GB50917-2013_钢-混凝土组合桥梁设计规范_混凝土规范.pdf

UDC 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 GB 50917 - 2013 钢- 混凝土组合桥梁设计规范 Code for design of steel and concrete composite bridges 2013 - 09 - 06 发布 2014-05-01 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 钢- 混凝土组合桥梁设计规范 Code for desi gn of steel and concrete composi te b ri dge GB 50917 - 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 5月 1日 中华人民共和国国家标准 中国计划出版社 2013 北 京 中华人民共和国国家标准 钢-混凝土组合桥梁设计规范 GB 50917-2013 中国计划出版社出版 网址 www. jh p re 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 85 0mmX 1168mm 1/32 4 印张 102 千字 2014年 2 月 第 1版2014年 2 月 第 1次印刷 统一书号1580242 155 定 价 24. 00元 版 权 所 有 f t 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 中华人民共和国住房和城乡建设部公告 第144号 住 房 城 乡 建 设 部 关 于 发 布 国 家 标 准 钢-混凝土组合桥梁设计规范 的公告 现 批 准 钢-混 凝 土 组 合 桥 梁 设 计 规 范 为 国 家 标 准 ， 编号为 G B 509172013,自2014年5月1日起实施。其 中 ， 第4. 2 _ 2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9月6日 前 言 根据原建设部 关于印发〈2007年 工 程 建设标准规范制订、 修 订计划（ 第一批）的通知建 标 〔2007〕125号 ） 的 要 求 ， 本规范由 上 海 市 城 市 建 设 设 计 研 究 总 院 和 同济 大 学 会 同 有 关 单 位 调 查 研 究 ， 认真总结实践经验， 参 考 有 关 国 内 外 先 进 标 准 ， 并在广泛征求 意见的基础上， 制定本规范。 本 规 范 共 分8章 和4个 附 录 ， 主 要 内 容 包 括 总 则 ， 术语和符 号 ， 材 料 ， 基 本 规 定 ， 承载能力极限状态计算， 正常使用极限状态验 算 ， 抗剪 连接件 ， 构造要求等。 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 上 海 市 城 市 建 设 设 计 研 究 总 院 负 责 具 体 技 术 内 容 的 解 释 。 在执行过程中， 若有意见和建议请寄送上海市城市建设设计研究 总院（ 地 址 上 海 市 东 方 路3447号 ， 邮 政 编 码 200125 , 以 便 今 后 修订时参考。 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 上海市城市建设设计研究总院 同济大学 参 编 单 位 天津市市政工程设计研究院 交通运输部公路科学研究院 中国中铁二院工程集团有限责任公司 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 宏润建设集团股份有限公司 主要起草人周 良 薛 伟 辰 陆 元 春 邓 玮 琳 都 锡 龄 吕 建 鸣 彭 元 诚 彭 俊 闫 兴 非 郭 卓 明 朱敏吴勇李雪峰康莉宋建永 袁明朱玉郭建勋袁翔韩高茂 吉 伯 海 白 丽 丽 孙 天 荣 蒋 栓 主 要审 查 人 范 立 础 包 琦 玮 王 用 中 高 宗 余 程 为 和 周 志 祥 吴 冲 李 宗 平 宗 周 红 蔡 忠 明 目 次 总 、 贝I ........................................................................1 术 语 和 符 号................................................................... （2 . 1 ............................................................................ 2 2 辟.......................................................................................... 3 材 料.......................................................................（6 1 混凝土 .....................................................................................（ 6 . 2钢 材.......................................................................................... 7 1 .3普 通 钢 筋................................................................................ （ 10 1 .4预应力筋 ................................................................................ （ 11 基本规定 .....................................................................................（ 14 1 一 般 规 定.................................................................................（ 14 , 2承 载 能 力 极 限 状 态 计 算..........................................................（ 19 , 3正 常 使 用 极 限 状 态 验 算..........................................................（ 20 . 4持 久 状 况 及 短 暂 状 况 应 力 验 算.................................................（ 21 t. 5倾 覆 稳 定 计 算............................................................................（ 22 L .6疲 劳 计 算.................................................................................（ 22 承 载 能 力 极 限 状 态 计 算..........................................................（ 23 i . l抗 弯 承 载 力 计 算....................................................................... （ 23 1 .2抗 剪 承 载 力 计 算....................................................................... （ 28 i . 3整 体 稳 定 计 算............................................................................（ 29 正 常 使 用 极 限 状 态 验 算..........................................................（ 31 ; .1 一 般 规 定................................................................................ （ 31 J . 2应 力 验 算................................................................................ （ 32 5 . 3挠度验算 ................................................................................ （ 36 6 . 4局 部 稳 定 验 算............................................................................（40 7抗 剪 连 接 件....................................................................（44 7.1 一 般 规 定.................................................................................（44 7 . 2抗 剪 承 载 力 设 计 值...................................................................（44 7 . 3抗 剪 连 接 件 疲 劳 计 算..............................................................（46 7 . 4混 凝 土桥 面板 纵向抗剪计 算 .................................................（46 7 . 5抗 剪 连 接 件 的 数 量 计 算 与 布 置.................................................（49 8 构造要求 .......................................................................（52 8 . 1混 凝 土 桥 面 板............................................................................（52 8.2 钢 梁..........................................................................................（54 8 . 3抗剪连接件 ............................................................................（54 8 . 4其 他 构 造 要 求............................................................................（55 附 录A组合梁侧扭屈曲的弹性临界弯矩计算..................（56 附 录B基 于 有 效 弹 性 模 量 的 虚 拟 荷 载 法.........................（58 附 录C跨中未设置转向点的体外预应力组合梁挠度计算 方 法.......................................................................（61 附 录D开 孔 板 连 接 件 抗剪 刚度计算方 法.........................（63 本 规 范 用 词 说 明...................................................................（65 引 用 标 准 名 录.......................................................................（66 附 条 文 说 明.......................................................................（67 Contents Gen er al pr o v isio n s ..................................................................... l Ter ms an d sy mbo ls ..................................................................... 2 2. 1 T e rms ....................................................................................................... 2 2. 2 S y mb o l s .................................................................................................. 3 Mater ials ....................................................................................... 6 3. 1 C o n c re t e .................................................................................................. 6 3. 2 S t ru c t u ra l st e e l ....................................................................................... 7 3. 3 S t e e l b a r .................................................................................................10 3. 4 P re st re ssi n g t e n d o n ............................................................................ 1 1 Basic r equir emen t .....................................................................14 4. 1 Ge n e ra l re qu i re me n t ............................................................................ 14 4. 2 De si g n o f u l t i ma t e l i mi t st a t e s ...........................................................19 4. 3 C h e c k i n g o f se rvi c e a b i l i t y l i mi t st a t e s ...........................................20 4. 4 S t re ss c h e c k i n g o f p e rsi st e n t si t u a t i o n a n d t ra n si e n t si t u a t i o n .................................................................................................21 4. 5 C h e c k i n g o f o ve rt u rn i n g st a bi l i t y......................................................22 4. 6 C a l c u l a t i o n o f f a t i g u e .............................................................................22 Design o f ultimate limit states ..............................................23 5 . 1 C a l c u l a t i o n o f b e n d i n g re si st a n c e .......................................................23 5 . 2 C a l c u l a t i o n o f sh e a r re si st a n c e...........................................................28 5 . 3 C h e c k i n g o f o ve ra l l st a b i l i t y ...........................................................29 Checkin g o f ser v iceability limit states ................................31 6. 1 Ge n e ra l re qu i re me n t ............................................................................31 6. 2 C h e c k i n g o f st re ss .................................................................................32 6. 3 C h e c k i n g o f d e f l e c t i o n .......................................................................... 3 6 6. 4 C h e c k i n g o f l o c a l st a b i l i t y ............................................................... 4 0 7 Shear co n n ecto r s ........................................................................ 44 7 . 1 Ge n e ra l re qu i re me n t .......................................................................... 4 4 7 . 2 De si g n va l u e o f sh e a r re si st a n c e .................................................... 4 4 7 . 3 C a l c u l a t i o n o f f a t i g u e o f sh e a r c o n n e c t o rs.................................... 4 6 7 . 4 L o n g i t u d i n a l sh e a r re si st a n c e o f b ri d g e d e c k s ......................... 4 6 7 . 5 Qu a n t i t y a n d a rra n g e me n t o f sh e a r c o n n e c t o rs ......................... 4 9 8 Detailin g r equir emen ts .......................................................... 52 8. 1 C o n c re t e b ri d g e de c k s.......................................................................... 52 8. 2 S t e e l b e a ms .......................................................................................... 54 8. 3 S h e a r c o n n e c t o rs ............................................................................... 54 8. 4 Ot h e r d e t a i l i n g re qu i re me n t s .......................................................... 55 A ppendi x A Calculati on of elasti c cri ti cal moment of later al bucklin g o f co mpo site beams ............ 56 A ppendi x B Vi rtual load meth od b ased on effecti ve elastic mo dulus ..................................................... 58 A ppendi x C Calculati on of deflecti on of externally prestressed composi te b eams wi th out dev iato r s at midspan ............................................ 61 Apper dix D Calculatio n o f shear stiffn ess o f per fo bo n d co n n ecto r s ............................................................... 63 Explan atio n o f wo r kin g in this co de ........................................ 65 List o f quo ted stan dar ds ............................................................... 66 A dditio n Explan atio n o f pr o v isio n s ........................................ 67 1.0.1为使钢-混凝土组合桥梁的设计符合安全可靠、 适 用 耐 久 、 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 道 路 工 程 中 单 跨 跨 径 不 大 于120m的梁式 钢-混凝土组合桥梁的设计。本规范不适用于采用特种混凝土的 组合桥梁设计。 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 疲劳 计算除外） ， 按分项系数的表达式进行设计。 1. 0. 4钢-混 凝土 组合 桥梁设 计除 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- 混凝土组合梁 steel-co n cr ete co mpo site beam 由混凝土桥面板与钢梁通过抗剪连接件组合而成能整体受力 的梁。 2 .1 .2 抗剪连接件 shear co n n ecto r 用 于连接 钢 梁与 混凝 土 桥 面 板 并 承受二 者之 间 的水平剪力 ， 能抵抗二者相对滑移、 竖 向 分 离 ， 保证二者共同工作的部件。 2. 1. 3 有效宽度 effectiv e width 在 进 行 截 面 强 度 和 稳 定 计 算 时 ， 假 定 板 件 有 效 的 那 一 部 分 宽 度 。 2.1. 4 有效弹性模量 effectiv e mo dulus o f elasticity 将混凝土徐变随时 间变化引起的应力- 应变非线性关系等效 为线性关系的等效弹性模量。 2. 1. 5 材 料 强 度 标 准 值 char acter istic v alue o f mater ial str en gth 设计结构或构件时采用的材料强度的基本代表值。 2. 1. 6 材料强度设计值 design v alue o f mater ial str en gth 材料强度标准值除以材料强度分项系数后的值。 2 .1 .7 作用效应基本组合 fun damen tal co mbin atio n fo r ac tio n effects 承载 能力极限状态 设计时， 永 久作 用设 计值效应与可变作用 设计值效应 的组合。 2 .1 .8 作 用 效 应 标 准 组 合 stan dar d co mbin atio n fo r actio n effects 永久作 用标 准值 效应与主导可变作用标准值效应、 伴随可变 作用组合值效应的组合。 2 . 2符 号 2. 2. 1 材料性能 Ec 混凝土的弹性模量； 一混凝土的有效弹性模量； EP 预应力筋的弹性模量； et- 普通钢筋的弹性模量； Es- 钢材的弹性模量； Gc- 混凝土的剪切模量； Gs- 钢材的剪切模量； f c k ■ s f cA 混凝土轴心抗压强度标准值、 设 计 值 ； /tk、 /td一混凝土轴心抗拉强度标准值、 设 计 值 ； fy- 钢材屈服强度； /d-一钢材抗拉、 抗压和抗弯强度设计值； /vd- 钢材抗剪强度设计值； /ced一钢材端面承压强度设计值； f\tA、fstd一栓钉的屈服强度和抗拉强度； f s k、f sd一普通钢筋抗拉强度标准值、 设 计 值 ； /pk、 /P d一预应力筋抗拉强度标准值、 设 计 值 ； 一普通钢筋、 预应力筋抗压强度设计值。 2 . 2 . 2作用与作用效应 M 一 弯 矩 设 计 值 ； N s 一计算荷载下单个抗剪连接件承受的剪力 N l-一抗剪连接件的抗剪承载力设计值； Fd-一高强度螺栓的预拉力设计值； TP一预应力筋有效预拉力； v 一 剪 力 设 计 值 ； ac混 凝土桥面板 应力； ---钢 梁 应 力 ’ 体外预应力筋的有效应力； ffpu体外预应力筋的极限应力； ap u ,d体外预应力筋的极限应力设计值； A tT e体外预应力筋的弹性应力增量； A T p U---体外预应力筋的极限应力增量。 2 . 3几何参数 Ac混凝土桥面板的截面面积； As钢梁 的截面面积； A。混凝土桥面板与钢梁组成截面的换算面积； 钢梁受压区的截面面积； Ap体外预应力筋的截面面积； Ar 混凝土桥面板内纵向钢筋的截面面积； Ar t 负弯矩区混凝土桥面板有效宽度范围内的纵向钢筋截 面 面 积 ； Aw栓钉的栓杆截面面积； H组合 梁截 面高 度； L组合 梁计 算跨 度； h 组合梁截面换算截面惯性矩； bc混凝土桥面板的有效宽度； h钢梁 截面 高度 ； ho钢梁腹板计算高度； hcl混凝土桥面板的厚度； h。混凝土桥面板的承托高度； U栓 钉纵 向间 距 ； n r-----个剪跨区的抗剪连接件数目； 每个剪跨区段内抗剪连接件的数目； 、 混凝土桥面板受压区截面形心至钢梁受拉区截面形心 的距离； 2钢梁受压区截面形心至钢梁受拉区截面形心的距离； 3体 外 预 应 力 筋 的 截 面 形 心 至 钢 梁 受 拉 区 截 面 形 心 的 距 离 ； 3 4混凝土桥面板内纵向钢筋的截面形心至钢梁受拉区截 面形心的距离； yc混凝士桥面板顶至组合梁弹性中和轴的距离； 钢梁下翼缘至组合梁弹性中和轴的距离。 4计算系数及其他 n0钢与混凝土的弹性模量比； n L钢与混凝土的有效弹性模量比。 3材 料 3 . 1混 凝 土 3.1.1混 凝 土 强 度 等 级 应 按 边 长 为150mm立 方 体 试 件 的 抗 压 强 度标准值确 定。 3 . 1 . 2 钢- 混凝土组合梁的主要受力构件中混凝土强度等级应符 合 下 列 规 定 1钢 筋混 凝土构 件不应低于C30， 且 不 宜 大 于C60。 2预 应力混凝土构 件不应低于C40。 3 . 1 . 3 混 凝 土 轴 心 抗 压 强 度 标 准 值 / 和 轴 心 抗 拉 强 度 标 准 值 / tk应 按 表3. 1.3采 用 。 3.1. 4混 凝 土 轴 心 抗 压 强 度 设 计 值 / 和 轴 心 抗 拉 强 度 设 计 值 / td应 按 表3. 1.4采 用 。 3.1. 5混 凝 土 受压 或受 拉 时的 弹 性 模量艮 应 按 表3. 1. 5采 用 。 表 3 . 1 . 5 混 凝 土 的 弹 性 模 量 （ MP a 混凝土 强度等级 C30C35C40C45C50C55C60 Ec3. 00X104 3. 15X1043. 25X10* 3. 35X104 3. 45X1043. 55X104 3. 60X104 注 当 采 用 引 气 剂 及 较 髙 砂 率 的 泵 送 混 凝 土 且 无 实 测 数 据 时 ， 表 中 C50〜 C60的 Ec值 应 乘 以 折 减 系 数 0. 95。 3.1. 6混 凝 土 的 剪 切 模 量 可 按 本 规 范 表3. 1. 5数 值 的0. 4倍 采 用 ， 混 凝 土 的 泊 松 比w可 采 用0. 2,混凝土的 温度线膨 胀系数 可取为 1X10_5/X 。 3 . 2 钢 材 3. 2.1钢-混凝土组合梁的钢结构应根据结构形式、 受力 特点、 连 接方式及所处环境条件合理选用钢材的牌号和质量等级。 3 . 2 . 2 钢 - 混 凝 土 组 合 梁 的 钢 材 可 采 用Q235钢 、Q345钢 、Q390 钢 和Q420钢 ， 其 质 量 应 分 别 符 合 现 行 国 家 标 准 碳 素 结 构 钢 G B/T 700和 低合金高强度结构钢GB/T 1591的规定。钢材强 度 设 计 值 应 按 表3. 2. 2采 用 。 表 3. 2. 2钢 材 的 强 度 设 计 值 （ MP a 钢材 抗 拉 、 抗压 和抗弯 /d 抗剪 f yA 端面承压 刨 平 顶 紧 ） y *ce d 牌号 厚 度或 直径 mm 16190110280 Q235 钢16 〜 40180105270 40 〜 100170100255 16275160415 Q345 钢1640270155400 40〜 63260150390 续 表3.2.2 钢 材 抗 拉 、 抗压 和抗弯 U 抗剪 /v d 端面承压 刨 平 顶 紧 ） f etd 牌号 厚 度 或 直 径 mm Q345 钢 63 〜 80250145375 80 〜 100245140365 Q390 钢 16310180465 16 〜 40295170445 40 〜 63280160420 63 〜 100265150395 Q420 钢 16335195505 16 〜 40320185480 40 〜 63305175455 63 〜 100290165430 注 表中厚度系指计算点的钢材厚度， 对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较 厚板件的厚度。 3. 2. 3设 计 使 用 年 限 为100年的钢- 混凝土组合梁宜采用桥梁用 结 构 钢 ， 其 质 量 应 符 合 现 行 国 家 标 准 桥 梁 用 结 构 钢 GB/T 714 的 规定。钢 材 强 度 设 计值 应 按 表3. 2. 3采 用 。 表3 .2 .3钢 材 的 强 度 设 计 值（ MP a 钢 材 抗 拉 、 抗压 和抗弯 h 抗剪 /v d 端面承压 刨平顶紧） f ced 牌号 厚度或直径 mm Q235q 钢 50185105275 50 〜 100180100270 Q345q钢 50275155410 50 〜 100265150395 续 表3. 2.3 钢 材 抗拉 、 抗压 和抗弯 /a 抗剪 /v d 端面承压 刨平顶紧） y “ced 牌号 厚度或直径 mm Q370q 钢 400 3. 2. 7钢 材 的 物理 性能