标准值不宜低于1860N /mm2， 性能要求 应符合现行国家标准 预应力混凝土用钢绞线 GB /T 5224的 规定。 3.4.3吊索和系杆索的锚具及连接件的钢材应选用优质碳素结 构钢或合金结构钢， 性能要求应符合国家现行有关标准的规定。 吊索与系杆索所用防护材料不得含有对钢材有腐蚀作用的成分。 定 规 本 基 4 4.1 一 般 规 定 4 . 1 . 1本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法， 按分 项系数的设计表达式进行设计。 4.1.2钢管混凝土拱桥应按下列两类极限状态进行设计 1承载能力极限状态 对应于钢管混凝土拱或其构件达到最 大承载能力， 或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。 2正常使用极限状态 对应于钢管混凝土拱或其构件达到正 常使用或耐久性的某项限值的状态。 4.1.3钢管混凝土拱桥应按持久状况承载能力极限状态和持久 状况正常使用极限状态进行设计。 4 . 1 . 4钢管混凝土拱桥抗震设计应符合现行行业标准 城市桥梁 抗震设计规范 C J J 166或 公路桥梁抗震设计细则 J TG/T B 02 01的规定。 4.1.5钢管混凝土拱桥中钢结构和钢构件之间的连接， 包括施工 阶段管内混凝土达到设计强度前的钢管拱结构， 其承载力、 变形和 稳定性能均应按桥梁钢结构进行设计与计算， 并应符合国家现行 有关标准的规定。 4 . 1 . 6钢管混凝土拱桥设计时应根据地形地质、 交通运输条件和 其他建设条件， 确定指导性的施工方案、 主要施工步骤、 质量要求 和施工中允许的不平衡荷载， 并应明确结构体系转换的顺序及采 取的措施。 4.1.7钢管混凝土拱桥设计时应对主要施工阶段进行计算。施 工阶段的计算应包括下列内容 1拱肋构件的运输、 安装过程中的应力、 变形和稳定计算。 12 2与拱肋形成有关的附属结构的计算。 3拱肋形成过程中自身的应力、 变形和稳定计算。 4成桥过程中桥梁结构的应力、 变形和稳定计算。 4. 1 . 8 施工计算中， 应计人施工中可能出现的实际荷载， 包括架 设机具和材料、 施工人群、 桥面堆载以及风力、 温度变化影响力和 其他施工临时荷载。施工阶段结构弹性稳定特征值不应小于 4. 0。 4 . 1 . 9 钢管混凝土拱肋、 横撑、 立柱、 桥面系主梁等， 应