8.《千米级公铁两用斜拉桥设计规范》.docx

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8.《千米级公铁两用斜拉桥设计规范》.docx

斜拉桥设计文件应明确施工期施工控制以及运营期养护维修的要求。

桥梁构件应具备良好的耐久性,钢结构应根据设计使用年限和使用环境选择合适的材质及涂装体系,涂装要求应符合Q/CR 749.1的规定。混凝土结构的耐久性设计应符合TB 10005规定。

基础设置应避开活动断层、滑坡,宜避开挤压破碎带、石灰岩溶洞、人为坑洞等不良地质。

宜采用具有综合技术优势的新材料、新结构、新工艺、新装备,提升工程品质。

GB/T 14685-2022 建设用卵石、碎石.pdf未尽事宜尚应符合国家和行业现行有关标准、规范的规定。

斜拉桥的孔跨布置应考虑通航、防洪要求,宜采用双塔、多塔结构型式,边跨应设置辅助墩。

斜拉桥宜按照恒载平衡的设计原则确定边中跨跨径比例。

对于整体节段焊接钢桁梁结构,应依据主梁的制造线形,通过几何放样确定每个杆件长度及杆件之间夹角。

钢筋混凝土索塔塔肢水平单向尺寸宜控制在20m以内。

对于恒载横向不对称设计的超大跨度公铁两用斜拉桥,上下游斜拉索采用不同强度等级的材料适应偏载受力;通过钢桁梁杆件工厂制造长度的调整和施工控制措施保证桥梁的设计线形。

斜拉索宜采用双索面或三索面布置。

主梁采用钢主梁或结合梁时,斜拉索标准间距宜采用8m~15m;采用混凝土梁时斜拉索标准间距宜采用6m~10m。塔上斜拉索标准间距宜采用2m~3m。

斜拉桥在列车静活载作用下主梁的竖向挠度不宜大于L/500。

在列车偏载、横向摇摆力、离心力、风荷载和温度的作用下,主梁的水平变位不宜大于L/1200。风荷载(有车)与温度荷载组合时,可按0.75倍的风荷载与0.6倍的温度荷载进行组合。

斜拉桥在公路车辆和列车竖向静活载作用下,梁端竖向转角应符合TB10002的规定。

斜拉桥应开展车桥耦合振动响应评价,具体指标应符合TB10002的规定。

斜拉桥的约束体系可采用飘浮体系、半飘浮体系或温度自适应塔梁纵向约束体系,推荐采用温度自适应塔梁纵向约束体系。

地震响应控制结构设计时,桥梁纵向可设置阻尼器、横向可设置摩擦摆支座等减隔震措施。

斜拉桥的竖向支座不允许出现拉力。

斜拉桥主梁、索塔预应力混凝土构件的混凝土强度等级应不低于C50;钢筋混凝土索塔的混凝土强度等级不宜低于C50。

混凝土抗压强度标准值应采用标准方法制作试件,养护至28天龄期,以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。

斜拉桥各构件中混凝土的强度等级、极限强度、容许应力、弹性模量和耐久性设计要求等,应符合TB 10092中的规定。

斜拉桥各构件中普通钢筋和预应力钢筋类别、抗拉强度标准值、计算强度、弹性模量、容许应力和容许疲劳应力幅等,应符合TB 10092的规定。

斜拉桥所采用的钢板、型钢、高强螺栓、普通螺栓、焊缝等的技术要求、物理性能指标、耐久性设计要求等,应符合TB 10091的规定。

斜拉索宜采用ф7mm的镀锌钢丝或镀锌铝合金钢丝,其标准强度应不低于1770MPa,性能应符合GB/T 17101的规定。

在疲劳寿命N=2×106次时成品索的疲劳应力幅应不小于250MPa。

斜拉索锚具钢材应选取高强度合金结构钢,其性能应符合GB/T 3077的规定。

斜拉索外防护材料可采用高密度聚乙烯护套料,材料性能应满足现行CJ/T 297的要求。

斜拉索的张拉力和调整力应作为主力进行计算,并参与荷载组合。

斜拉桥同时承受铁路和公路活载,铁路活载按TB10002中的规定计算。公路活载应按下列规定计算:

a) 跨度大于列车活载加载长度的双线斜拉桥,公路(城市道路)活载按JTG B01、CJJ11规定的计算的全部活载的90%计算;

b) 跨度大于列车活载加载长度的四线斜拉桥,公路(城市道路)活载按JTG B01、CJJ11规定的计算的全部活载的85%计算;

c) 对仅承受公路(城市道路)活载的构件,应按公路(城市道路)的全部活载计算。

计算汽车冲击力时,结构的基频应取主梁竖向弯曲基频。

斜拉桥的列车制动力或牵引力应按TB 10002中的规定计算。汽车荷载的制动力应按JTG D60计算,当计算得到的汽车荷载制动力大于900kN时,应按900kN取用。列车制动力、汽车制动力叠加时,汽车制动力折减系数应按6.2.2条取值。

斜拉桥的钢轨伸缩力和断轨力应按TB 10015规定计算,并应符合TB 10002规定。

斜拉桥进行钢构件疲劳检算时,应符合铁路相关规范规定,对仅承受公路荷载的构件按公路规定检算。

作用在桥梁结构或构件上的风荷载,应考虑静力风荷载和动力风荷载。

斜拉桥的温度荷载按TB10002中的规定计算,应根据斜拉桥的结构特点,计算桥梁的构件温差、体系温差和日照温差。

桥梁的构件温差、体系温差和日照温差宜通过实测确定,当无实测资料时,可按下列规定取值:

a) 体系温差应按现行TB 10002的规定执行;

b) 斜拉索与混凝土主梁、斜拉索与混凝土索塔间的温差可采用±15℃;

c) 斜拉索与钢主梁、斜拉索与钢索塔间的温差可采用±10℃。

斜拉桥采用E1地震作用(设计地震)和E2地震作用(罕遇地震)两级抗震设防,E1和E2的地震动参数应依据地震安全性评价专题成果确定。

墩台的水流力应符合TB 10002的规定,海洋环境条件下墩台设计应考虑波浪力。特殊波流环境下的桥梁可开展相关专题论证确定墩台波流力。

支座摩阻力对结构产生不利影响时,应考虑摩阻力的作用。支座摩阻力可按式(1)计算。

F——支座摩阻力(kN);

——支座活动面的摩擦系数,宜采用实测数据,无实测数据时可按TB 10002取用;

——上部结构恒载产生的活动支座上的竖向力(kN)。

斜拉桥应考虑基础变位对结构的影响。

斜拉桥结构设计按TB10002和JTG D60中规定的荷载,就其可能的最不利组合进行计算。

斜拉桥设计计算时,应仅考虑主力与一个方向(纵向或横向)的附加力进行组合。组合内容见表1。

表1 主力+附加力组合

斜拉桥设计应根据不同的荷载组合,将材料基本容许应力和地基容许承载力乘以相应的组合提高系数。

斜拉桥总体静力分析、局部静力分析、稳定分析和动力分析宜采用空间结构计算模型,同时考虑斜拉索的几何非线性影响,考虑索塔的二阶效应和主梁的大变形效应。

索塔二阶效应引起的偏心增大系数可按式(2)计算。

——为初始偏心对偏心增大系数的影响值,按TB10092规定计算;

——为索塔检算部位的在最不利轴力作用下的屈曲稳定系数。

在斜拉桥结构计算中,应确保任意一根斜拉索退出工作后,仍能保证结构安全及公路和单线铁路通行安全。

斜拉桥应考虑温度荷载、活载、制动力、风荷载、地震等荷载引起的梁端位移。不同荷载进行组合时,可开展相应专题确定荷载组合系数。

斜拉桥动力计算应进行抗风、抗震及车桥耦合等分析,计算模型应反映桥梁结构的刚度和质量的实际分布及边界条件。

斜拉桥中的混凝土构件应考虑收缩、徐变的影响。

斜拉桥强度计算应符合下列规定:

a) 各构件的强度计算应符合TB 10091、TB 10092及TB10093中的规定;

b) 强度计算时列车荷载的加载图式及加载长度应符合TB /T 3466及TB 10002中的规定。结构动力系数的取值按TB 10002中的规定计算。汽车荷载加载及冲击系数应符合JTG D60;

c) 斜拉索应按索单元进行计算;

d) 主梁、索塔等结构采用组合结构时,应考虑混凝土材料的时变效应、初始应力对结构内力分配的影响;

e) 混凝土结构的收缩、徐变计算可根据现行JTG 3362的规定计算。

斜拉桥的构件疲劳计算应符合下列规定:

a) 构件的疲劳计算应按照TB 10002、TB 10091及TB 10092执行。对以承受公路(城市道路)活载为主的构件,其疲劳计算应按照JTG 3362及JTG D64执行;

b) 疲劳检算时,铁路活载应采用运营活载。钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土构件疲劳计算时,列车运营动力系数取1.15。钢结构构件和斜拉索疲劳计算时,列车运营动力系数按TB 10091规定计算;

c) 斜拉索进行疲劳计算时,疲劳加载可采用与桥梁钢结构疲劳计算相同的加载规定。

斜拉桥稳定计算应符合下列规定:

a) 斜拉桥应根据不同的结构形式和工况状态,计算结构的整体稳定和局部稳定,并应满足TB 10002、TB 10091、TB 10092及TB10093中的相关要求;

b) 斜拉桥稳定计算应计入斜拉索垂度的影响;稳定计算应涵盖典型的施工状态以及运营期的主要荷载组合工况;

c) 斜拉桥结构整体稳定计算应满足:第一类稳定即弹性屈曲的结构稳定安全系数应不小于4;第二类稳定即计入几何非线性和材料非线性影响的弹塑性强度稳定的安全系数,混在主力作用下混凝土桥塔不宜小于2.5,钢桥塔不宜小于1.7;在主力+附加力作用下混凝土桥塔不宜小于2.0,钢桥塔不宜小于1.4。

基础静力计算应按TB 10093执行。

斜拉索、水平索及锚具的安全系数

运营状态主力作用下斜拉索的容许应力按式(3)计算;主力和附加力共同作用下斜拉索的容许应力按式(4)计算。

——主力组合作用下斜拉索的容许应力(MPa);

——主力和附加力组合作用下斜拉索的容许应力(MPa);

——斜拉索的标准抗拉强度(MPa)。

施工过程中在结构自重、临时荷载及风荷载等共同作用下斜拉索的容许应力按式(5)计算。

——施工期斜拉索的容许应力(MPa);

——斜拉索的标准抗拉强度(MPa)。

断索工况采用最不利荷载组合时,斜拉桥预应力构件的强度安全系数可取1.6,钢结构及钢筋混凝土结构可按容许应力法检算,容许应力提高系数可采用1.5。

水平索强度检算时主力组合安全系数应不小于2.5,主力+附加力组合安全系数应不小于2.0。

斜拉索和水平索设计检算时最大疲劳容许应力幅采用190MPa。

锚具的安全系数应不小于索体的安全系数。

斜拉桥抗风计算应满足下列规定。

a) 抗风设计应使结构满足相关规范规定的强度、刚度和稳定性等要求。

b) 对于断面复杂的墩、塔、梁可通过风洞试验方法确定体形系数。

c) 风荷载与活载组合时,未采用风屏障措施的桥面平均风速不宜超过25m/s。

d) 施工期应考虑临时设备、临时荷载对抗风性能对影响。

e) 运营期应考虑护栏、电缆管箱、检查车轨道等附属设施对结构抗风性能的影响蒋沟河倒虹吸闸室段混凝土浇注施工方案,必要时主梁、索塔应采取抑振措施。

f) 斜拉索应采取必要的抑振措施。

g) 在有车设计风速范围内竖弯涡振振幅应满足式(6)的要求:

——竖向涡振振幅(m);

——竖向涡振的振幅容许值, ;

——竖向振动频率(Hz);

——涡振振型系数4#洞口进洞施工方案,一阶对称振型取为0.5;一阶反对称振型取为1.0;二阶对称振型取为2.25;二阶反对称振型取为4.0;

v ——列车运行速度(m/s);

L ——主跨长度(m)。

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