TB 10002.3-1999 铁路桥涵钢筋砼和预应力砼结构设计规范.pdf
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1、UDC 中华人民共和国行监标准TB P TB 10002.3-99 铁路桥涵钢筋混凝土和颈应力渥凝土结构设计规范C创始fordesi伊onreinfon现andprestr四况dc阻cretestr配阳、eof railway bri电:eand culvert 1999-10-25发布2锁沁-02-01实施中华人畏共和国铁道部发布中华人民共和国行业标准铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范Code for d四ignon reinforced and prestr四S创concretestructm唱eof railway bridge and culvert TB 10002.3-9
2、9 主编单位:铁道部专业设计院批准部门:中华人民共和国铁道部施行日期2000年2月1日中国铁道出版社2000年北京关于发布铁路桥涵设计基本规范等6个铁路工程建设标准的通知铁建设(1999)139号铁路桥涵设计基本规范(TB102.1-99 )、铁路桥梁钢结构设计规范(四10002.2-99)、铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB 10002. 3-99)、铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范(TB10002.4-99)、铁路桥涵地基和基础设计规范(Tl:l 10002. 5-99 )和铁路工程设计防火规范(TB10063-99 )等6个标准,经审查批准现予发布,自2000年2月1日起
3、施行。(85)铁基字925号文件发布的铁路桥涵设计规范(TBJ2-85)(含1996年局部修订版)和铁建函(1991)202号文件发布的铁路部分预应力混凝土梁设计及验收规定HTBJ106-91 )的第二章设计规定同时废止。以上标准由建设管理司负责解释,由中国铁道出版社和铁路工程技术标准所组织出版发行。中华人民共和国铁道部九九九年十月二十五日前士一曰本规范是根据铁道部铁建函1997J54号文要求,将铁路桥涵设计规范(TBJ2-85)第五、六、十一章(含1996年局部修订版)和铁路部分预应力混凝土梁设计及验收规定(TBJ106-91)第二章内容合并的基础上修订而成。本规范共分8章和6个附录,包括总
4、则、术语和符号、材料、设计基本规定、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、支座和既有线顶进桥涵等内容。本规范修订的主要内容有:混凝土标号改用混凝土强度等级表示;钢筋强度采用国标规定的强度值;修改了由于混凝土收缩徐变引起的预应力损失的计算公式;增加了加强梁体横向刚度的规定;增列了结构体系转换后弯矩重分布的计算方法、后张法预应力混凝土梁预应力筋反向摩阻的计算方法和预应力混凝土梁开裂截面应力计算的通用方法;增加了支座设计计算方法和详细构造要求。在执行本规范过程中,希望各单位结合王程实践,认真总结经验,积累资料。如发现需要修改和补充之处,请及时将意见和有关资料奇交铁道部专业设计院(北京市朝阳门外大街227
5、号,邮政编码:100020),并抄送铁路工程技术标准所(北京市朝阳门外大街227号,邮政编码:100020),供今后修改时参考。本规范由铁道部建设管理司负责解释。本规范主编单位:铁道部专业设计院。本规范主要起草人:雷慧锋、王振华。目次1总则. . . . . 1 2 术语和符号. . . . 2 2.1术语. . . 2 2.2符号. . 3 3材料. . 6 3.1混凝土. 6 3.2钢筋. 7 4 设计基本规定. . . . . 10 4.1 一般要求. . . 10 4.2板的计算. 10 4.3 梁的计算.114.4 刚架的计算. 14 4.5 墩台的计算. . 15 4.6 拱桥的计
6、算. 16 4.7 涵洞的计算.16 5 钢筋混凝土结构. . . . . . . 17 5.1 般要求.17 5.2计算. 18 5.3构造. . . 29 6 预应力混凝土结构. . . . . . . 35 6.1 般要求. . 35 6.2 强度计算. . . 36 6.3 运营阶段的结构计算. 45 6.4 预加应力、运送及安装阶段的结构计算. 63 6.5构造.69 7支座.-.73 7.1 一般要求.73 7.2材料.74 7.3计算.76 7.4构造. 81 8 既有线顶进桥涵. 83 8.1 一般要求. . 83 8.2计算.838.3构造. 85 附录A混凝土标号与混凝土强
7、度等级换算关系. 86 附录B预应力混凝土结构体系转换后弯矩重分布的计算87附录C混凝土箱梁温差应力计算.91 附录D预应力混凝土受弯构件斜截面强度检算.98 附录E后张法预应力混凝土梁预应力筋反向摩阻计算101附录F预应力混凝土受弯构件消压后开裂截面应力计算. 104 本规范用词说明. 107 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范条文说明. . . . . 108 2 1总则1.0.1 为统-铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计标准,贯彻国家有关法规和铁路技术政策,使设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求,制定本规范。1.0.2 本规范适用于旅客列车最高行车速度为140krn
8、lh的新建、改建标准轨距铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝士结构的设计,不适用于轻质混凝土或其他特种混凝土桥涵结构的设计。1.0.3采用本规范进行设计时,荷载及桥涵基本构造应按铁道部现行的铁路桥涵设计基本规范(TB10002.199)的规定采用;结构抗震设计尚应符合现行的国家标准铁路工程抗震设计规范(GBJ111)的规定。1.0.4铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计,除应符合本规范外,尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。2 术语和符号2.1术语2.1.1 钢筋混凝土结构reinforcedncrete struct山e以包括受力钢筋的混凝土为主制作的结构。2.1.2 预应力混凝土结构pr
9、estr园时illcre胆structure以用预应力钢材预先施加应力的混凝土为主制作的结构。2.1.3 桥跨结构(上部结构)bridge 削阶rstructure梁桥支承以上或拱桥起拱线以上,跨越桥孔的结构。2. 1.4 简支梁simply supported beam 两端为饺支承的梁。2.1.5 连续梁ntinuous beam 有三处或三处以上由支座支承的梁。2.1.6 刚架(刚构)rigid frame 梁与墩(台)刚性连接的结构。2.1.7 顶进桥涵jacked - in bridge or culvert 穿越既有线路用顶进方法施工的桥涵。2.1.8 支座bearing 支承桥跨
10、结构,并将其荷载传给墩(台)的构件。2.1.9计算荷载l佣dfor calculation 某一特定计算状态下,作用在结构或构件上的荷载。一般不包括预加力。2.1.10 运营荷载servl四load进行运营阶段结构计算时,作用在结构或构件上的规定荷载。2.1.11 强度strength 材料或构件受力时抵抗破坏的能力。其值为在一定受力状态. 2 . 下,材料所能承受的最大应力或构件所能承受的最大内力。2.1.12 刚度stiffness rigidity 结构或构件抵抗变形的能力。2.1.13 容许应力allowable stress 某一特定计算状态,为保证结构安全,容许材料承受的最大应力。
11、2.1.14 安全系数safety factor 表明结构或构件达到某种失效状态(破坏或开裂)时的计算临界承载力与计算荷载作用力之间的比例关系的系数。2.1.15 预应力度d叩eeof pr四tressmg结构或构件中,由预加应力所抵消的运营荷载产生的应力的程度。2.1.16 有效预应力effective pr田tress在计入外部荷载作用之前,扣除各项因素引起的应力损失之后,预应力钢筋中的应力。2.1.17 挠度deflection 在弯矩作用平面内,结构构件轴线或中面上某点由挠曲引起垂直于轴线或中面方向的线位移。2.1.18预拱度回mber为抵消桥跨结构在荷载作用F产生的挠度,而在制作时所
12、预留的与挠度方向相反的校正量。2.2符号2.2.1 材料性能Ec-混凝土弹性模量G, 混凝土剪切变形模量c一一混凝土泊松比Es-一普通钢筋弹性模量Ep一一预应力钢筋弹性模量3 . C60一一立方体强度标准值为60MPa的混凝土强度等级儿/ct混凝土轴心抗压、抗拉极限强度IpbJ平预应力钢筋、普通钢筋拉抗强度标准值1,1: 普通钢筋抗拉、抗压计算强度儿,f-预应力钢筋抗拉、抗压计算强度cl一一一中心受压时混凝土的容许应力bJ一一弯曲受压及偏心受压时混凝土的容许应力,J一一有箍筋及斜筋时混凝土的容许主拉应力,p-2J一一元箍筋及斜筋时混凝土的容许主拉应力tp-3J一一一梁部分长度中全由混凝土承受的
13、主拉应力 r,J一一纯剪时混凝土的容许剪应力cJ 光钢筋与混凝土之间的容许粘结力,-,J局部承压时混凝土的容许压应力,普通钢筋的容许应力t.一一钢筋应力幅容许值2.2.2 荷载及荷载效应N一一计算轴向力M一一计算弯矩V一一一计算剪力内混凝土压、拉应力c 混凝土剪庇力tp (j叩混凝土主拉、主压应力wn一预应力钢筋锚下控制应力p一一预应力钢筋拉应力一一预应力钢筋有效预应力s一一普通钢筋拉应力町,一一预应力钢筋应力损失且厂二裂缝宽度4 . A勺,1:;.一预应力钢筋、普通钢筋应力幅2.2.3 几何参数b-矩形截面宽度,T形、工字形截面腹板宽度bf,b;-T形或工字形截面受拉、受压区翼缘宽度d-一直
14、径e-一偏,心距h-一一截面高度hf,h;-T形或工字形截面受拉、受压区翼缘高度10一一计算跨度或计算长度r 截面回转半径A 截面面积W一一截面抵抗矩I一一截面惯性矩S一一面积矩2.2.4 计算系数及其他K 强度安全系数K,一一一抗裂安全系数Y一一受拉区混凝土塑性影响系数伊纵向弯曲系数n 钢筋弹性模量与混凝土变形模量之比np , ns 预应力钢筋、普通钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比甲一一-偏心距增大系数一一预应力度B 截面抗弯刚度5 . 3材料3.1混凝土3.1.1 混凝土强度等级可采用C15、口。、口5、C30、口5、C40、C45、C50、臼5、臼0。注混凝土强度等级与原铁路桥涵设计规范
15、)(四IT2一邸,吉1996年局部修订版)中很凝土标号的换算见附录Ao3.1.2钢筋混凝土构件当采用E级钢筋时,桥跨结构混凝土强度等级不宜低于C30。其他结构混凝土强度等级不宜低于口。预应力混凝土主要承重结构的混凝土强度等级不宜低于C40。管道压浆用水泥浆强度等级不宜低于M350混凝土碱含量应符合混凝土碱含量限值标准CC臼53)的要求。3.1.3 混凝土的极限强度应按表3.1.3采用。表3.1.3混摄土的极限强度(MPa)符混凝土强度等级强度种类号C15 G20 5 C20 C35 C40 C45 C5 C55 C60 轴心抗压/, 12.0 15.5 19.0 22.5 26.0 29.5
16、33.0 36.5 40.0 43.5 轴心抗拉/. 1.42 1.72 2.02 2.22 2.48 2.68 2.88 3.08 3.28 3.48 3.1.4混凝土受压或受拉时的弹性模量E,应按表3.1.4采用。混凝土的剪切变形模量G,可按表3.1.4所列数值的0.43倍采用。表3.1.4宦摄土弹性模量E,(MPa) 混凝土CI5 C20 5 C20 C35 E础5 C50 C55 。|强度等级弹性模量.55x 2.8x . .20x 自.30X40x .45X 自55X.60x .65X E军10 10 JO 10 10 10 10 10 10 10 .6. 混凝土泊松比c可采用0.2
17、03.2钢筋3.2.1 铁路桥涵混凝土结构宜采用下列类型的普通钢筋和预应力钢筋:1 普通钢筋宜采用I级(Q235)和H级(20MnSi)钢筋,其技术条件应符合现行国家标准钢筋混凝土用热轧光圆钢筋(GB 13013)和钢筋混凝土用热轧带肋钢筋HGB1499)的规定。承受疲劳荷载的桥涵结构(p0.5),II级钢筋的化学成分c+啥应小于或等于0刊。2 预应力粗钢筋应符合现行国家标准钢筋混凝土用热轧带肋钢筋(GB1499)中到级钢筋的规定。3 预应力钢丝应符合现行国家标准预应力混凝土用钢丝(GB5223)的规定。4 预应力钢绞线应符合现行国家标准预应力混凝土用钢绞线(GB5224)的规定。当采用其他种
18、类的钢筋时,应有试验资料为依据。注,1普通钢筋革指用f钢筋混凝士结构中的钢筋和预应力混凝主结构中的非预应力钢筋。2严禁使用经高压穿水处理过的E级锅筋。3.2.2 普通钢筋、预应力粗钢筋抗拉强度标准值应按表3.2.2-1采用。N级钢筋在使用前应进行冷拉,冷拉控制应力宜为735岛1Pa,且冷拉率不大于3%。表3.2.2-1钢筋抗拉强度标准值(MPa)h土1普通钢筋J.预应力粗钢筋f,也I级E级冷拉凹级抗拉强度标准值235 335 835 注用于先*法预应力混凝土梁中的冷拉凹级钢筋,至指45SiMnV或40Si2MnV精制螺纹冷拉凹级钢筋,用于后张法预应力混凝土梁中的冷拉凹级钢筋系指45SiMnV或
19、40Si2MnV光圆冷拉N级钢筋。7 . 预应力钢丝抗拉强度标准值应按表3.2.2-2采用。预应力钢绞线抗拉强度标准值应按表3.2.2-3采用。表3.2.2-2预应力钢丝抗拉强度标准值f.(MPa) 公称直径(mm)4 5 6 7 1470 1470 1470 1570 1570 1 570 1 570 抗拉强度标准值1670 1670 1670 1770 1770 注按松弛率的不同可分为I级松弛(即普通枪弛)和E级松弛(即低松弛)钢丝。表3.2.2-3预应力钢绞线抗拉强度标准值f.(MPa) 12.7 15.2 公称直径(mm)标准型模拔型标准型模拔型抗拉强度标准值1860 1860 172
20、0 1820 1860 注按松弛率的不同可分为I级松弛(即普通松弛)和H级松弛(即低松弛)钢绞线。3.2.3 钢筋计算强度应按表3.2.3采用。表3.2.3钢筋计算强度(MPa)钢筋类型抗拉计算强度抗压计算强度f,或f.f;或f:预应力筋钢丝、钢绞线恃拉N级钢筋0.9f . 380 I级235 235 普通钢筋H级335 335 3.2.4 钢筋弹性模量应按表3.2.4采用。.8. 表3.2.4钢筋弹性模最(MPa)钢筋种类符号弹性模量钢丝E t 2.05 X 105 钢绞线Ep 1.95XI0:1 冷拉凹级钢筋Ep 1.8x 105 -2.0x 105 一一+-I级钢筋E , 2.1X 1O
21、- E级钢筋E吨2.1 X 105 注1 冷拉凹级钢筋幸经时烛的弹性模量采用1.8X 105 MPa , N:人I时她或将钢筋置于果体内经蕉弄后的弹性模量最用2.0x10气MPa,2 计算钢丝、钢绞线伸长值时,可按E士。1x 10 M fj:tJ_j、下限。9 . 4 设计基本规定4.1一般要求4.1.1 在计算荷载的最不利组合作用下,桥跨结构的横向倾覆稳定系数不应小于1.3。在相应于应力超过容许值30%时的竖向活载作用下,悬臂梁的纵向倾覆稳定系数不应小于1.3。4.1.2静活载(即不计列车竖向动力作用)所引起的最大竖向挠度应符合下列规定:1 对于简支梁不应超过跨度的11800;Z对于连续梁边
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