省地DB32DB32/T2315-2013三塔兩跨懸索橋設計指南Guidelinesforthree-towersuspensionbridgewithtwomain-span2013-05-15發(fā)布2013-06-15實施江蘇省質(zhì)量技術監(jiān)督局發(fā)布 Ⅱ 1 2 4 5 8 9 Ⅱ1本標準適用于跨徑在1200m以下的三塔兩跨公路懸索橋設計，其他多塔懸索橋或跨徑在12GB/T1231鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母GB/T3274碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼熱GB/T3632鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高GB/T50283公路工程結(jié)構(gòu)可JTGD62公路鋼筋混凝土及預應DB33/T856-2012特大跨徑鋼箱梁三塔兩跨懸索橋three-towersuspensionbridgew鋼-混凝土混合塔hybridtowercomposedofsteel rrλ──中塔上塔柱縱橋向抗彎慣矩均值的上限估算值與下限估算值之比；44.1.1用于懸索橋各部分構(gòu)件的混凝土，其強度等級、標準值、設計值、彈性模量、4.4.1鋼橋塔、鋼箱梁的鋼材可采用GB/T714、GB/T54.5.1焊接材料應通過焊接工藝試驗選定，并應保證焊縫與主體鋼材技術條件相適應。4.5.2熱鑄錨頭鑄體材料應選用低熔點鋅銅合金，技術條件宜符合GB/T470、GB/T467的規(guī)定。5.1一般規(guī)定5.1.1設計中作用的計算，應按本指南的規(guī)定執(zhí)行，本指南未作規(guī)定的，應符合JTGD60的要求。5.1.2設計中作用的分類與組合，應符合JTGD60的要求，并根據(jù)結(jié)構(gòu)計算狀態(tài)確定作用效應分項系數(shù)和頻遇值、準永久值系數(shù)。5.1.3結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)的確定，應符合JTGD60的要求。5.2各類作用5.2.1永久作用永久作用計算應按JTGD60的規(guī)定執(zhí)行。其中基礎變位作用包括橋塔豎向變位、錨碇水平及豎向變位。結(jié)構(gòu)重力計算時，當鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土含筋率(含普通鋼筋和預應力鋼筋)大于1% (體積比)時，其重度可按單位體積中扣除鋼筋體積的混凝土的自重加所含鋼筋的自重之和計算。5.2.2汽車荷載和人群荷載5.2.2.1設計汽車荷載包括車道荷載和車輛荷載。橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載，橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載等的計算采用車輛荷載，車道荷載與車輛荷載的作用不得疊加。5.2.2.2大跨度懸索橋汽車荷載應采用JTGD60中規(guī)定的汽車荷載，有特殊需要時，也可在對橋位區(qū)域內(nèi)汽車荷載進行專門研究的基礎上確定。5.2.2.3當進行專門研究來確定汽車荷載時，應滿足以下要求：a)選取橋位區(qū)域內(nèi)代表性路段利用動態(tài)稱重系統(tǒng)進行全斷面汽車荷載實測，實測持續(xù)時間應不小b)利用實測數(shù)據(jù)進行車輛荷載統(tǒng)計分析，確定其概率分布后，進行設計基準期內(nèi)最大值分布分析，綜合分析后確定車輛荷載取值；c)利用實測數(shù)據(jù)進行汽車荷載效應統(tǒng)計分析，分析以實測車隊效應與JTGD60汽車荷載標準值效應之比為對象，確定其概率分布后，進行設計基準期內(nèi)最大值分布分析，綜合分析后確定車道荷載取值；d)汽車荷載其他代表值按照GB/T50283規(guī)定的方法確定。5.2.2.4當進行專門研究來確定汽車荷載時，車道荷載計算圖式可見圖1。圖1車道荷載計算圖式其中qk、P分別為JTGD60中對車道荷載的規(guī)定值。k為按第5.2.2.3條方法統(tǒng)計分析得出的實際運營汽車荷載效應與JTGD60中的車道荷載效應的比值。5.2.2.5當進行專門研究來確定汽車荷載時，車輛荷載模型應基于5.2.2.3條的統(tǒng)計分析結(jié)果，選取有代表性的車輛來確定。5.2.2.6汽車荷載沖擊系數(shù)、橫向折減系數(shù)、縱向折減系數(shù)和人群荷載按JTGD60取用。作用在橋上的風荷載應考慮順橋向（X）、橫橋向（Y）和豎橋向（Z）三個分量，各構(gòu)件宜通過專題研究確定或按本指南相應部分及JTGD60、JTG/TD60-01的規(guī)定計算，并考5.2.4.1考慮溫度作用時，應根據(jù)當?shù)氐木唧w情況，結(jié)構(gòu)物使用的材料所處的5.2.4.2計算體系溫差時，鋼結(jié)構(gòu)可按當?shù)貥O端最高和最低氣溫確定；混凝土75.3.1在進行作用效應組合時，主纜計算拉力應將體系溫度作用作為永久作用計入，其余應符合JTG5.3.2抗震設計時的作用效應組合按10.1.7的要求進行。5.4.1疲勞荷載包括疲勞單車荷載模型和疲勞車輛荷載譜。5.4.2疲勞荷載宜在橋位區(qū)域內(nèi)汽車荷載的專門研究基礎上確定。當沒有專門研究時，可采用5.4.4和5.4.5中疲勞荷載的有關規(guī)定。5.4.3當進行專門研究來確定疲勞荷載時，應滿a)選取橋位區(qū)域內(nèi)代表性路段利用于7天；c)利用實測數(shù)據(jù)，選取1個代表車型，通過等效損傷原則，綜合分析確定疲勞單車荷載模型。5.4.4疲勞單車荷載模型見圖2。利用疲勞單車荷載模型進行抗疲勞設計設計時，應滿足以下要求：b)疲勞荷載應力幅按單車道加載后的最大應力和最小應力c)一般情況下，等效等幅應力的循環(huán)次數(shù)可采用2×10?次。圖2疲勞單車荷載模型5.4.5疲勞車輛荷載譜由一系列車輛荷載模型組合，見表1。利用疲勞荷載譜進行抗疲勞設計時應滿a)每種車輛按單車道和單輛加載；b)按雨流計數(shù)法計算結(jié)構(gòu)通過單個車輛時的應力幅和相應循環(huán)次數(shù)。表1疲勞車輛荷載譜公路類型國道鄉(xiāng)村公路 78表1疲勞車輛荷載譜(續(xù))公路類型國道軸距/mm,軸重/kN8 6876816總體設計及總體計算6.1一般規(guī)定6.1.1總體設計應根據(jù)橋址處的地形、地質(zhì)、氣象、水文、通航、防洪等建設條件，結(jié)合結(jié)構(gòu)受力合6.1.2總體設計時，應對其橋塔、纜索系統(tǒng)、加勁梁和基礎等主要組成構(gòu)件的類型及其組合，進行論6.1.3總體設計應考慮抗風、抗震的要求，并進行抗風、抗震專題研究。6.1.4全橋整體豎向剛度主要由中塔剛度、支承體系、主纜垂跨比、加勁梁重量等參數(shù)決定，應根據(jù)6.1.5中塔塔型和材料應考慮主纜與鞍座間抗滑移穩(wěn)定、全橋整體豎向剛度和中塔受力情況等因素，6.1.6主纜垂跨比一般宜在1/8～1/11的范圍內(nèi)選用。6.1.7主纜邊中跨比一般可取為0.25～0.45。6.1.8吊索間距應綜合考慮材料用量、加勁梁運輸架設條件以及吊索的受力情況確定。跨中短吊索的長度應考慮加勁梁架設設備的要求，主纜中心到加勁梁側(cè)吊索錨點之間的距離不宜小于3.5m。6.1.9加勁梁宜在中塔處結(jié)構(gòu)連續(xù)，也可考慮加勁梁與中塔固接或加勁梁在中塔處簡支的方式。b)避免產(chǎn)生加勁梁下垂的視覺效果；c)變形不應導致橋面排水不暢；d)由汽車荷載(不計入沖擊系數(shù))引起的加勁梁最大豎向撓度值宜小于跨徑的1/250、梁端豎向96.2.1支承體系應根據(jù)中塔剛度、主纜垂跨比、加勁梁與中塔間及加勁梁6.2.2加勁梁與中塔間的連接方式可選擇：塔梁分離、塔梁固接等。采用6.2.7為提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和主纜與鞍座間抗滑移穩(wěn)定，可在兩主跨跨6.3.1總體計算應采用有限位移理論，結(jié)構(gòu)計算圖式、幾何特性、邊界條6.3.2在結(jié)構(gòu)總體受力分析中，主體結(jié)構(gòu)可不計汽車荷載沖擊力的影響，6.3.3計算各種作用效應組合下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移，提出結(jié)構(gòu)設計所需要的主纜及吊索的控6.3.4根據(jù)設計成橋控制參數(shù)計算主纜成橋線形，得出索股無應力長度及6.3.5應進行施工過程計算，根據(jù)橋塔的強度和應力、主纜與鞍座間抗滑7.1.1三塔兩跨懸索橋橋塔分為邊塔和中塔兩種，可根據(jù)水文、地質(zhì)7.1.2中塔可根據(jù)受力需要選用鋼塔、混凝土塔或鋼—混凝土混合塔7.1.3橋塔的高度應根據(jù)主纜垂度、加勁梁高度及線形、通航凈高及7.1.4中塔與加勁梁的連接方式，根據(jù)總體分析確定的全橋支承體系7.1.5橋塔設計除應滿足結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性等的要求外，還應I0I0K1K2 λ──中塔上塔柱縱橋向抗彎慣矩均值的上限估算值與下限估算值之比；圖3三塔兩跨懸索橋簡圖7.2.4混凝土塔柱及橫梁一般采用空心箱形截面型式；鋼塔柱及橫梁可采用單室或多室箱形、十字形、T形截面型式，具體形狀宜通過風洞試驗確定。7.2.5橋塔橫梁的數(shù)量、位置和造型可根據(jù)受力要求及景觀要求確定。7.3結(jié)構(gòu)計算7.3.1橋塔計算可結(jié)合總體計算進行，并宜考慮加勁梁架設順序?qū)蛩芰Φ挠绊?。橋塔宜采用空間圖式進行整體分析，并計入結(jié)構(gòu)幾何非線性效應。7.3.2混凝土橋塔應進行截面承載力驗算和裂縫寬度驗算；鋼橋塔應進行截面應力驗算和構(gòu)件局部穩(wěn)定驗算；橋塔應進行橫橋向及順橋向的壓曲穩(wěn)定驗算。7.3.3混凝土塔柱及橫梁的截面驗算及配筋應符合JTGD62的規(guī)定；鋼塔柱及橫梁的截面驗算應符合JTJ025的規(guī)定。7.3.4當驗算橫梁受扭的不利工況或混凝土橫梁順橋向尺寸大于橫橋向跨徑的1/5時，橫梁宜按空間結(jié)構(gòu)圖式進行分析并對混凝土橫梁進行合理配筋。7.4構(gòu)造要求7.4.1混凝土塔7.4.1.1空心塔柱頂段應設置一定厚度的實體段，塔頂面宜設置鋼格柵，其尺寸應與塔頂鞍座相匹配；塔柱根部與基礎連接處宜設置擴散應力的塔座。7.4.1.2空心塔柱與橫梁連接處的塔柱壁宜局部加厚，其厚度應保證橫向預應力束布置的需要，同時不影響塔柱內(nèi)電梯運行所需空間。7.4.1.3空心橫梁內(nèi)宜設置橫隔板，橫隔板可布置在上部結(jié)構(gòu)、施工支架及吊裝設備的支承處，一般不宜少于兩道。7.4.1.4塔柱底部、橋面高度處及與橫梁連接處的塔柱側(cè)壁上，空心橫梁的頂板及橫隔板上均應設置出入人孔。7.4.1.5地震作用影響較大時，應加強塔柱間的橫向聯(lián)結(jié)。對混凝土橫梁應結(jié)合抗震分析結(jié)果配置預應力筋及普通鋼筋。7.4.1.6塔柱和橫梁應設置通風孔，間距宜為10m~15m。7.4.1.7混凝土塔宜根據(jù)施工需要在橋塔內(nèi)配置型鋼作為勁性骨架。7.4.1.8橫梁預應力筋宜錨固于塔柱外側(cè)。當錨頭埋于塔柱壁內(nèi)時，應對被切斷的豎向受力鋼筋采取有效加強措施。7.4.1.9上部結(jié)構(gòu)的支座預埋螺栓位置應避開橋塔橫梁預應力筋管道的位置。7.4.1.10混凝土橋塔的構(gòu)造要求除本節(jié)有明確規(guī)定外，應符合JTGD62的規(guī)定。7.4.2鋼塔及鋼-混凝土混合塔7.4.2.1塔柱的節(jié)段劃分應綜合考慮塔柱剛度、加工設備的加工能力、吊裝設備的吊裝能力、安裝效率和景觀效果，宜采用大節(jié)段劃分，以盡可能地減少拼接頭和拼接板。7.4.2.2鋼塔宜設計成矩形空心箱截面形式，箱壁各主壁板上應布置豎向加勁肋，箱室內(nèi)應設置水平橫隔板。7.4.2.3外壁板和豎向隔板的厚度根據(jù)受力確定，但外壁板及主要受力隔板的厚度不宜小于20mm。7.4.2.4箱室內(nèi)應設置水平橫隔板，其間距不宜大于3000mm。 7.4.2.5塔柱中受壓構(gòu)件的加勁肋，其寬厚比一般不宜大于13√235/f,,其中f,為鋼材牌號所對應的曲服點。7.4.2.6塔柱節(jié)段連接宜采用金屬接觸與高強度螺栓結(jié)合的方式。設計應合理確定節(jié)段間壁板、腹板和肋板等不同板材的金屬接觸率，金屬接觸率一般宜大于50%。7.4.2.7除通過風洞試驗優(yōu)化斷面外形外，還可考慮安裝質(zhì)量調(diào)諧阻尼器或晃動調(diào)諧阻尼器以達到減振目的。7.4.2.8鋼塔柱與混凝土結(jié)合部位置及形式應依據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點、施工方法等因素綜合確定。7.4.2.9全鋼塔柱與基礎混凝土的連接應符合下列規(guī)定：a)鋼塔柱與混凝土結(jié)合部除應考慮正常的溫度效應外，還應考慮由于兩種材料不同的線膨脹系數(shù)引起的效應；b)鋼塔柱底部與混凝土的連接一般采用螺栓錨固方式、埋入式或螺栓錨固與埋入結(jié)合式。一般宜采用螺栓錨固方式(圖4),使塔底軸力在鋼混結(jié)合面處盡量多地通過厚鋼板傳遞給混凝土基圖4鋼塔柱與基礎混凝土的連接7.4.2.10鋼-混凝土混合塔柱連接部位應符合下列規(guī)定：a)鋼塔柱與混凝土結(jié)合部除應考慮正常的溫度效應外，還應考慮由于兩種材料不同的線膨脹系數(shù)b)鋼塔柱與混凝土塔柱結(jié)合部連接形式有完全承壓式和承壓傳剪式(圖5);鋼塔柱鋼塔柱承壓板及其加勁鋼塔柱焊接栓釘開孔板連接件預應力束（筋）開孔板連接件前承壓鋼板前承壓鋼板橫梁橫梁橫梁橫梁混凝土塔柱混凝土塔柱a）完全承壓式h)完全承壓式連接的承壓鋼板厚度一般采用60～88.1主纜與鞍座間的抗滑移安全系數(shù)應滿足式(6)的要求（圖6μ──主纜與鞍槽底和側(cè)壁間的名義摩擦系數(shù)，一般取μ=0.2；圖6主纜與鞍座間抗滑移驗算圖式8.2當主纜與鞍座間的抗滑移安全系數(shù)不滿足8.1規(guī)定時，可采取如下措施：a)在鞍槽內(nèi)設置水平摩擦板；b)在鞍槽頂施加徑向夾緊力；c)采取合適的結(jié)構(gòu)措施，減小鞍座兩側(cè)的主纜纜力差。8.3鞍槽內(nèi)設置水平摩擦板時，主纜與鞍座間的總體摩擦系數(shù)可按式(7)計算：μ?——主纜與鞍槽底間的名義摩擦系數(shù)，可取μ=0.2;μp——主纜與水平摩擦板上表面間的名義摩擦系數(shù)，可取μp=0.2;n——水平摩擦板以上主纜鋼絲數(shù)；n——單根主纜的鋼絲總數(shù)。8.4在鞍槽頂施加徑向夾緊力時，主纜與鞍座間的抗滑移安全系數(shù)應滿足式(8)的要求。其他符號的含義同8.1。8.5為提高主纜與鞍座間的抗滑移安全度，可在中塔鞍座的鞍槽內(nèi)設置隔墻，隔墻厚度可取為50mm,隔墻端部宜設置厚度漸變段。9抗風設計9.1一般規(guī)