中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004 2
3.5.8 安装板式橡胶支座时,应保证其上下表面与梁底面及墩台支承垫石顶面平整密贴、传力均匀,不得有脱空的橡胶支座。
当板式橡胶支座设置于大于某一规定坡度上时,应在支座表面与梁底之间采取措施,使支座上、下传力面保持水平。
弯、坡、斜、宽桥梁宜选用圆形板式橡胶支座。公路桥涵不宜使用带球冠的板式橡胶支座或坡形的板式橡胶支座。
墩台构造应满足更换支座的要求。
3.6 桥面铺装、排水和防水层
3.6.1 桥面铺装的结构型式宜与所在位置的公路路面相协调。桥面铺装应有完善的桥面防水、排水系统。
高速公路和一级公路上特大桥、大桥的桥面铺装宜采用沥青混凝土桥面铺装。
3.6.2 桥面铺装应设防水层。
圬工桥台背面及拱桥拱圈与填料间应设置防水层,并设盲沟排水。
3.6.3 高速公路、一级公路上桥梁的沥青混凝土桥面铺装层厚度不宜小于 70mm ;二级及二级以下公路桥梁的沥青混凝土桥面铺装层厚度不宜小于 50mm 。
沥青混凝土桥面铺装尚应符合现行《公路沥青路面设计规范》的有关规定。
3.6.4 水泥混凝土桥面铺装面层(不含整平层和垫层)的厚度不宜小于 80mm ,混凝土强度等级不应低于 C40 。
水泥混凝土桥面铺装层内应配置钢筋网。钢筋直径不应小于 8mm ,间距不宜大于 100mm 。
水泥混凝土桥面铺装尚应符合《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40)的有关规定。
3.6.5 正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装结构应根据桥梁纵面线形、桥梁结构受力状态、桥面系的实际情况、当地气象与环境条件、铺装材料的性能等综合研究选用。
3.6.6 桥面伸缩装置应保证能自由伸缩,并使车辆平稳通过。伸缩装置应具有良好的密水性和排水性,并应便于检查和清除沟槽的污物。
特大桥和大桥宜使用模数式伸缩装置,其钢梁高度应按计算确定,但不应小于 70mm ,并应具有强力的锚固系统。
3.6.7 桥面应设排水设施。跨越公路、铁路、通航河流的桥梁,桥面排水宜通过设在桥梁墩台处的竖向排水管排入地面排水设施中。
3.7 养护及其他附属设施
3.7.1 特大、大桥上部构造宜设置检查平台、通道、扶梯、箱内照明、人口井盖等专门供检查和养护用的设施,保证工作人员的正常工作和安全。条件许可时,特大、大桥应设置检修通道。
特大桥和大桥的墩台宜根据需要设置测量标志,测量标志的设置应符合有关标准的规定。
3.7.2 跨越河流或海湾的特大、大、中桥宜设置水尺或标志,较高墩台宜设围栏、扶梯等。
3.7.3 斜拉桥和悬索桥的桥塔必须设置避雷设施。
3.7.4 特大、大、中桥可视需要设防火、照明和导航设备以及养护工房、库房和守卫房等,必要时可设置紧急电话。
4 作用
4.1 作用分类、代表值和作用效应组合
4.1.1 公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三类,规定于表 4.1.1 。
4.1.2 公路桥涵设计时,对不同的作用应采用不同的代表值。
1 永久作用应采用标准值作为代表值。
2 可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。承载能力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值作为可变作用的代表值。正常使用极限状态按短期效应(频遇)组合设计时,应采用频遇值作为可变作用的代表值;按长期效应(准永久)组合设计时,应采用准永久值作为可变作用的代表值。
3 偶然作用取其标准值作为代表值。
4.1.3 作用的代表值按下列规定取用:
1 永久作用的标准值,对结构自重(包括结构附加重力),可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计算确定。
2 可变作用的标准值应按本规范有关章节中的规定采用。
可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数ψ1。可变作用准永久值为可变作用标准值乘以准永久值系数ψ2。
3 偶然作用应根据调查、试验资料,结合工程经验确定其标准值。
4.1.4 作用的设计值规定为作用的标准值乘以相应的作用分项系数。
4.1.5 公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用,按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合,取其最不利效应组合进行设计:
1 只有在结构上可能同时出现的作用,才进行其效应的组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时,则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。
2 当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时,该作用不应参与组合。实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用,按表 4.1.5 规定不考虑其作用效应的组合。
3 施工阶段作用效应的组合,应按计算需要及结构所处条件而定,结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。组合式桥梁,当把底梁作为施工支撑时,作用效应宜分两个阶段组合,底梁受荷为第一个阶段,组合梁受荷为第二个阶段。
4 多个偶然作用不同时参与组合。
4.1.6 公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时,应采用以下两种作用效应组合:
1 基本组合。永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合,其效应组合表达式为:
式中 Sud--承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值;
γO--结构重要性系数,按本规范表 1.0.9 规定的结构设计安全等级采用,对应 于设计安全等级一级、二级和三级分别取 1.1 、 1.0 和 0.9 ;
γGi--第i个永久作用效应的分项系数,应按表 4.1.6 的规定采用;
SGik、 SGid--第i个永久作用效应的标准值和设计值;
γQ1--汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取γQ1=1.4 。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专为承受某作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值;计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载,其分项系数也与汽车荷载取同值;
SQ1K、 SQ1d--汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的标准值和设计值;
γQj--在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)、风荷载外的 其他第j个可变作用效应的分项系数,取γQj=1.4 ,但风荷载的分项系数 取γQj=1.1 ;
SQjK、 SQjd--在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应的标准值和设计值;
ψc--在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他可变 作用效应的组合系数,当永久作用与汽车荷载和人群荷载(或其他一种可变作用)组合时,人群荷载(或其他一种可变作用)的组合系数取ψc=0.80 ;当除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力)外尚有两种其他可变作用参与组合时,其组合系数取ψc=0.70 ;尚有三种可变作用参与组合时,其组合系数取ψc=0.60 ;尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时,取ψc=0.50 。
设计弯桥时,当离心力与制动力同时参与组合时,制动力标准值或设计值按 70%取用。
2 偶然组合。永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取 1.0 ;与偶然作用同时出现的可变作用,可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行《公路工程抗震设计规范》规定采用。
注:本表编号 1 中,当钢桥采用钢桥面板时,永久作用效应分项系数取 1.1 当采用混凝土桥面板时,取 1.2 。
4.1.7 公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时,应根据不同的设计要求,采用以下两种效应组合:
1 作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合,其效应组合表达式为:
式中 Ssd--作用短期效应组合设计值;
ψ1j第 j 个可变作用效应的频遇值系数,汽车荷载(不计冲击力)ψ1=0.7 ,人群荷载ψ1=1.0 ,风荷载ψ1=0.75 ,温度梯度作用ψ1=0.8 ,其他作用ψ1=1.0 ;
ψ1jSQjk=第j个可变作用效应的频遇值。
2 作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合,其效应组合表达式为:
式中 Sld--作用长期效应组合设计值;
ψ2j--第 j 个可变作用效应的准永久值系数,汽车荷载(不计冲击力)ψ2=0.4 ,人群荷载ψ2=0.4 ,风荷载ψ2=0.75 ,温度梯度作用ψ2=0.8 ,其他作用ψ2=1.0 ;
ψ2j SQjK--第 j 个可变作用效应的准永久值。
4.1.8 结构构件当需进行弹性阶段截面应力计算时,除特别指明外,各作用效应的分项系数及组合系数应取为 1.0 ,各项应力限值应按各设计规范规定采用。
4.1.9 验算结构的抗倾覆、滑动稳定时,稳定系数、各作用的分项系数及摩擦系数,应根据不同结构按各有关桥涵设计规范的规定确定,支座的摩擦系数可按本规范表 4.3.11 规定采用。
4.1.10 构件在吊装、运输时,构件重力应乘以动力系数 1.2 或 0.85 ,并可视构件具体情况作适当增减。
4.2 永久作用
4.2.1 结构自重及桥面铺装、附属设备等附加重力均属结构重力,结构重力标准值可按表 4.2.1 所列常用材料的重力密度计算。
4.2.2 预加力在结构进行正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算时,应作为永久作用计算其主效应和次效应,并计入相应阶段的预应力损失,但不计由于预加力偏心距增大引起的附加效应。在结构进行承载能力极限状态设计时,预加力不作为作用,而将预应力钢筋作为结构抗力的-一部分,但在连续梁等超静定结构中,仍需考虑预加力引起的次效应。
4.2.3 土的重力及土侧压力可按下列规定计算:
1 静土压力的标准值可按下列公式计算:
式中 ej--任一高度 h 处的静土压力强度 (kN/m2);
ε--压实土的静土压力系数;
γ--土的重力密度 (KN/m3);
φ--土的内摩擦角 (°);
h--填土顶面至任一点的高度 (m);
H--填土顶面至基底高度 (m);
Ej- 高度 H 范围内单位宽度的静土压力标准值 (kN/m)。
在计算倾覆和滑动稳定时,墩、台、挡土墙前侧地面以下不受冲刷部分土的侧压力可按静土压力计算。
2 主动土压力的标准值可按下列公式计算 (图 4.2.3-1):
1)当土层特性无变化且无汽车荷载时,作用在桥台、挡土墙前后的主动土压力标准值可按下式计算:
式中 E--主动土压力标准值 (kN);
γ--土的重力密度 (kN/m3);
B--桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度 (m);
H--计算土层高度 (m);
β--填土表面与水平面的夹角,当计算台后或墙后的主动土压力时,β按图 4.2.3-1(a)取正值;当计算台前或墙前主动土压力时,β按图 4.2.3-1(b)取负值;
α--桥台或挡土墙背与竖直面的夹角,俯墙背(如图 4.2.3-1)时为正值,反之为负值;
δ--台背或墙背与填土间的摩擦角,可取δ=φ/2。
主动土压力的着力点自计算土层底面算起,C=H/3。
2)当土层特性无变化但有汽车荷载作用时,作用在桥台、挡土墙后的主动土压力标准
值在β=0°时可按下式计算:
式中 h--汽车荷载的等代均布土层厚度( m )。
主动土压力的着力点自计算土层底面算起, 。
3)当 β=0°时,破坏棱体破裂面与竖直线间夹角θ的正切值可按下式计算:
式中ω=a+δ+φ 。
3 当土层特性有变化或受水位影响时,宜分层计算土的侧压力。
4 土的重力密度和内摩擦角应根据调查或试验确定,当无实际资料时,可按照本规范表 4.2.1 和现行的《公路桥涵地基与基础设计规范》采用。
5 承受土侧压力的柱式墩台,作用在柱上的土压力计算宽度,可按下列规定采用 (图 4.2.3-2):
1)当ιi≤D时,作用在每根柱上的土压力计算宽度可按下式计算:
式中 b--土压力计算宽度 (m);
D--柱的直径或宽度 (m);
ιi--柱间净距 (m);
n--柱数。
2)当ιi>D 时,应根据柱的直径或宽度来考虑柱间空隙的折减。
当 D≤1.0m 时,作用在每一柱上的土压力计算宽度可按下式计算:
当 D >1.0m 时,作用在每一柱上的土压力计算宽度可按下式计算:
6 压实填土重力的竖向和水平压力强度标准值可按下式计算:
式中 γ--土的重力密度 (kN/m3);
h--计算截面至路面顶的高度 (m);
λ--侧压系数。
4.2.4 水的浮力可按下列规定采用:
1 基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台,当验算稳定时,应考虑设计水位的浮力;当验算地基应力时,可仅考虑低水位的浮力,或不考虑水的浮力。
2 基础嵌入不透水性地基的桥梁墩台不考虑水的浮力。
3 作用在桩基承台底面的浮力,应考虑全部底面积。对桩嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者,不应考虑桩的浮力,在计算承台底面浮力时应扣除桩的截面面积。
4 当不能确定地基是否透水时,应以透水或不透水两种情况与其他作用组合,取其最不利者。
4.2.5 混凝土收缩及徐变作用可按下述规定取用:
1 外部超静定的混凝土结构、钢和混凝土的组合结构等应考虑混凝土收缩及徐变的作用。
2 混凝土的收缩应变和徐变系数可按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62)的规定计算。
3 混凝土徐变的计算,可假定徐变与混凝土应力呈线性关系。
4 计算圬工拱圈的收缩作用效应时,如考虑徐变影响,作用效应可乘以 0.45 折减系数。
4.2.6 超静定结构当考虑由于地基压密等引起的长期变形影响时,应根据最终位移量计算构件的效应。
4.3 可变作用
4.3.1 公路桥涵设计时,汽车荷载的计算图式、荷载等级及其标准值、加载方法和纵横向折减等应符合下列规定:
1 汽车荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级两个等级。
2 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。
桥梁结构的整体计算采用车道荷载;桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。
3 各级公路桥涵设计的汽车荷载等级应符合表 4.3.1-1 的规定。
二级公路为干线公路且重型车辆多时,其桥涵的设计可采用公路-Ⅰ级汽车荷载。
四级公路上重型车辆少时,其桥涵设计所采用的公路-Ⅱ级车道荷载的效应可乘以 0.8 的折减系数,车辆荷载的效应可乘以 0.7 的折减系数。
4 车道荷载的计算图式见图 4.3.1-1 。
1)公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为 qK=10.5kN/m ;集中荷载标准值按以下规定选取:桥梁计算跨径小于或等于5m时, PK=180kN ;桥梁计算跨径等于或大于50m时, PK=360kN ;桥梁计算跨径在 5m~50m 之间时,PK值采用直线内插求得。计算剪力效应时,上述集中荷载标准值PK应乘以 1.2 的系数。
2)公路-Ⅱ级车道荷载的均布荷载标准值qK和集中荷载标准值PK按公路-Ⅰ级车道荷载的 0.75 倍采用。
3)车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上;集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。
5 车辆荷载的立面、平面尺寸见图 4.3.1-2 ,主要技术指标规定于表 4.3.1-2 。
公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。
6 车道荷载横向分布系数应按设计车道数如图 4.3.1.3 布置车辆荷载进行计算。
7 桥涵设计车道数应符合表 4.3.1.3 的规定。多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减。当桥涵设计车道数等于或大于 2 时,由汽车荷载产生的效应应按表 4.3.1.4 规定的多车道折减系数进行折减,但折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应。
8 大跨径桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减。
当桥梁计算跨径大于150m时,应按表 4.3.1-5 规定的纵向折减系数进行折减。当为多跨连续结构时,整个结构应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。
4.3.2 汽车荷载冲击力应按下列规定计算:
1 钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台,应计算汽车的冲击作用。
2 填料厚度 (包括路面厚度)等于或大于 0.5m 的拱桥、涵洞以及重力式墩台不计冲击力。
3 支座的冲击力,按相应的桥梁取用。
4 汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。
5 中击系数μ可按下式计算:
式中 f--结构基频 (HZ)。
6 汽车荷载的局部加载及在 T 梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用 1.3 。
4.3.3 汽车荷载离心力可按下列规定计算:
1 当弯道桥的曲线半径等于或小于 250m 时,应计算汽车荷载引起的离心力。汽车荷载离心力标准值为按本规范第 4.3.1 条规定的车辆荷载 (不计冲击力)标准值乘以离心力系数 C 计算。离心力系数按下式计算:
式中 V--设计速度 (km/h),应按桥梁所在路线设计速度采用;
R--曲线半径 (m)。
2 计算多车道桥梁的汽车荷载离心力时,车辆荷载标准值应乘以本规范表 4.3.1-4 规定的横向折减系数。
3 离心力的着力点在桥面以上 1.2m 处 (为计算简便也可移至桥面上,不计由此引起的作用效应)。
4.3.4 汽车荷载引起的土压力采用车辆荷载加载,并可按下列规定计算:
1 车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力,可按下式换算成等代均布土层厚度 h(m)计算:
式中 γ--土的重力密度 (kN/m3);
∑G--布置在B×ι0面积内的车轮的总重力 (KN),计算挡土墙的土压力时,车辆荷 载应按本规范图 4.3.1-3 规定作横向布置,车辆外侧车轮中线距路面边缘 0.5m ,计算中当涉及多车道加载时,车轮总重力应按本规范第 4.3.1 条规定进行折减;
ι0--桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度 (m),对于墙顶以上有填土的路堤式挡 土墙,ι0为破坏棱体范围内的路基宽度部分;
B--桥台横向全宽或挡土墙的计算长度 (m)。
挡土墙的计算长度可按下列公式计算,但不应超过挡土墙分段长度:
当挡土墙分段长度小于 13m 时,B取分段长度,并在该长度内按不利情况布置轮重。
式中 H--挡土墙高度 (m),对墙顶以上有填土的挡土墙,为两倍墙顶填土厚度加墙高。
2 计算涵洞顶上车辆荷载引起的竖向土压力时,车轮按其着地面积的边缘向下作 300°角分布。当几个车轮的压力扩散线相重叠时,扩散面积以最外边的扩散线为准。
4.3.5 人群荷载标准值应按下列规定采用:
1 当桥梁计算跨径小于或等于 50m 时,人群荷载标准值为 3.0kN/m2;当桥梁计算跨径等于或大于 150m 时,人群荷载标准值为 2.5kN/m2;当桥梁计算跨径在 50m~150m 之间时,可由线性内插得到人群荷载标准值。对跨径不等的连续结构,以最大计算跨径为准。
城镇郊区行人密集地区的公路桥梁,人群荷载标准值取上述规定值的重 1.15 倍。
专用人行桥梁,人群荷载标准值为 3.5kN/m2。
2 人群荷载在横向应布置在人行道的净宽度内,在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内。
3 人行道板 (局部构件)可以一块板为单元,按标准值 4.0kN/m2的均布荷载计算。
4 计算人行道栏杆时,作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取 0.75kN/m2;作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取 1.0KN/m 。
4.3.6 汽车荷载制动力可按下列规定计算和分配:
1 汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载(不计冲击力)计算,并应按本规范表 4.3.1-5 的规定,以使桥梁墩台产生最不利纵向力的加载长度进行纵向折减。
一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按本规范第 4.3.1 条规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的 10%计算,但公路-Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于 165kN ;公路-Ⅱ级汽车荷载的制动力标准值不得小于 90kN 。同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍;同向行驶三车道为一个设计车道的 2.34 倍;同向行驶四车道为一个设计车道的 2.68 倍。
2 制动力的着力点在桥面以上 1.2m 处,计算墩台时,可移至支座铰中心或支座底座面上。计算刚构桥、拱桥时,制动力的着力点可移至桥面上,但不计因此而产生的竖向力和力矩。
3 设有板式橡胶支座的简支梁、连续桥面简支梁或连续梁排架式柔性墩台,应根据支座与墩台的抗推刚度的刚度集成情况分配和传递制动力。
设有板式橡胶支座的简支梁刚性墩台,按单跨两端的板式橡胶支座的抗推刚度分配制动力。
4 设有固定支座、活动支座 (滚动或摆动支座、聚四氟乙烯板支座)的刚性墩台传递的制动力,按表 4.3.6 的规定采用。每个活动支座传递的制动力,其值不应大于其摩阻力,当大于摩阻力时,按摩阻力计算。
注:固定支座按T4计算,活动支座按 0.30T5(聚四氟乙烯板支座)计算或 0.25T5(滚动或摆动支座)计算,T4和T5分别为与固定支座或活动支座相应的单跨跨径的制动力,桥墩承受的制动力为上述固定支座与活动支座传递的制动力之和。
4.3.7 风荷载标准值可按下列规定计算:
1 横桥向风荷载假定水平地垂直作用于桥梁各部分迎风面积的形心上,其标准值可按下式计算:
式中 Fwh--横桥向风荷载标准值 (kN);
W0--基本风压 (kN/m2),全国各主要气象台站 10 年、 50 年、 100 年一遇的基本风压可按附表 A 的有关数据经实地核实后采用;
Wd--设计基准风压 (kN/m2);
Awh--横向迎风面积 (m2),按桥跨结构各部分的实际尺寸计算;
V10--桥梁所在地区的设计基本风速 (m/s),系按平坦空旷地面,离地面 10m 高,重现期为 100 年 10min 平均最大风速计算确定;当桥梁所在地区缺乏风速 观测资料时, V10可按附录 A "全国基本风速图及全国各气象台站基本风速和基本风压值"的有关数据并经实地调查核实后采用;
Vd--高度 Z 处的设计基准风速 (m/s);
Z--距地面或水面的高度 (m);
γ--空气重力密度 (kN/m3);
k0--设计风速重现期换算系数,对于单孔跨径指标为特大桥和大桥的桥梁,k0=1.0 ,对其他桥梁,k0=0.90 ;对施工架设期桥梁,k0=0.75 ;当桥梁位于台风多发地区时,可根据实际情况适度提高k0值;
k3--地形、地理条件系数,按表 4.3.7-1 取用;
k5--阵风风速系数,对 A 、 B 类地表k5=1.38 ,对 C 、 D 类地表k5=1.70 。 A 、 B 、 C 、 D 地表类别对应的地表状况见表 4.3.7-2 ;
k2--考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数,可按表 4.3.7-3 取用;位于山间盆地、谷地或峡谷、山口等特殊场合的桥梁上、下部结构的风速高度变化修正系数 A :按 B 类地表类别取值;
k1--风载阻力系数,见表 4.3.7-4-4.3.7-6 ;
g--重力加速度, g=9.81m/s2。
风载阻力系数应按下列规定确定 :
1) 普通实腹桥梁上部结构的风载阻力系数可按下式计算:
式中 B--桥梁宽度 (m);
H--梁高 (m)。
2) 桁架桥上部结构的风载阻力系数k1规定见表 4.3.7-4 。上部结构为两片或两片以上桁架时,所有迎风桁架的风载阻力系数均取ηk1,η为遮挡系数,按表 4.3.7-5 采用;桥面系构造的风载阻力系数取k1=1.3 。
注:( 1 )实面积比 = 桁架净面积 / 桁架轮廓面积;
( 2 )表中圆柱直径 D 以 m 计,基本风压以 KN/m2计。
注:间距比 = 两桁架中心距/迎风桁架高度。
3)桥墩或桥塔的风载阻力系数k1可依据桥墩或桥塔的断面形状、尺寸比及高宽比值的不同由表 4.3.7-6 查得。表中没有包括的断面,其k1值宜由风洞试验确定。
2 桥梁顺桥向可不计桥面系及上承式梁所受的风荷载,下承式桁架顺桥向风荷载标准值按其横桥向风压的40%乘以桁架迎风面积计算。
桥墩上的顺桥向风荷载标准值可按横桥向风压的70%乘以桥墩迎风面积计算。
悬索桥、斜拉桥桥塔上的顺桥向风荷载标准值可按横桥向风压乘以迎风面积计算。
桥台可不计算纵、横向风荷载。
上部构造传至墩台的顺桥向风荷载,其在支座的着力点及墩台上的分配,可根据上部构造的支座条件,按本规范第 4.3.6 条汽车制动力的规定处理。
注: (1)上部结构架设后,应按高度比为 40 计算k1值;
(2)对于带有圆弧角的矩形桥墩,其风载阻力系数应从表中查得k1值后,再乘以折减系数 或 0.5 ,取其二者之较大值,在此r为圆弧角的半径;
(3)对于沿桥墩高度有锥度变化的情形k1,值应按桥墩高度分段计算,每段的t及b取各该段的平均值,高度比则应以桥墩总高度对每段的平均宽度之比计之;
(4)对于带三角尖端的桥墩,其k1值应按包括该桥墩处边缘的矩形截面计算。
3 对风敏感且可能以风荷载控制设计的桥梁,应考虑桥梁在风荷载作用下的静力和动力失稳,必要时应通过风洞试验验证,同时可采取适当的风致振动控制措施。
4.3.8 作用在桥墩上的流水压力标准值可按下式计算:
式中 Fw- 流水压力标准值 (kN);
γ--水的重力密度 (kN/m3);
V--设计流速 (m/s);
A--桥墩阻水面积 (m2),计算至一般冲刷线处;
g--重力加速度, g=9.81(m/s2);
K--桥墩形状系数,见表 4.3.8 。
流水压力合力的着力点,假定在设计水位线以下 0.3 倍水深处。
4.3.9 对具有竖向前棱的桥墩,冰压力可按下述规定取用:
1 冰对桩或墩产生的冰压力标准值可按下式计算:
式中 Fi--冰压力标准值 (kN);
m--桩或墩迎冰面形状系数,可按表 4.3.9-1 取用;
Ct--冰温系数,可按表 4.3.9-2 取用;
b -桩或墩迎冰面投影宽度 (m);
t--计算冰厚 (m),可取实际调查的最大冰厚;
Rik--冰的抗压强度标准值 (kN/m2),可取当地冰温0℃ 时的冰抗压强度;当缺乏 实测资料时,对海冰可取Rik =750kN/m2;对河冰,流冰开始时Rik= 750kN/m2,最高流冰水位时可取Rik=450kN/m2。
注: (1)表列冰温系数可直线内插;
(2)对海冰,冰温取结冰期最低冰温;对河冰,取解冻期最低冰温。
当冰块流向桥轴线的角度 φ≤80°时,桥墩竖向边缘的冰荷载应乘以 sinφ 予以折减。 冰压力合力作用在计算结冰水位以下 0.3 倍冰厚处。
2 当流冰范围内桥墩有倾斜表面时,冰压力应分解为水平分力和竖向分力。
式中 Fxi--冰压力的水平分力 (kN);
Fzi--冰压力的垂直分力 (kN);
β--桥墩倾斜的棱边与水平线的夹角 (°);
Rbk--冰的抗弯强度标准值 (kN/m2),取 Rbk=0.7Rik;
m0--系数, m0=0.2b/t ,但不小于 1.0 。
3 建筑物受冰作用的部位宜采用实体结构。对于具有强烈流冰的河流中的桥墩、柱,其迎冰面宜做成圆弧形、多边形或尖角,并做成 3: 1~10: 1(竖:横)的斜度,在受冰作用的部位宜缩小其迎冰面投影宽度。
对流冰期的设计高水位以上 0.5m 到设计低水位以下 1.0m 的部位宜采取抗冻性混凝土或花岗岩镶面或包钢板等防护措施。同时,对建筑物附近的冰体采取适宜的使冰体减小对结构物作用力的措施。
4.3.10 计算温度作用时的材料线膨胀系数及作用标准值可按下列规定取用:
1 桥梁结构当要考虑温度作用时,应根据当地具体情况、结构物使用的材料和施工条件等因素计算由温度作用引起的结构效应。各种结构的线膨胀系数规定见表 4.3.10-1 。
2 计算桥梁结构因均匀温度作用引起外加变形或约束变形时,应从受到约束时的结构温度开始,考虑最高和最低有效温度的作用效应。如缺乏实际调查资料,公路混凝土结构和钢结构的最高和最低有效温度标准值可按表 4.3.10-2 取用。
注: (1)全国气温分区见附录 B 。
(2)表中括弧内数值适用于昆明、南宁、广州、福州地区。
3 计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时,可采用图 4.3.10 所示的竖向温度梯度曲线,其桥面板表面的最高温度 T1,规定见表 4.3.10-3 。对混凝土结构,当梁高 H 小于 400mm 时,图中 A=H-100 ( mm )梁高 H 等于或大于 400mm 时, A=300mm 。对带混凝土桥面板的钢结构, A=300mm ,图 4.3.10 中的 t 为混凝土桥面板的厚度 (mm)。
混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日照反温差为正温差乘以 -0.5 。
4 计算圬工拱圈考虑徐变影响引起的温差作用效应时,计算的温差效应应乘以 0.7 的折减系数。
4. 3.11 支座摩阻力标准值可按下式计算:
式中 w--作用于活动支座上由上部结构重力产生的效应;
μ--支座的摩擦系数,无实测数据时可按表 4.3.11 取用。
4.4 偶然作用
4.4.1 地震作用
地震动峰值加速度等于0.10g、0.15g、0.20g、0.30g地区的公路桥涵,应进行抗震设计。地震动峰值加速度大于或等于0.40g地区的公路桥涵,应进行专门的抗震研究和设计。地震动峰值加速度小于或等于0.05g地区的公路桥涵,除有特殊要求者外,可采用简易设防。做过地震小区划的地区,应按主管部门审批后的地震动参数进行抗震设计。
公路桥梁地震作用的计算及结构的设计,应符合现行《公路工程抗震设计规范》的规定。
4.4.2 位于通航河流或有漂流物的河流中的桥梁墩台,设计时应考虑船舶或漂流物的撞击作用,其撞击作用标准值可按下列规定采用或计算:
1 当缺乏实际调查资料时,内河上船舶撞击作用的标准值可按表4.4.2-1采用。
四、五、六、七级航道内的钢筋混凝土桩墩,顺桥向撞击作用可按表4.4.2-1所列数值的50%考虑。
2 当缺乏实际调查资料时,海轮撞击作用的标准值可按表4.4.2-2采用。
3 可能遭受大型船舶撞击作用的桥墩,应根据桥墩的自身抗撞击能力、桥墩的位置和外形、水流流速、水位变化、通航船舶类型和碰撞速度等因素作桥墩防撞设施的设计。当设有与墩台分开的防撞击的防护结构时,桥墩可不计船舶的撞击作用。
4 漂流物横桥向撞击力标准值可按下式计算:
式中W--漂流物重力(kN),应根据河流中漂流物情况,按实际调查确定;
V--水流速度(m/s);
T--撞击时间(s),应根据实际资料估计,在无实际资料时,可用1s;
g--重力加速度,g=9.81(m/s2)。
5 内河船舶的撞击作用点,假定为计算通航水位线以上2m的桥墩宽度或长度的中点。海轮船舶撞击作用点需视实际情况而定。漂流物的撞击作用点假定在计算通航水位线上桥墩宽度的中点。
4.4.3 桥梁结构必要时可考虑汽车的撞击作用。汽车撞击力标准值在车辆行驶方向取1000kN,在车辆行驶垂直方向取500kN ,两个方向的撞击力不同时考虑,撞击力作用于行车道以上1.2m处,直接分布于撞击涉及的构件上。
对于设有防撞设施的结构构件,可视防撞设施的防撞能力,对汽车撞击力标准值予以折减,但折减后的汽车撞击力标准值不应低于上述规定值的1/6。
4.4.4 高速公路上桥梁的防撞护栏应按现行《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》有关规定执行。
附录A 全国基本风速图及全国各气象台站基本风速和基本风压值
A.0.1 全国各气象台站的基本风速和基本风压值见附表A。
A.0.2 全国百年一遇基本风速分布图件附图A。
附录B 全国气温分布图
本标准用词说明
对执行规范条文严格程度的用词,采用以下写法:
1.表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用"必须";反面词采用"严禁"。
2.表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用"应";反面词采用"不应"或"不得"。
3.表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:
正面词采用"宜";反面词采用"不宜"。
表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用"可"。