《公路钢结构桥梁设计规范》宣贯第一部分演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,公路钢结构桥梁设计规范,（,JTG D64-2015,）,宣贯,同济大学 徐俊 博士,2016,年,8,月,主要内容,新规的背景和主要原则,第一章,总则,第三章,材料,第四章,结构分析,第五章,构件设计,第六章,连接的构造和计算,第七、八、九章,第十三章,缆索,第十四、十五、十六章,新版钢桥设计规范的编制背景,86,版,公路桥涵钢结构和木结构设计规范,不能满足需要,编制年代久远，远远,不适应,公路钢桥建设发展的形势需求,设计理念与现行桥梁结构设计规范理论体系,不符,很多内容不再采用，或被更好的技术、工艺所代替,新规,的背景和主要原则,新版钢桥设计规范的编制背景,桥梁设计中总参考,国外规范,很多钢桥设计中出现的难题老规范无法解答，不得不进行,专题研究,无法反映二十年来我国钢桥设计积累的先进,经验,不适应我国大规模推广钢结构桥梁的需要,新规,的背景和主要原则,我国钢桥的建设成就,桥名,主跨,(m),类型,世界排名,西堠门大桥,1650,悬索桥,2,苏通大桥,1088,斜拉桥,2,朝天门大桥,552,拱桥,1,卢浦大桥,550,拱桥,1,新规,的背景和主要原则,钢产量过剩,“去产能”被列为,2016,年五大结构性改革的任务之首。李克强总理指出要以“壮士断腕”精神去产能,2016,年,3,月，正在举行的两会期间，武钢官方首度对媒体公开，武钢将从,8,万人减至,3,万人。,新规,的背景和主要原则,我国钢桥建设远低于发达国家水平,日本钢桥占全国桥梁总量的,41%,；,美国钢桥约占全国桥梁总量的,35%,；,欧洲,25,60m,跨径桥梁大部分采用钢,-,混凝土组合梁桥。,截止,2015,年底，我国公路钢结构桥梁占比不足,1%,。,新规,的背景和主要原则,交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见,交公路发,2016115,号,2016,年,7,月,1,日,主要内容,一、总体要求（指导思想、基本原则、主要目标）,二、主要措施（优选、设计、制造、规范、人才培养）,三、组织保障（组织领导、科技推广、,EPC,、信用评价、专家作用）,新规,的背景和主要原则,一、总体要求,（一）指导思想,牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，落实现代工程管理人本化、专业化、标准化、信息化、精细化的“五化”要求，提升公路桥梁品质和耐久性，降低,全寿命周期,成本，推进,钢结构桥梁建设,，促进公路建设转型升级、提质增效,（二）基本原则,政策引导、市场为主。,因地制宜，有序推进。,重点示范，标准先行。,建养并重,，质量可控。,（三）主要目标,到“十三五”时期末，公路行业钢结构桥梁设计、制造、施工、养护,技术成熟,，技术,标准,体系,完备,，专业化队伍和技术装备满足钢结构桥梁,建设养护需要,。新建,大跨、特大跨径桥梁,以钢结构为主，新改建其他桥梁钢结构比例明显提高。,交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见,七大措施,（一）加强方案比选，鼓励选用钢结构桥梁。,（二）合理选型，更好地发挥钢结构桥梁的优势。,（三）重视钢结构桥梁的构造设计,/,连接过渡、抗疲劳、抗渗漏、抗火等,（四）全面提高结构可维护性,/,可达、可检、可修、可换四可设计,（五）推进钢结构桥梁工业化、标准化、智能化建造。,（六）尽快完善相关标准定额,/,专用施工和养护定额和标准图,（七）加强专业人才培养,/,相关标准规范和知识技能的专项培训,交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见,组织保障,（一）加强组织领导。省级交通运输主管部门要加强组织领导，建立完善钢结构桥梁推广应用工作机制，积极组织开展钢结构桥梁,示范工程,建设，总结经验，推广先进技术，提高钢结构桥梁应用水平。,（二）加强科研和技术推广。公路建设单位应结合具体项目，组织开展提升钢结构桥梁,品质,、保证结构,安全耐久,、推进,标准化,建造等方面的,专题研究,，推广科技成果，夯实技术基础，推动钢结构桥梁整体技术水平的提高。,（三）推动设计施工总承包和养护专业化发包。鼓励公路建设单位采用设计、施工,(,含制造、安装,),总承包,等方式发包桥梁上部建造任务，通过设计、施工和钢结构制造企业深度融合，提高钢结构桥梁建设专业化水平。鼓励桥梁管养单位开展,钢结构桥梁专业化养护发包,，提高钢结构桥梁养护质量，降低全寿命周期成本。,交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见,组织保障,（四）完善信用评价体系。省级交通运输主管部门应研究建立钢结构制造单位的,信用评价制度,，交通运输部将适时把,钢结构制造单位,纳入公路建设行业,信用评价体系,中，充分发挥市场信用的引导作用，确保钢结构桥梁的制造、安装质量。,（五）充分发挥专家作用。在钢结构桥梁推进过程中，有关单位要根据工作需要，充分利用专家智慧和社会力量，开展相关科研、通用图编制、标准规范修编等工作，为推进钢结构桥梁建设提供技术支持和保障。,交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见,修订原则,采用,以分项系数形式表达的,概率极限状态设计,方法,处理好与,相关规范的关系,，如,公路工程可靠度设计统一标准,、,公路桥涵设计通用规范,公路斜拉桥设计规范,和,公路悬索桥设计规范,等,参考国内外先进规范和,研究,成果，,体现国内,近,20,年钢桥发展的,实践经验,。,本着,成熟一条写一条,的,原则编制。,新规,的背景和主要原则,理论体系,容许应力法,采用单一安全系数,给出了各类钢结构材料的容许应力值。,极限状态法,采用分项系数,考虑概率影响,考虑极限状态设计方法,承载能力极限状态,正常使用极限状态,新规,的背景和主要原则,参考国外规范,新规,的背景和主要原则,编制过程,交通部,2006,439,号文“关于下达,2006,年度公路工程标准制修订项目计划的通知”下达修订任务,2006.11,规范大纲,2008.11,征求意见稿,2010.1,送审稿,2010.12,总校稿,2012.3,报批稿,新规,的背景和主要原则,章节安排,新规,的背景和主要原则,1,总则,2,术语、符号,3,材料及设计指标,4,结构分析（新增）,5,构件设计与计算,6,连接的构造与计算,7,钢板梁,8,钢箱梁（新增）,9,钢桁梁,10,钢管结构（新增）,11,钢,-,混凝土组合梁,12,钢塔（新增）,13,缆索系统,14,钢桥面铺装（新增）,15,防护及维护设计（新增,）,16,支座与伸缩装置,符号,一,总则,二 一般规定,材料,材料的容许应力及其提高系数,横向刚度与抗倾覆稳定系数,结构内力计算原则和构件的基本计算公式,杆件的自由长度、长细比与宽厚比,三 连接的构造与计算,焊接、,栓接和铆接、,销接,四 行车系、联结系、缀板及支座的构造与计算,五 桥梁的构造与计算,基本要求,板梁,联合梁,桁架,悬索桥,1,总则,1.0.1,修订目的；（新增）,1.0.2,适用范围；,1.0.3,修订原则；（新增）,1.0.4,设计使用年限；（新增）,1.0.5,极限状态设计要求；（新增）,1.0.6,制作、管养、标准化等要求；,1.0.7,应符合相关规范。（新增）,修订目的,1.0.1,为,规范公路钢结构桥梁的设计，提高设计水平，保障工程质量,，按照,安全、耐久,、,适用,、,环保、经济和美观,的原则，制定本规范。,1,总则,适用范围,1.0.2,本规范适用于各等级公路,钢结构桥梁,和,桥梁钢结构,设计。,1,总则,钢板梁桥,钢箱梁桥,钢结构桥梁,钢桁梁桥,斜拉索,钢塔,桥梁钢结构,钢桥墩,修订原则,1.0.3,本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，按照分项系数的设计表达式进行设计。,1,总则,设计使用年限,1.0.4,公路钢结构桥梁应进行,耐久性,设计，特大桥、大桥、中桥主体结构应按不小于,100,年,设计使用年限进行设计，高速公路、一、二级公路上的小桥主体结构宜按不小于,100,年设计使用年限进行设计。,1,总则,公路等级,主体结构,可更换部件,特大桥,大,桥,中桥,小桥,涵洞,斜拉索,吊,索,系杆等,栏,杆,伸缩装置,支座等,高速,、一级,100,100,50,20,15,二,、三级路,100,50,30,四级路,100,50,30,通规规定,极限状态设计要求,1.0.5,公路钢结构桥梁应按公路桥涵设计通用规范,(JTG D60-2015),的要求，考虑设计状况并开展相应的极限状态设计。,1,持久状况,应进行承载能力极限状态和,正常使用极限状态设计,。,2,短暂状况,应作,承载能力极限状态设计,，可根据需要进行,正常使用极限状态设计,。,3,偶然状况,应作,承载能力极限状态设计,。,4,地震状况应作承载能力极限状态设计。,1,总则,制作、管养、标准化等要求,1.0.6,公路钢结构桥梁设计应提出对制作、运输、安装、养护、管理等的要求，选择合理的结构形式，宜采用标准化、通用化的结构单元和构件，构造与连接应,便于,制作、安装、,检查和维护,。,1,总则,应符合相关规范,1.0.7,公路钢结构桥梁设计除应符合本规范外，尚应符合现行国家和行业有关标准的规定。,1,总则,3,材料与设计指标,增加了平行钢丝、钢绞线等拉索,材料,增加了冲击韧性等,物理性能指标,各种材料按,最新,国家标准修订,给出了材料的,强度设计值,3.1,材料,3.2,设计指标,条文,3.1.1,应根据结构形式、受力状态、连接方法及所处环境条件，合理地选用材料。,3.1.2,钢材,宜,选用,Q235,钢、,Q345,钢、,Q390,钢和,Q420,钢，其质量应分别符合现行,碳素结构钢,GB/T 700,和现行,低合金高强度结构钢,GB/T 1591,的规定。,其中，,Q235,钢中的沸腾钢,不宜,用于需要验算,疲劳,的，以及虽不需要验算疲劳但工作温度低于,-20,时的,焊接结构,；也不宜用于需要验算疲劳且工作温度等于或低于,-20,的,非焊接结构,。,3,材料与设计指标,/3.1,材料,材料冲击韧性要求,3,材料与设计指标,/3.1,材料,焊接构件,-20,t,0,t,-20,Q235Q345:C,Q390Q420:E,非,焊接构件,t,-20,Q235Q345:D,Q390Q420:D,钢材牌号,Q235,Q345,Q390,Q420,质量等级,C,D,C,D,D,E,D,E,试验温度（）,0,-20,0,-20,-20,-40,-20,-40,冲击韧性（,J,）,27,27,34,34,34,27,34,27,3.1.53.1.12,条,3,材料与设计指标,/3.1,材料,条文号,内容,满足标准,备注,3.1.5,铸钢,GB/T 11352,修订,3.1.6,销铰轴锚具,GB/T 699,修订,3.1.7,高强螺栓、螺母、,垫圈,GB/T 1228,、,GB/T1229,GB/T 1230,、,GB/T1231,、,GB/T3632,修订,3.1.8,普通螺栓,GB/T 5780,、,GB/T 5782,修订,3.1.9,铆钉,GB/T 715,修订,3.1.10,锚栓,GB/T 700,，,GB/T 1591,修订,3.1.11,圆柱头焊钉,GB/T 10433,新增,3.1.12,手工焊接焊条,GB/T 5117,、,GB/T5118,修订,自动焊接焊丝焊剂,GB/T 14957,、,GB/T8110,、,GB/T12470,GB/T 10045,、,GB/T17493,、,GB/T5293,3.1.13 3.1.14,条,3,材料与设计指标,/3.1,材料,条文号,内容,满足标准,备注,3.1.13,高强度钢丝,GB/T 17101,、,GB/T18365,修订,钢绞线,GB/T 5224,、,YB/T152,钢丝绳,GB/T 8918,、,GB/T20118,、,GB/T20067,3.1.14,热铸锚头铸体材料,应选用低熔点锌铜合金。,冷铸锚头铸体材料,可由环氧树脂、铁砂、矿料、固化剂等组成，其配比应由试验确定。,3.1.15,锚具、连接器、伸缩装置、阻尼器、鞍座,3,材料与设计指标,/3.1,材料,序号,标准号,/,计划号,标准名称,实施日期,1,GB/T 17955-2009,桥梁球型支座,2009.9.1,2,JT/T 843-2012,公路桥梁弹塑性钢减震支座,2013.2.1,3,JT/T 852-2013,公路桥梁摩擦摆式减隔震支座,2013.5.1,4,JT/T 873-2013,公路桥梁多级水平力球型支座,2014.1.1,5,JT/T 927-2014,桥梁双曲面球型减隔震支座,2014.11.1,6,JT/T 327-2004,公路桥梁伸缩装置,2004.6.1,7,JT/T 892-2014,公路桥梁节段装配式伸缩装置,2014.9.1,8,JT/T 723-2008,单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置,2008.11.1,9,JT/T 502-2004,公路桥梁波形伸缩装置,2004.7.15,10,JT 2014-147,公路桥梁阻尼减振梳齿板式伸缩装置,11,JT 2014-148,公路桥梁模数式伸缩装置,12,JT 2015-174,单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置,3,材料与设计指标,/3.1,材料,序号,标准号,/,计划号,标准名称,实施日期,1,GB/T 17955-2009,桥梁球型支座,2009.9.1,2,JT/T 843-2012,公路桥梁弹塑性钢减震支座,2013.2.1,3,JT/T 852-2013,公路桥梁摩擦摆式减隔震支座,2013.5.1,4,JT/T 873-2013,公路桥梁多级水平力球型支座,2014.1.1,5,JT/T 927-2014,桥梁双曲面球型减隔震支座,2014.11.1,6,JT/T 327-2004,公路桥梁伸缩装置,2004.6.1,7,JT/T 892-2014,公路桥梁节段装配式伸缩装置,2014.9.1,8,JT/T 723-2008,单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置,2008.11.1,9,JT/T 502-2004,公路桥梁波形伸缩装置,2004.7.15,10,JT 2014-147,公路桥梁阻尼减振梳齿板式伸缩装置,11,JT 2014-148,公路桥梁模数式伸缩装置,12,JT 2015-174,单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置,3,材料与设计指标,/3.1,材料,序号,标准号,/,计划号,标准名称,实施日期,1,JT 2010-60,大跨径公路桥钢桁梁与钢箱梁,2,JT/T 784-2010,组合结构桥梁用波形钢腹板,2010.11.1,3,JT/T 804-2011,分体式钢箱梁,2011.9.1,4,JT/T 903-2014,悬索桥索鞍、索夹,2014.9.1,5,JT/T 728-2008,装配式公路钢桥 制造,2008.12.1,6,JT/T 722-2008,公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件,2008.11.1,7,JT 2015-172,装配式公路钢桥构件管养、报废技术条件,8,JT 2010-61,斜拉索外置式粘滞阻尼器,3.2.1,钢材强度设计值,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,钢材,抗拉、抗压和抗弯,f,d,抗剪,f,vd,端面承压,f,cd,牌号,厚度（,mm,）,Q235,钢,16,190,110,280,16,40,180,105,40,100,170,100,Q345,钢,16,275,160,355,16,40,270,155,40,63,260,150,63,80,250,145,80,100,245,140,Q390,钢,16,310,180,370,16,40,295,170,40,63,280,160,63,100,265,150,Q420,钢,16,335,195,390,16,40,320,185,40,63,305,175,63,100,290,165,f,d,=,f,y,/,R,R,=1.25,3.2.2,铸钢和锻钢强度设计值,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,强度种类,钢号,ZG230-450,ZG270-500,ZG310-570,35,号钢,45,号钢,抗拉、抗压和抗弯,f,d,170,200,225,250,280,抗剪,f,vd,100,115,130,145,160,铰轴,紧密,接触时径向受压,f,rd1,85,100,110,125,140,辊轴或摇轴,自由,接触时径向受压,f,rd2,6.5,8.0,9.0,10.0,11.0,销孔承压,f,sd,190,210,86,规范,ZG 25II,ZG35II,ZG 45II,35,号钢,45,号钢,3.2.3,焊缝的强度设计值,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,焊接方法和,焊条型号,构件钢材,对接焊缝,角焊缝,牌号,厚度（,mm,）,抗压,抗拉,抗剪,抗拉、抗压,或抗剪,焊缝质量等级,一、二级,三级,自动焊、半自,动焊和,E43,型焊,条的手工焊,Q235,钢,16,190,190,160,110,140,16,40,180,180,155,105,40,100,170,170,145,100,自动焊、半自,动焊和,E50,型焊,条的手工焊,Q345,钢,16,275,275,235,160,175,16,40,270,270,230,155,40,63,260,260,220,150,63,80,250,250,215,145,80,100,245,245,210,140,自动焊、半自,动焊和,E55,型焊,条的手工焊,Q390,钢,16,310,310,265,180,200,16,40,295,295,250,170,40,63,280,280,240,160,63,100,265,265,225,150,Q420,钢,16,335,335,285,195,200,16,40,320,320,270,185,40,63,305,305,260,175,63,100,290,290,245,165,0.85,焊缝等级简介,焊缝等级是施工验收等级，有三级。三级最低，只要求外观检查和尺寸检查。二级要求部分作超声波探伤检查。一级最高，要求全部做探伤检查。,对焊缝等级来说，原则是受拉等级高于受压，受动力的高于受静力的。,对接焊缝一般需要做无损探伤（或部分需要）。故一般对接焊缝的焊接等级为二级或一级，不小于二级。,角焊缝没必要作无损探伤，故角焊缝为一级的话，就没有多少意义。一般,角焊缝为二级或三级。,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,3.2.3,焊缝的强度设计值,原规范没有对焊缝强度的要求。,有对焊剂、焊丝、焊条的要求如下：,“自动焊和半自动焊选用的焊丝焊剂应与主体金属强度相适应。”,“手工焊接用焊条型号应与主体金属相适应。”,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,焊接方法,焊条型号,熔敷金属抗拉强度,MPa,最小抗拉强度,MPa,钢材牌号,自动、半自动焊、和手工焊,E43,焊条,430,375,Q235,E50,焊条,490,470,Q345,E55,焊条,550,490,Q390,520,Q420,3.2.4,普通螺栓和锚栓的连接强度设计值,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,螺栓的性能等级、,锚栓和,构件钢材的牌号,普通螺栓,锚栓,C,级,A,、,B,级,抗拉,抗剪,承压,抗拉,抗剪,承压,抗拉,普通螺栓,4.6,级、,4.8,级,145,120,5.6,级,185,165,8.8,级,350,280,锚栓,Q235,钢,125,Q345,钢,160,构件,Q235,钢,265,350,Q345,钢,340,450,Q390,钢,355,470,Q420,钢,380,500,因抗疲劳性能差，,普通螺栓,通常不用在桥梁设计中,3.2.5,高强锚栓预拉力设计值,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,性能等级,螺纹规格,M20,M22,M24,M27,M30,8.8S,125,150,175,230,280,10.9S,155,190,225,290,355,高强度螺栓预拉力值计算公式：,其中：,f,u,为经热处理后的最低抗拉强度：对,8.8,级，取,830N/mm,2,；,对,10.6,级，取,1040830N/mm,2,；,A,e,为螺纹处有效面积。,3.2.6,铆钉连接的强度设计值,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,铆钉钢号和,构件钢材牌号,抗拉,(,钉头拉脱,),抗剪,承压,I,类孔,II,类孔,I,类孔,II,类孔,铆钉,BL2,或,BL3,105,160,135,构件,Q235,钢,390,320,Q345,钢,500,405,Q390,钢,520,425,I,类孔指在装配好的构件上钻成的孔；在单个零件和构件上用钻模钻成的孔；在单个零件上先钻成或冲成较小的孔，然后在装配好的构件上再扩钻成的孔,。,类孔指在单个零件上一次冲成或不用钻模钻钻成的孔。,沉,头和半沉头铆钉连接表中数值应乘以折减系数,0.8,。,3.2.7,钢材和铸钢的物理性能指标,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,3.2.8,拉索用钢丝、钢绞线的抗拉强度设计值,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,材料种类,抗拉强度标准值,f,k,抗拉强度设计值,f,d,钢丝,1570,850,1670,900,1770,955,1860,1005,钢绞线,1570,850,1670,900,1720,925,1770,955,1860,1005,1960,1055,R,=1.85,从安全系数,2.5,换算,1,表列钢丝抗拉强度设计值系为,II,级松弛钢丝的数值，当采用公称直径,5mm,的,I,级松弛钢丝时，乘以折减系数,0.95,。,2,表列抗拉强度设计值，用于销接式吊索时应乘以折减系数,0.83,。,3.2.9,钢丝绳最小破断拉力,钢丝绳应按其最小破断拉力（,kN,）除以抗拉强度分项系数,R,求得最小破断拉力设计值,F,d,。最小破断力应根据现行,粗直径钢丝绳,GB20067,钢芯钢丝绳取值。,3,材料与设计指标,/3.2,设计指标,材料种类,骑跨式吊索,销接式吊索,抗拉强度分项系数,R,2.95,2.2,4,结构分析,本章为新增章节。,结构分析模型部分，参考了欧洲规范，,竖向挠度、预拱度，对原,86,规范进行了修订。,新增横桥向抗倾覆稳定验算要求。,4.1,结构分析模型,4.2,结构强度、稳定与变形计算,4.1,结构分析模型,4.1.1,结构分析采用的模型和基本假定，应能,反映结构实际受力状态,，其,精度,应能满足结构设计要求。,4.1.2,在结构分析中，应考虑,环境,对构件和结构性能的影响。,4.1.3,结构受力分析可按,线弹性理论,进行，当极限状态条件下结构的变形不能被忽略时，应考虑几何非线性对结构受力的影响。,4.1.4,结构,动力分析,应考虑以下因素：,1,所有相关的结构构件质量、刚度和阻尼特性。,2,模型的边界条件应反映结构的固有特性。,4,结构分析,4.2.1,桥梁承载能力极限状态验算,4,结构分析,4.2.2,桥梁整体失去静力平衡的承载能力极限状态验算,4,结构分析,上部结构采用整体式截面的梁桥在持久状况下结构体系不应发生改变，并应按下列规定验算横桥向抗倾覆性能：,1,在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态。,2,当整联只采用单向受压支座支承时，应符合下式要求：,式中：,k,qf,横向抗倾覆稳定性系数，取,k,qf,=2.5,；,有利的基本组合,有害的基本组合,4,结构分析,近年来，各地相继发生了简支、连续梁桥整体横桥向倾覆失稳直至垮塌的事故案例。事故桥梁的破坏过程表现为，单向受压支座脱离正常受压状态，上部结构的支承体系不再提供有效约束，上部结构变形或受力失稳，以致垮塌，支座、下部结构连带损坏，,4.2.3,钢桥竖向挠度限值,4,结构分析,桥梁结构,形式,简支或,连续桁架,简支或,连续板梁,梁的悬臂,端部,斜拉桥,主梁,悬索桥,加劲梁,15,规范限值,l,/500,l,/500,l,/300,l,/400,l,/250,86,规范限值,l,/800,l,/600,l,/300,-,l,/400,4.2.4,预拱度,钢桥应设置预拱度，预拱度大小应视实际需要而定，宜为结构自重标准值加,1/2,车道荷载频遇值产生的挠度值，频遇值系数为,1.0,。预拱度应保持桥面曲线平顺。,4,结构分析,