DB41 T 2462-2023 公路波纹钢管(板)桥涵设计与施工技术规程.pdf
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1、 ICS 93.080 CCS P 66 41 河南省地方标准 DB41/T 24622023 公路波纹钢管(板)桥涵设计与施工 技术规程 2023-08-07 发布2023-11-06 实施河南省市场监督管理局发 布 DB41/T 24622023 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 材料.2 5 设计要求.3 6 结构设计.4 7 地基与基础设计.11 8 施工.12 9 质量检验.14 附录 A(资料性)波纹钢管(板)桥涵的类型和用途.16 附录 B(资料性)材料抗力系数.17 附录 C(资料性)等效荷载的参数 k4 值.18 附录 D(资
2、料性)高强螺栓设计参数.19 附录 E(资料性)摩擦面的抗滑移系数.20 DB41/T 24622023 II 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。本文件由河南省交通运输厅提出并归口。本文件起草单位:河南省交通规划设计研究院股份有限公司、周口市交通基本建设工程质量监督管理站 本文件主要起草人:华升、耿高、王燕、王宗磊、段李莉、孙楠、孙东生、柴啸龙、郭付印、杨青、李海洋、赵旸、张慧鲜、张杰、李崇、黄来科、郑洋、刘春焕、赵静、陈艳秋、冯志刚、王世峰、张斐、张
3、浩博、张剑乔、范宇龙、叶洪波、赵珍珍、冯旭、孙丽萍、鲁乾坤、仝惠萍、陈家峰、王瑞云、穆勇攀、董朝宁、侯克鹏、马来景、王海、周亚鹏、侯瑜、何静静。DB41/T 24622023 1 公路波纹钢管(板)桥涵设计与施工 技术规程 1 范围 本文件规定了公路波纹钢管(板)桥涵结构的材料、设计要求、结构设计、地基与基础设计、施工及质量检验。本文件适用于各级公路波纹钢管(板)桥涵结构的设计及施工。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/T
4、 700 碳素结构钢 GB/T 706 热轧型钢 GB/T 709 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差 GB/T 1231 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件 GB/T 1591 低合金高强度结构钢 GB/T 2518 连续热镀锌和锌合金镀层钢板及钢带 GB/T 3274 碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带 GB/T 4171 耐候结构钢 GB/T 6723 通用冷弯开口型钢 GB/T 34567 冷弯波纹钢管 GB 50661 钢结构焊接规范 JT/T 722 公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件 JTG 3363 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG/T 3365-0
5、2 公路涵洞设计规范 JTG/T 3650 公路桥涵施工技术规范 JTG B01 公路工程技术标准 JTG D60 公路桥涵设计通用规范 JTG D61 公路圬工桥涵设计规范 JTG/T F80/1 公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 公路波纹钢管(板)桥涵 用螺旋波纹钢管、环形波纹钢管或用波纹钢板件材料连接形成构件之后,周边用填料回填压实,形成土钢结构相互作用共同承担荷载的结构物。DB41/T 24622023 2 3.2 开口结构 指横截面不封闭,拱脚多与混凝土基础连接的结构物,如圆拱形、矮拱形、高拱形、箱形。3.3 闭口结构 指
6、横截面封闭的结构物,如圆形、竖直椭圆形、水平椭圆、管拱形和梨形。4 材料 4.1 主结构材料 4.1.1 波纹钢管(板)的材料采用碳素结构钢时,应符合 GB/T 700 的要求。4.1.2 波纹钢管(板)的材料采用低合金高强度结构钢时,应符合 GB/T 1591 的要求。4.1.3 波纹钢管(板)的材料采用耐候结构钢时,应符合GB/T 4171 的要求。4.1.4 波纹钢管(板)所用的钢板、钢带应符合 GB/T 3274 的规定,其尺寸、外形、重量及允许偏差应符合 GB/T 709 的规定。4.1.5 采用连续热镀锌钢板及钢带加工波纹钢管(板)时,其力学性能、镀锌层质量应符合 GB/T 345
7、67 的要求。其尺寸、外形、重量及允许偏差应符合 GB/T 2518 的规定,且厚度不允许有下偏值。4.2 连接件材料 4.2.1 管箍、法兰的材料采用碳素结构钢时,其性能应符合 GB/T 700 的要求,其尺寸、外形、重量及允许偏差应符合 GB/T 709 的规定。4.2.2 法兰采用角钢时,其性能应符合 GB/T 700 的要求,尺寸、重量、允许偏差应符合 GB/T 706 的规定。4.2.3 连接件采用高强度螺栓、螺母时,应符合 GB/T 1231 的规定。4.2.4 高强度螺栓、螺母规格为 M12、M16、M20、M24,其型号应符合 GB/T 34567 的规定,螺栓紧固后锚栓外露丝
8、扣不少于 2 扣。4.2.5 结构用高强度垫圈采用专用垫圈时,性能应符合 GB/T 1231 的规定,型式应符合 GB/T 34567 的规定。4.2.6 开口截面结构中钢结构与混凝土基础连接采用不平衡槽钢时,其技术要求和型号规格应符合GB/T 6723 的规定。4.3 焊接材料 焊接材料应与主体钢材相匹配,应符合GB 50661的要求。4.4 密封材料 管箍与管节之间、法兰之间、翻边接合面之间以及搭接的波纹钢板的密封材料应符合GB/T 34567的规定。4.5 防腐材料 4.5.1 采用碳素结构钢的波纹钢管(板)和管箍、法兰、不平衡槽钢及高强度螺栓、螺母,出厂前应进行热浸镀锌防腐处理。4.5
9、.2 热浸镀锌的选用和质量要求满足 GB/T 34567 的规定。DB41/T 24622023 3 4.5.3 当采用热浸镀铝、热浸塑、静电喷涂等其他防腐方法代替镀锌时,应有试验验证资料,确保其防腐性能不低于热浸镀锌方法的质量要求。4.5.4 在镀锌防腐的基础上宜涂装或喷涂沥青等非金属覆盖层,以增强防腐性能,且满足以下规定:a)当采用涂装时,涂装材料的品种、规格、性能应符合 JT/T 722 的规定。涂装的总厚度应大于 120m。b)当采用喷涂沥青时,内外壁应均匀喷涂沥青漆或乳化沥青,涂层厚度不小于 1 mm。4.6 附属结构材料 附属结构材料所用砂浆、石料、混凝土等材料应符合JTG D61
10、的规定。4.7 回填材料 4.7.1 回填材料宜优先采用砾类土、砂类土等天然级配砂砾或透水性好的材料。4.7.2 在波纹钢管(板)两侧 50 cm 范围内,回填材料粒径不得有超过波纹钢管波深 1/2 的石块、高塑性粘土块或其他有害腐蚀材料。5 设计要求 5.1 一般规定 5.1.1 波纹钢管(板)桥涵的应用应遵循因地制宜、满足功能、便于施工的原则。5.1.2 波纹钢管(板)桥涵的钢板厚度选择应与波形相适应,其受荷时的最大应力应低于钢结构的屈服应力,波纹截面特征参数符合 GB/T 34567 的规定。5.1.3 波纹钢管(板)桥涵所用钢板及其配件应具有足够的耐腐蚀、耐磨蚀性能,结构计算时宜按道路
11、设计等级将钢板磨蚀厚度计入壁厚中。5.1.4 波纹钢管(板)桥涵宜适用于以下情况:a)膨胀土、软土、湿陷性黄土、采空区等不良岩土地质条件地区;b)砂石、混凝土等原料缺乏地区;c)地形条件复杂地区;d)应急抢险、救灾等工程;e)高填土涵洞、通道。5.2 结构形式 5.2.1 波纹钢管(板)桥涵分为闭口截面结构和开口截面结构两种形式,常用类型及用途见附录 A。5.2.2 闭口截面结构分为整体式波纹钢管和拼装波纹钢管。整体式波纹钢管分为螺旋波纹钢管和环形波纹钢管两种形式。5.2.3 开口截面结构一般采用混凝土基础,基础混凝土内预埋钢板连接件与波形钢板连接。5.3 布设要求 5.3.1 波纹钢管(板)
12、桥涵标准孔径或跨径、设计洪水频率、设计使用年限及汽车荷载等级应符合 JTG B01 的规定。5.3.2 波纹钢管(板)涵洞的布设原则应符合 JTG/T 3365-02 的规定。5.3.3 波纹钢管(板)结构端部一般为八字墙式、端墙式、平头式(领圈式)、坡口式、延长式和簸箕式,非圆管形结构不宜采用平口式,一般采用混凝土领圈进行加固。5.3.4 当涵底纵坡大于 5%时,应对结构进行分段加固,限制其移位。DB41/T 24622023 4 5.3.5 当波纹钢管(板)桥涵需要实现弯曲和分岔时,宜采用弯管接头、分岔接头等构造连接成整体。5.4 水文水力 5.4.1 公路涵洞、小桥的水文计算方法和要求应
13、符合 JTG/T 3365-02 的规定。5.4.2 常用波纹钢管桥涵的糙率按表 1 取值。波纹钢管桥涵采用混凝土内衬时,糙率宜取0.0130.014。表1 波纹钢管涵洞的糙率 波形 波形参数 pd/(mmmm)螺旋波纹钢管 环形波纹钢管 拼装波纹钢管 直径范围 mm 糙率 直径范围 mm 糙率 直径范围 mm 糙率 浅波 6813 3002400 0.0180.024 7525 9003600 0.0210.027 5001250 0.0270.028 12525 9003600 0.0220.025 5001250 0.0240.026 中波 15050 12503000 0.0230.0
14、25 150012000 0.0330.034 20055 150010000 0.0330.034 23064 250013000 0.0330.034 深波 300110 400012000 0.0300.040 380140 600016000 0.0310.045 大波 400150 800020000 0.0320.048 注:d为波深;p为波距。6 结构设计 6.1 一般规定 6.1.1 公路波纹钢管(板)桥涵应按承载能力极限状态进行设计,对结构承载力、塑性铰、连接件进行验算。6.1.2 公路波纹钢管(板)桥涵应按正常使用极限状态的要求,对结构的挠度进行验算,挠度计算值不应超过变形
15、检验限值(1%)。6.2 最小填土厚度 最小填土厚度取公式(1)中计算结果。=0.6,6()1 2,0.4()2 (1)式中:最小填土厚度,单位为米(m);结构的水平尺寸(有效跨径),单位为米(m);结构的竖向尺寸(有效矢高),单位为米(m)。6.3 作用 6.3.1 恒载推力 填土荷载(恒载)产生的恒载推力计算如公式(2)、公式(3)。=0.5(1.0 0.1)(2)DB41/T 24622023 5 =1000 (3)式中:恒载引起的波纹钢管(板)桥涵结构环向压力,单位为千牛每米(kN/m);轴向刚度参数;考虑结构起拱效应的土压力增大系数,按表2选用;结构上方土柱与路面的重量,单位为千牛每
16、米(kN/m);Es 土壤刚度的切割模量,单位为兆帕(MPa);结构金属的弹性模量,单位为兆帕(MPa);波纹钢剖面的横截面积,单位为平方毫米每毫米(mm2/mm),对于采用螺栓拼装的波纹钢板应扣除螺栓孔截面面积。表2 系数取值表 H/Dh D/D 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0.0 3.23 1.95 1.33 1.26 1.21 1.16 0.05 3.00 1.84 1.31 1.25 1.19 1.14 0.1 2.70 1.74 1.30 1.23 1.18 1.12 0.2 2.25 1.60 1.26 1.20 1.14 1.10 0.4 1.82 1.41
17、1.22 1.15 1.10 1.05 0.6 1.65 1.35 1.20 1.12 1.07 1.03 0.8 1.55 1.31 1.19 1.11 1.05 1.02 1.0 1.53 1.31 1.18 1.10 1.04 1.02 1.2 1.55 1.33 1.20 1.12 1.07 1.02 1.4 1.59 1.38 1.22 1.15 1.08 1.02 1.6 1.60 1.39 1.24 1.17 1.08 1.02 1.8 1.61 1.40 1.25 1.18 1.08 1.02 2.0 1.62 1.40 1.25 1.18 1.08 1.02 注:H为填土厚度
18、,单位为米(m)。6.3.2 活载推力 6.3.2.1 波纹钢管(板)桥涵设计汽车荷载应满足规范 JTG D60 的规定。6.3.2.2 汽车荷载、特殊车辆荷载、施工荷载等活载产生的环向压力按公式()计算。(0.5,0.5)(4)式中:活载引起的波纹钢管(板)桥涵结构环向压力,单位为千牛每米(kN/m);活载扩散到拱顶的压力,按公式(5)计算,单位为千帕(kPa);多车道折减系数,汽车荷载按JTG D60取值,其他活载取1.0;沿车轮长度方向扩散后的尺寸,单位为米(m)。=(1+)(5)DB41/T 24622023 6 式中:跨径长度范围内布置的设计车辆荷载总轴重,单位为千牛(kN);汽车荷
19、载冲击系数,按公式(6)计算;沿车轮宽度方向扩散后的尺寸,单位为米(m);=0.4(1.0 0.5)(6)式中:填土厚度,单位为米(m),大于2 m时,可不考虑冲击影响。6.3.3 地震作用 6.3.3.1 直径或跨径不大于 3.6 m 的波纹钢管(板)桥涵结构可不考虑地震作用。6.3.3.2 地震设防烈度7 度地区的波纹钢管(板)桥涵结构应进行抗震设计,一般只考虑竖向地震作用。6.3.3.3 地震作用引起的环向压力按公式(7)计算。=0 (7)式中:地震荷载引起的波纹钢管(板)桥涵结构环向压力,单位为千牛每米(kN/m);0竖向地震作用与水平地震作用比值,取值为0.65;地震动水平加速度峰值
20、系数,取值可参考表3。表3 抗震设防烈度和水平向设计基本地震动加速度峰值 抗震设防烈度 7 8 9 0.10(0.15)0.20(0.30)0.40 6.4 内力计算 6.4.1 对于承载能力极限状态下的基本组合,由恒载和活载引起的闭口截面和开口截面结构的环向内力采用公式(8)计算。f=+(8)式中:f 由恒载和活载引起的闭口截面和开口截面结构的环向内力,单位为千牛每米(kN/m);恒载分项系数,公路桥涵取1.2;活载分项系数,公路桥涵取1.4。6.4.2 对于承载能力极限状态下的偶然组合,由恒载和地震荷载引起的闭口截面和开口截面结构的环向内力采用公式(9)计算。f=+(9)式中:f由恒载和地
21、震荷载引起的闭口截面和拱形截面波纹钢管(板)桥涵结构的环向内力,单位为千牛每米(kN/m);地震荷载分项系数,公路桥涵取1.0;6.4.3 承载能力极限状态下由恒载和活载引起的波纹钢管(板)桥涵结构的环向内力采用公式(10)计算。f=(f,f)(10)DB41/T 24622023 7 式中:f承载能力极限状态下由恒载和活载引起的波纹钢管(板)桥涵结构的环向内力,单位为千牛每米(kN/m)。6.5 结构验算 6.5.1 管壁抗压强度验算 6.5.1.1 承载能力极限状态下波纹钢管(板)结构管壁的轴向压应力应满足公式(11)的要求。=f (,)(11)式中:承载能力极限状态下波纹钢管(板)结构管
22、壁的轴向压应力,单位为兆帕(MPa);波纹钢管板桥涵结构基材的屈服应力,单位为兆帕(MPa);波纹钢管板桥涵结构基材的临界屈曲应力,单位为兆帕(MPa)。6.5.1.2 承载能力极限状态下,波纹钢管(板)结构管壁以通过拱顶圆弧中心与竖向中心线所成夹角0 为分界点,划分为上下两部分分别计算临界屈服应力,见图 1。夹角 0 按公式(12)计算。图1 上下两部分划分示意图 0=1.6+0.2(3)(12)式中:0 拱顶圆弧中心与竖向中心线的夹角,单位为弧度角(rad);每延米波纹钢截面惯性矩,单位为毫米的四次方每毫米(mm4/mm);回填土弹性模量的修正值,对于结构的下半部分,取Es;上半部分按公式
23、(13)计算;=1 +1000(+)2 (13)式中:拱顶处的曲率半径,单位为毫米(mm);拱顶与起拱线之间垂直距离的一半,单位为米(m)。6.5.1.3 波纹钢管(板)桥涵管壁上下两部分临界屈服应力按公式(14)公式(19)计算。=212(/)2 ()=3(/)2 ()(14)=0.85+0.3/1.0 (15)=(6)1/2 (16)DB41/T 24622023 8 =(3)1/4 (17)=(1000+)0.5 1.0 (18)=1.22 1.0+1.6(3)0.25 (19)式中:波纹钢管(板)桥涵结构材料受压时的抗力系数,见附录B;多跨结构屈曲应力折减系数,对于单跨结构,或计算深波
24、纹结构的上半部分时,取1.0,对于多跨结构,按公式(15)计算;屈曲折减系数;结构与周围土体相对刚度的系数;计算部位的曲率半径,单位为毫米(mm);波纹钢面的回转半径,单位为毫米(mm);等效半径,单位为毫米(mm);多跨结构之间的最小横向间距,单位为米(m);计算K的一个系数,矢跨比小于0.4的圆形拱结构之外的所有结构的上半部分按公式(19)计算,其余情况取1.22。6.5.2 施工阶段弯压强度验算 施工阶段波纹钢管(板)桥涵结构截面的弯矩和环向压力的组合效应满足公式(20)公式(36)计算。(f)2+|f|1.0 (20)=+(21)f=(22)=1+(23)1=13(24)=22 (25
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