1、公路鋼結構橋梁設計規(guī)范第16章 支座和伸縮裝置黃李驥第13章 纜索系統(tǒng)2015年12月第13章 纜索系統(tǒng)概述本章為新章節(jié)，設計對象纜索單股或多股的受拉構件以鋼制品為主，也有FRP或其他材料制成應用在懸索橋、斜拉橋和拱橋等結構中，如主纜、吊索、斜拉索、系桿等，但設計使用年限不等纜索的特點只受拉剛度小強度振動疲勞防腐變形更換應力高概述現狀強度穩(wěn)步增加，1600MPa, 1670MPa, 1770MPa, 1860MPa, 1960MPa疲勞問題、耐久性問題頻發(fā)概述現狀疲勞問題、耐久性問題頻發(fā)概述今后的方向總體設計是纜索結構設計的核心材料的發(fā)展解決抗力問題，包括強度、疲勞、耐久性構造設計解決細節(jié)問題

2、必須貫徹全壽命設計的理念13.1 一般規(guī)定13.1.1 纜索構件及其附屬設施的設計應考慮安全性、實用性和耐久性，斜拉索、吊索還應考慮可調節(jié)、可檢查、可監(jiān)測、可維修和可更換安全耐久基本要求適用功能要求調、檢、測、修、換其他要求纜索系統(tǒng)的總體原則，突出設計理念的更新，不僅僅是強度和剛度問題，強調全壽命設計。體現近年來工程設計理念13 纜索系統(tǒng)13.1.2 應設置合理的纜索氣動外形、阻尼裝置或穩(wěn)定索，控制振動對纜索構件及其附屬設施的影響。主要針對吊索和斜拉索，需要控制風或活載引起的振動。措施：氣動措施、結構措施、阻尼措施螺旋線凹坑肋條13 纜索系統(tǒng)13.1.2 應設置合理的纜索氣動外形、阻尼裝置或穩(wěn)

3、定索，控制振動對纜索構件及其附屬設施的影響。剛性連接器輔助索阻尼器13 纜索系統(tǒng)13.1.3 索構件設計除了應考慮公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D60)中規(guī)定的永久作用、可變作用和偶然作用以外，還應考慮裹冰荷載、更換與斷裂等偶然工況的影響。需要考慮更換和突然斷裂的作用和實施。除了直接的靜力、動力作用，還要考慮構造。13 纜索系統(tǒng) 2011年底，全國已有22座斜拉橋的斜拉索、34座拱橋或懸索橋的吊桿更換規(guī)定了組成纜索的各部分及之間的防護。13.1.4 纜索構件及其附屬設施應考慮單根鋼絲的防護、鋼絲間的防護、構件外表面的防護和構件連接處的防護。主纜的防護13 纜索系統(tǒng)規(guī)定了組成纜索的各部分及之間的

4、防護。13.1.4 纜索構件及其附屬設施應考慮單根鋼絲的防護、鋼絲間的防護、構件外表面的防護和構件連接處的防護。斜拉索的防護13 纜索系統(tǒng)規(guī)定了纜索構件區(qū)別于其他剛性構件的重要特性。垂度的影響可以通過剛度折減或以直代曲來考慮。構件長度的變化必須考慮。13.1.5 纜索構件的計算應考慮垂度效應和構件長度的變化。13.1.6 纜索系統(tǒng)的二階分析中，可變作用的效應應基于給定溫度、給定永久作用下的結構初始幾何位置。規(guī)定了纜索系統(tǒng)的二階分析（幾何非線性分析）要基于成橋狀態(tài)。13 纜索系統(tǒng)規(guī)定了纜索構件的受拉承載能力設計：對于按應力計算的，用應力設計值表達式；對于按力計算的，用力設計值表達式。13.2 結

5、構設計13.2.1 纜索構件的受拉承載能力極限狀態(tài)應滿足下式要求 或式中： Nd軸向拉力組合設計值； A纜索構件的截面面積； fd纜索構件的抗拉強度設計值；NR纜索構件的抗拉承載力設計值。強度13 纜索系統(tǒng)規(guī)定了纜索構件的抗疲勞承載能力設計：對于按疲勞荷載模型I計算的，用 ；對于按疲勞荷載模型II計算的，用 。13.2.2 纜索的抗疲勞設計應按5.5節(jié)抗疲勞設計進行，疲勞抗力根據纜索的疲勞強度曲線和疲勞細節(jié)構造分類分別從圖13.2.2和表13.2.2中查取。疲勞圖13.2.2 纜索構件的疲勞細節(jié)曲線表13.2.2 纜索構件的疲勞細節(jié)受拉構件類型疲勞細節(jié)CMPa鋼絲繩150平行鋼絞線束160平行

6、鋼絲束160注：采用疲勞荷載模型I時，13 纜索系統(tǒng)規(guī)定了纜索構件的受拉承載能力設計：對于按應力計算的，用應力設計值表達式；對于按力計算的，用力設計值表達式。13.2.3 錨頭驗算應滿足以下要求： 1 錨頭錨杯內鋼絲錨固長度應滿足錨固強度的要求，鑄錨可按下式計算：式中： lsae -鋼絲在錨杯內的錨固長度（mm），見圖13.2.3； fk-鋼絲抗拉強度標準值（MPa）； v -單根鋼絲與合金在單位面積上的附著強度，無試驗資料時： 鑄體材料為熱鑄料，可取25MPa； 鑄體材料為冷鑄料，可取18MPa。 dw-鋼絲直徑（mm）。錨固圖13.2.3錨杯與鑄體材料相互作用示意13 纜索系統(tǒng)規(guī)定了纜索構

7、件的受拉承載能力設計：對于按應力計算的，用應力設計值表達式；對于按力計算的，用力設計值表達式。13 纜索系統(tǒng)13.2.3 錨頭驗算應滿足以下要求： 2 錨杯的承載能力極限狀態(tài)應滿足公式（13.2.3-2）的要求，錨杯與鑄體材料相互作用示意見圖13.2.3。 （13.2.3-2）式中：t-錨杯的環(huán)向應力； fd-錨杯材料的抗拉強度設計值。 錨杯的環(huán)向應力可按以下公式計算： （13.2.3-3） （13.2.3-4）式中： lsc-鑄體材料的有效長度， ； Ft-錨杯環(huán)向拉力，可按式13.2.3-4計算。錨固第16章 支座和伸縮裝置鋼支座面接觸支座線接觸支座特種鋼支座盆式支座球面支座球型支座鉸軸支

8、座鋼平板支座輥軸支座弧形支座概述本章適用于鋼結構橋梁的鋼支座設計。依靠鋼部件的滾動、搖動和滑動來完成支座的位移和轉動；承載能力強；本規(guī)范所列主要為鑄鋼支座；盆式支座、球形支座、雙曲形支座等，有相應的交通行業(yè)標準和國家標準序號標準號/計劃號標準名稱1GB/T 17955-2009橋梁球型支座2JT/T 843-2012公路橋梁彈塑性鋼減震支座3JT/T 852-2013公路橋梁摩擦擺式減隔震支座4JT/T 873-2013公路橋梁多級水平力球型支座5JT/T 927-2014橋梁雙曲面球型減隔震支座6JT/T 391-2009公路橋梁盆式支座概述 主要修訂內容增加了伸縮裝置；增加了弧形支座和輥軸

9、支座反力計算要求；增加了鉸軸式支座圓形樞軸的承壓應力計算要求；增加了支座設計的可更換要求；86規(guī)范（IV）支座弧形支座、輥軸支座、鉸軸支座計算要求；可更換要求伸縮裝置15規(guī)范第16章16.1 支座16.1.1 鋼結構梁式橋梁，可采用弧形支座、輥軸式支座、鉸軸式支座或性能可靠的其他型式支座。對受力復雜或大跨徑橋梁，宜采用盆式支座、球形支座或雙曲形支座。修訂條文。原第1.4.17條。原規(guī)范“搖軸支座”改進為“鉸軸支座”。增加了大跨徑橋梁的推薦支座類型?；⌒沃ё?輥軸式支座 鉸軸式支座16.1.2 支座應具有一定的剛度。底板厚度應根據支座反力對底板產生的彎矩計算確定。并符合以下規(guī)定：1 一般活動支座

10、底板厚度不宜小于：熱軋鋼板的平板支座為20mm；弧形支座支承中心處為40mm；輥軸及搖軸支座為40mm。2 鑄件各部分加工后尺寸不宜小于30mm。原規(guī)范條文，第1.4.17條。未修改。16.1.3 支座底板長度，在順橋方向，不宜超過墩臺支承面至鉸中心高度的2倍；在橫橋方向，應使墩臺支承面處的底板寬度與鉸的長度之差不超過支承面至鉸中心高度的2倍。支座壓力分布圖16.1 支座16.1.4 活動支座底板的計算有效尺寸，在順橋方向，弧形支座及搖軸支座不應大于底板厚度的4倍；輥軸支座不應大于兩排最邊輥軸中距加上板厚的4倍；橫橋方向，任何支座均不應大于底板頂面壓力接觸線長度加板厚的2倍。原規(guī)范條文，第1.

11、4.18條。未修改。16.1 支座原規(guī)范條文，第1.4.18條。未修改。16.1.5 輥軸支座宜選用自由接觸式，并符合以下規(guī)定：1 輥軸直徑應不小于150mm，懸索橋索鞍上的輥軸可不受此限制。割邊式輥軸經兩邊削割后的厚度應不小于直徑的1/3。如支座平面尺寸不超過規(guī)定或不受限制時，宜少用割邊式輥軸支座。2 宜采用單輥式支座，在選用多個輥軸時，宜選用偶數，輥軸應采用側桿聯(lián)系。3 輥軸支座必須有防止橫斜滑和縱向滾出的設施。不易養(yǎng)護的支座應四面用防塵罩防護。16.1 支座16.1.6 鋼支座的座板或下擺均應用錨栓固定于墩臺上。計算受拔錨栓的錨固力時，應按其內力增加50%。原規(guī)范條文，第1.4.20條。

12、未修改。當設置拔力錨栓時，其錨固力應為上拔力的1.5倍，使之有相當的安全儲備。試驗表明，錨栓隨著埋置深度的增加，應力遞減很快，所以埋得過深意義不大。為了增加握裹力，一般在錨栓下端設置彎鉤或將端部擴大成螺頭形式的錨固板。16.1 支座16.1.7 設計輥軸支座時，應考慮由于溫度和活載（包括沖擊力）所產生的位移，同時考慮上述因素引起縱向位移后的偏心影響。原規(guī)范條文，第1.4.21條。未修改。輥軸支座應能自由地縱向移動，其移動距離應不小于由活載和溫度所產生的移動量。輥軸縱向位移后，對基座和底板均產生偏心，在計算中應考慮偏心彎矩的影響。16.1 支座16.1.8 弧形支座和輥軸支座中圓柱形弧面與平板為

13、線接觸，其支座反力R應滿足以下公式要求：16.1.9 鉸軸式支座的圓柱形樞軸，當兩相同半徑的圓柱形弧面自由接觸的中心角90時，其承壓應力應按下式計算：16.1.89，參考現行鋼結構設計規(guī)范GB 50017規(guī)定。16.1 支座16.1.10 設計時應考慮支座的可更換性。新增條文。鑄鋼支座易銹蝕；承載力大，更換施工難度大、費用高；貫徹橋梁全壽命周期設計理念，預留支座更換空間。16.1 支座16.2 伸縮裝置16.2.2 可根據伸縮量大小，采用模數式伸縮裝置或梳齒板式伸縮裝置。新增條文。模數式、梳齒板式應用最為廣泛；模數式伸縮裝置，利用吸震緩沖性能好又容易密封的橡膠材料，與強度高剛性好的異性鋼材組合

14、，在大位移量情況下能承受車輛荷載。梳齒板式伸縮裝置，直接承受車輪荷載，伸縮量大，一般用于中大跨徑橋梁。序號標準號/計劃號標準名稱實施日期1JT/T 327-2004公路橋梁伸縮裝置2004.6.12JT/T 892-2014公路橋梁節(jié)段裝配式伸縮裝置2014.9.13JT/T 723-2008單元式多向變位梳形板橋梁伸縮裝置2008.11.14JT/T 502-2004公路橋梁波形伸縮裝置2004.7.155JT 2014-147公路橋梁阻尼減振梳齒板式伸縮裝置6JT 2014-148公路橋梁模數式伸縮裝置7JT 2015-174單元式多向變位梳形板橋梁伸縮裝置現行或在編伸縮裝置行業(yè)標準16.2 伸縮裝置16.2.2 伸縮量的確定應根據橋梁結構設計計算得出的最大伸縮量，并考慮增加25%35%的富余量。新增條文。考慮伸縮裝置的加工誤差、伸縮量計算、以及安裝施工的等因素的影響；考慮一定的富余量，作為選定型號的基本依據；根據以往經驗建議考慮30%左右的富余量。由于路面溫度高，伸縮縫型鋼頂死1