DB63 T 1984-2021 公路预制装配式桥梁下部结构设计规范.pdf
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1、ICS 93.040 CCS P 28 DB63 青 海 省 地 方 标 准 DB 63/T 19842021 公路预制装配式桥梁下部结构设计规范 2021-12-01发布 2022-01-01实施 青海省市场监督管理局 发 布 DB63/T 19842021 I 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由青海省交通运输标准化专业技术委员会提出。本文件由青海省交通运输厅归口。本文件起草单位:青海省交通规划设计研究院有限公司、青海省交通控股集团有限公司
2、、青海省交通建设管理有限公司、青海交通投资有限公司、青海西互高速公路管理有限公司、招商局重庆交通科研设计有限公司、中交二公局第三工程有限公司、中交一公局第三工程有限公司、江西交通咨询监理有限公司、中南安全环境技术研究院股份有限公司、青海省交通工程技术服务中心。本文件主要起草人:崔小强、马小军、张磊、李小斌、李少华、张海平、王欢欢、曾鹏、李国全、蔡军、殷俊明、马渊、王志华、张一鸣、王兆平、孔令坤、段金明、干求学、韩承轩、史雪琛。本文件由青海省交通运输厅监督实施。DB63/T 19842021 1 公路预制装配式桥梁下部结构设计规范 1 范围 本文件规定了公路预制装配式桥梁下部结构的符号和缩略语、
3、总体要求、材料要求、结构设计、构造设计。本文件适用于抗震烈度为度(地震加速度为0.1g)及以下地区公路新建和改扩建工程预制装配式桥梁下部结构的设计。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB 175 通用硅酸盐水泥 GB 1499.1 钢筋混凝土用钢 第1部分:热轧光圆钢筋 GB 1499.2 钢筋混凝土用钢 第2部分:热轧带肋钢筋 GB/T 5224 预应力混凝土用钢绞线 GB/T 8077 混凝土外加剂匀质性试验方法 GB/T
4、 14370 预应力筋用锚具、夹具和连接器 GB/T 17671 水泥胶砂强度检验方法(ISO法)GB/T 20065 预应力混凝土用螺纹钢筋 GB 50017 钢结构设计标准 GB/T 50080 普通混凝土拌合物性能试验方法标准 GB/T 50082 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 GB 50367 混凝土结构加固设计规范 GB/T 50448 水泥基灌浆材料应用技术规范 GB 50661 钢结构焊接规范 JG/T 225 预应力混凝土用金属波纹管 JG/T 398 钢筋连接用灌浆套筒 JG/T 408 钢筋连接用套筒灌浆料 JGJ 85 预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程
5、 JGJ 107 钢筋机械连接技术规程 JGJ 355 钢筋套筒灌浆连接应用技术规程 JT/T 329 公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器 JT/T 529 预应力混凝土桥梁用塑料波纹管 JT/T 722 公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件 JTG/T 2231-01-2020 公路桥梁抗震设计规范 JTG/T 3310 公路工程混凝土结构耐久性设计规范 DB63/T 19842021 2 JTG 3362 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG 3363 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG/T 3650-2020 公路桥涵施工技术规范 JTG D60 公路桥涵设计通用规范 3 术
6、语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 预制钢筋混凝土构件 在工厂或现场预先制作的钢筋混凝土成品。3.2 装配式桥梁下部结构 通过可靠的连接构造将预制钢筋混凝土承台、桥台、墩柱以及盖梁装配而成的桥梁下部结构。3.3 钢筋套筒灌浆连接 金属套筒中插入热轧带肋钢筋,并注入水泥基灌浆料,硬化形成整体,实现构件传力的钢筋对接连接。3.4 灌浆金属波纹管连接 水泥基灌浆料填充钢筋与金属波纹管空隙,硬化后形成锚固的连接。3.5 插槽式连接 将预制构件伸出的竖向受力钢筋插入构件的预留孔内,浇筑混凝土使之形成整体的连接。3.6 承插式连接 将预制构件一端插入预留孔内,浇筑混凝土使之形成整体的连接。3.7
7、 后张法预应力连接 通过后张法施加预应力将构件连接成整体的连接。3.8 DB63/T 19842021 3 钢筋连接用灌浆套筒 采用铸造工艺或机械加工工艺制作,用于钢筋套筒灌浆连接的金属套筒,简称灌浆套筒。分为全灌浆套筒和半灌浆套筒。3.9 全灌浆套筒 两端均采用灌浆方式连接的套筒。3.10 半灌浆套筒 一端采用灌浆方式连接,另一端采用机械方式连接的套筒。3.11 高强无收缩水泥灌浆料 以水泥为基体、高强材料为骨料、外加剂为辅而形成的拌合物,简称水泥基灌浆料。3.12 垫层砂浆 填充在不同类型构件拼接缝之间的水泥基砂浆过渡层。4 符号和缩略语 下列符号和缩略语适用于本文件。A类预应力混凝土构件
8、在作用短期效应组合下控制的正截面受拉边缘出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝时,为部分预应力混凝土构件。当对构件控制界面受拉边缘的拉应力加以限制时,为A类预应力混凝土构件。B类预应力混凝土构件在作用短期效应组合下控制的正截面受拉边缘出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝时,为部分预应力混凝土构件。当构件控制界面受拉边缘拉应力超过限值直到出现不超过限制宽度的裂缝时,为B类预应力混凝土构件。E1地震作用工程场地重现期较短的地震作用,对应于第一级设防水准。E2地震作用工程场地重现期较长的地震作用,对应于第二级设防水准。5 总体要求 5.1 设计阶段应综合考虑预制、运输、安装等因素,形成结构合理、预制简
9、单、运输方便和安装快捷的设计方案。5.2 结构设计应遵循“标准化设计、工厂化预制、装配化施工”原则,满足通用性和少规格的要求。应优先考虑已有类型,结合工程实际情况确定合理的下部结构尺寸和形状,并选择适宜的连接构造和节段划分方式。DB63/T 19842021 4 5.3 预制构件、拼装缝的耐久性设计应符合区域环境条件及JTG/T 3310规定,接缝材料应满足耐久性指标要求。5.4 构件构造及连接应满足抗震设防烈度要求。6 材料要求 6.1 混凝土 6.1.1 预制构件的混凝土宜采用高性能混凝土,其力学性能和耐久性应符合 JTG 3362 和 JTG/T 3650规定,原材料性能应符合附录A规定
10、。6.1.2 预制承台的混凝土强度等级应不低于 C30,其他预制构件不低于 C40。6.1.3 混凝土各项力学性能指标应符合JTG 3362 规定。6.1.4 预制构件混凝土应具有良好的抗冻、抗渗性能,抗冻等级应不低于F 300,抗渗等级应不低于P 6。6.2 钢筋 6.2.1 普通钢筋应采用HPB300和 HRB400级及以上钢筋,相应力学性能应符合 GB 1499.1和 GB 1499.2规定。6.2.2 预制构件的吊环应采用 HPB300钢筋制作,相应力学性能应符合 GB 1499.1规定。6.3 水泥基灌浆料 灌浆套筒或灌浆金属波纹管中所使用的水泥基灌浆料,技术性能除应符合JG/T 4
11、08 规定外,还应符合表 1规定。表1 水泥基灌浆料的性能指标 检测项目 性能指标 试验方法标准 初始 300 JG/T 408 流动度/mm 30 min 260 GB/T 17671 1 d 35 3 d 60 抗压强度/MPa 28 d 100 GB/T 8077 3 h 0.02 竖向膨胀率/%24 h与3 h差 0.02 0.5 JG/T 408 氯离子含量/%0.03 GB/T 8077 泌水率/%0 GB/T 50080 抗冻等级 F300 抗渗等级 P6 氯离子扩散系数DRCM(28 d 龄期,10-12 m2/s)7 GB/T 50082 6.4 垫层砂浆 DB63/T 19
12、842021 5 6.4.1 不同类型构件拼接缝间的垫层砂浆,应采用高强无收缩砂浆,其技术性能除应符合GB/T 50448规定外,还应符合表 2规定。6.4.2 垫层砂浆宜选用级配良好的中砂,细度模数应不小于2.6,含泥量应不高于3%,且不含泥块。6.4.3 垫层砂浆宜采用早强型,初凝时间应不低于 2 h。表2 垫层砂浆的性能指标 检测项目 性能指标 试验方法标准 初始 290 流动度/mm 120 min 260 JG/T 408 1 d 30 抗压强度/MPa 28 d 60,且大于被连接构件强度等级10 MPa GB/T 17671 3 h 0.02 竖向膨胀率/%24 h与3 h差 0
13、.02 0.5 JG/T 408 氯离子含量/%0.03 GB/T 8077 泌水率/%0 GB/T 50080 抗冻等级 F300 抗渗等级 P6 氯离子扩散系数DRCM(28 d 龄期,10-12 m2/s)7 GB/T 50082 6.5 灌浆套筒 6.5.1 宜采用高强球墨铸铁制作,灌浆套筒性能指标应符合JG/T 398 规定。6.5.2 灌浆套筒与套筒灌浆料组合体系性能应符合 JGJ 107 中 I级连接接头的规定。6.5.3 套筒下端应设置压浆口,上端应设置出浆口,压浆口下缘与端部净距应为30 mm 50 mm。6.6 金属波纹管 6.6.1 采用圆形不锈钢波纹管,其性能指标应符合
14、JG/T 225规定。6.6.2 下端压浆口应连接压浆管,上端出浆口应连接出浆管或直接由端部出浆,压浆口下缘与端部净距应为 30 mm 50 mm。6.7 环氧树脂胶 6.7.1 构件间的环氧树脂胶初步固化时间应不低于 1 h。6.7.2 环氧树脂胶应具有防老化、防碳化、防强腐蚀性的特点。6.7.3 构件拼接缝采用环氧树脂胶时,其基本性能应符合表 3规定。表3 环氧树脂胶主要性能指标 项目性能 性能要求 可凝胶时间/min 20 可粘结时间/min 60,且 240 物理性能 在结构立面上无流挂现象的最大涂胶厚度/mm 3 DB63/T 19842021 6 表3 环氧树脂胶主要性能指标(续)
15、项目性能 性能要求 瞬时 8000 压缩弹性模量/MPa 1h 6000 瞬时 1500 剪切弹性模量/MPa 1h 1200 12h抗压强度/MPa 20 24h抗压强度/MPa 60 固化速度(低限温度条件)7d抗压强度/MPa 75 7d抗剪强度(低限温度条件)/MPa 12 钢钢拉伸抗剪强度标准值/MPa 15 力学性能 与混凝土的拉弯粘结强度/MPa 断裂破坏发生在混凝土内部 耐湿热老化性 50温度,95%相对湿度环境条件下老化90d后,常温条件下钢钢拉伸抗剪强度降低 与同温度10 min短期试验结果相比,其抗剪强度降低率应不大于10%化学性能 耐冻融能力 在-25 35,冻融循环温
16、度下,每次循环8h,在室温下进行钢钢拉伸抗剪试验 与室温下短期试验结果相比,其抗剪强度降低率应不大于5%6.8 预应力筋 6.8.1 预应力筋宜采用预应力钢绞线,也可采用热轧、轧后余热处理或热处理的精轧螺纹钢,其力学性能应符合GB/T 5224、GB/T 20065规定。6.8.2 预应力钢绞线在预制构件安装时,应采用固定端锚具。6.8.3 优先采用有粘结预应力筋,无粘结或有粘结预应力筋的锚固性能应符合GB/T 14370、JGJ 85 及JT/T 329规定。6.9 其他材料 6.9.1 塑料波纹管性能指标应符合 JT/T 529规定。6.9.2 预应力孔道压浆应采用专用灌浆材料,其流动性、
17、和易性、泌水性和强度应符合 GB/T 50448规定。6.9.3 连接用钢材应符合GB 50017 规定。7 结构设计 7.1 一般规定 7.1.1 灌浆套筒、金属波纹管、套筒灌浆料以及砂浆垫层等连接材料和构造满足本文件规定时,无接缝区段分析计算与现浇下部结构相同,按 JTG D60和 JTG 3362规定进行验算。7.1.2 耐久性应根据区域特点、环境条件、施工要求及使用年限等按 JTG/T 3310规定设计。7.1.3 抗震分析、抗震设计和延性构造应符合JTG/T 2231-01规定。7.1.4 构造设计应遵循预制及安装过程的精度控制要求和方便施工的原则。7.2 结构计算 DB63/T 1
18、9842021 7 7.2.1 结构计算应包括持久状况下的结构承载能力极限状态计算、持久状况正常使用极限状态计算以及持久状况和短暂状况构件的应力计算三部分内容,计算过程中应计入接缝对受力性能的影响。7.2.1.1 持久状况承载能力极限状态计算,其作用(或荷载)效应应采用基本组合,汽车荷载应计入冲击系数,计算应符合以下要求:a)按 JTG 3362 规定对受弯构件接缝位置的正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力,受压构件接缝位置的正截面抗压弯承载力和抗剪弯承载力等分别进行计算;b)考虑接缝对构件承载力的影响,计算时构件抗压、抗弯承载力折减系数可取0.95。7.2.1.2 持久状况正常使用极限状态计算
19、,其作用(或荷载)效应应采用标准组合、准永久组合或频遇组合,并考虑准永久组合的影响,汽车荷载可不计入冲击作用,计算应满足以下要求:a)弹性阶段应力计算时,应考虑预应力钢筋对截面几何特征的影响;b)预应力混凝土构件应按全预应力混凝土构件或 A类预应力混凝土构件设计。当采用节段预制拼装或其他无纵向连续普通钢筋的结构时,应按全预应力混凝土设计;c)按持久状况正常使用极限状态设计时,应对接缝位置的截面进行抗裂或裂缝宽度验算,对构件进行挠度验算;计算方法应符合 JTG 3362 规定。7.2.1.3 持久状况和短暂状况构件应力计算,其作用(或荷载)效应除有特别规定外,均采用标准值,汽车荷载应计入冲击作用
20、,计算应满足以下要求:a)持久状况设计时,混凝土构件应计算其使用阶段接缝位置的正截面压应力和斜截面主压应力、受拉区的预应力钢筋拉应力,其限值均应不大于 JTG 3362 规定;b)短暂状况设计时,节段预制拼装混凝土受压构件应根据制作、运输及安装等施工阶段,计算由其自重、施工荷载等引起的在接缝位置正截面和斜截面的应力时,其限值均应不大于JTG 3362规定;c)预制构件翻转、运输、吊运、安装等短暂状况下的施工阶段验算时,构件自重应考虑动力系数,其取值应按 JTG D60规定。7.2.2 沿盖梁长度方向分段预制安装的盖梁,正常使用极限状态计算时,按正截面全截面受压计算;按承载能力极限状态计算时,应
21、计入拼装缝对盖梁承载能力的影响。7.2.3 灌浆套筒在预制墩柱中应考虑其对墩柱刚度及相关构造的影响。7.2.4 预制墩柱设计时,应预留上下砂浆拼接缝厚度,确定墩柱预制长度。7.2.5 应对连接件、焊缝、螺栓等紧固件在不同设计工况下的承载力进行验算。7.3 抗震设计 7.3.1 在进行抗震分析时,E1 地震作用下,墩柱抗弯刚度可按全截面计算,并考虑柱身内灌浆套筒对墩柱刚度的影响;E2地震作用下,潜在墩柱屈服的有效截面抗弯刚度应按 JTG/T 2231-01-2020中6.1.9规定计算。7.3.2 E1 地震作用下,混凝土墩柱在弹性范围内工作,基本无损伤,应校核其强度;E2 地震作用下,混凝土墩
22、柱可发生损伤,墩柱的塑性铰区域应具有足够的塑性变形能力。7.3.3 盖梁应按能力保护原则设计,在 E2地震作用下基本不发生损伤。7.3.4 E2 地震作用下,混凝土单墩柱及混凝土双柱墩、排架墩(见图 1)沿顺桥向、横桥向墩顶的位移或墩柱潜在塑性铰区域的塑性转动能力宜按JTG/T 2231-01-2020 中7.4规定验算。7.3.5 E2 地震作用下,采用预应力钢筋连接的装配式桥墩,以及双柱式、排架式装配式桥墩横桥向墩顶容许位移可在盖梁处施加水平力F,进行非线性静力分析,当墩柱的任一塑性铰达到其最大容许转角时,盖梁处的横桥向水平位移即为容许位移。DB63/T 19842021 8 图1 框架型
23、装配式混凝土墩柱示意图 7.3.6 理想弹塑性弯矩-曲率(M)曲线的等效屈服曲率,可根据图2中两个阴影面积相等求得,计算中应考虑最不利轴力组合。图2 等效屈服曲率 7.3.7 极限破坏状态的曲率能力u应考虑最不利轴力组合的M曲线确定,为混凝土应变达到极限压应变 cu,或约束钢筋达到折减极限应变 Rsu,或纵向钢筋达到折减极限应变 lu时相应的曲率。7.3.8 装配式混凝土矮墩柱高宽比小于2.5时,应将其顺桥向和横桥向E2地震作用效应和永久作用效应组合后,墩柱强度按 JTG 3362 规定验算,其中计算的弯曲强度应乘以0.85强度折减系数。7.3.9 混凝土墩柱塑性铰区域顺桥向和横桥向的斜截面抗
24、剪强度应按 JTG/T 2231-01-2020 中 7.3.4规定验算。8 构造设计 8.1 一般规定 8.1.1 预制构件包括承台、墩柱、盖梁、桥台等。8.1.2 不同预制构件间连接方式应遵循“构造简单、传力明确”原则。应综合结构形式、抗震设防烈度、施工条件、运输方式、拼装要求等因素按表 4选用。DB63/T 19842021 9 表4 预制构件间主要连接方式 序号 连接方式 适用范围 1 灌浆套筒连接 墩柱与盖梁、承台连接,桥台各构件竖向连接,墩柱各构件竖向连接 2 灌浆金属波纹管连接 墩柱与承台、盖梁连接 3 插槽式连接 桩基与承台、墩柱与盖梁连接 4 承插式连接 墩柱与承台连接,墩柱
25、与盖梁连接 5 后张法预应力筋连接 墩柱与承台、盖梁连接,盖梁、墩柱节段连接 6 湿接缝连接 墩柱与承台连接,墩柱节段间,盖梁节段间 7 钢板连接 扶壁式桥台台身、肋板式桥台肋板与基础或承台连接 8 法兰连接 墩身之间,桩身之间,墩柱与承台之间连接 8.1.3 预制构件之间的连接设计包括连接接头的选用和连接节点的构造设计,应满足结构传递内力的要求,同时应便于安装。8.1.4 应考虑预应力筋管道、钢筋、预埋吊点构造、灌浆套筒或金属波纹管间的合理布置,并在设计图中予以说明。8.1.5 预制构件的吊点布置及吊环设计应满足吊装、运输和安装时的受力要求。8.1.6 当受拉区主筋保护层厚度大于 50 mm
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