DB46∕T 591-2023 超高性能轻型组合桥面结构技术规程(海南省).pdf
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1、 ICS 93.080.01 CCS P 28 46 海南省地方标准 DB 46/T 5912023 超高性能轻型组合桥面结构技术规程 Technical Specification for Ultra-high Performance Lightweight Composite Structure Deck 2023-06-08 发布 2023-07-15 实施 海南省市场监督管理局 发 布 DB 46/T 5912023 I 目次 前言.II 引言.III 1 范围.4 2 规范性引用文件.4 3 术语和定义.4 4 符号和缩略语.5 5 材料.7 6 设计.11 7 施工.26 8 质量
2、检验与验收.28 附录 A(规范性)STC 用钢纤维性能检验方法.32 附录 B(规范性)STC 试件的制作及试验方法.34 DB 46/T 5912023 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。本文件由海南省交通运输厅提出并归口。本文件起草单位:中国公路工程咨询集团有限公司、湖南大学、中交第二公路勘察设计研究院有限公司、中交第二航务工程局有限公司、海南中交高速公路投资建设有限公司。本文件主要起草人:吴敬武、曹君辉、刘闯、孙平宽、邵旭东、张福强、冯鹏程、张迎春、王成斌、李邦武、黄鹏、符策源、韩善剑、刘源、王洋、刘新华、王锦
3、攀、阳振中、张汉生、陈颖新、张德文、易鑫、王文铭、艾佑元、向梨梨、于德恩。DB 46/T 5912023 III 引言 本文件在总结超高性能轻型组合桥面结构科研成果和工程应用经验基础上编制。在国内外大跨径桥梁中,正交异性钢桥面板因自重小,承载能力大,施工简便等优点,得到广泛应用。大量工程实践表明,钢桥面的以下两个问题非常突出:一是正交异性钢桥面板的母板及各种焊缝易出现疲劳开裂;二是钢桥面上的沥青面层易产生裂缝、车辙、壅包等病害,面层的使用寿命通常仅几年时间。为此,桥梁在通车后的运营阶段,须频繁对桥面钢结构及面层进行维修,严重影响了桥梁结构的耐久性和行车舒适性。为解决上述技术难题,经过长期研究,
4、本文件编制组提出了超高性能轻型组合桥面结构新体系。大量理论、试验研究及多座桥实桥运用证明,该新体系抗裂能力强、耐久性好、操作和实施简便、造价合理、全寿命期费用低,能较好地解决传统钢桥面的病害难题。本文件是在经过10年科学研究和实桥应用后编写完成的。本文件的编写,借鉴了国内外相关规范、规程相关内容。本文件的发布机构提请注意:申明符合本文件时,本文件可能涉及到ZL201020242873.0;ZL201210521668.1;ZL201110384487.4;ZL201410474441.5等相关专利的使用。本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机
5、构保证,他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下,就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案,相关信息可以通过以下联系方式获得。专利持有人:湖南大学、邵旭东。地址:湖南省长沙市湖南大学土木工程学院桥梁工程系。请注意除上述专利外,本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。请各有关单位在执行过程中,将发现的问题和意见,函告本文件日常管理者,联系人:曹君辉(地址:湖南省长沙市岳麓区湖南大学土木工程学院,邮编:410082;电话:15802536124;电子邮箱:),以便修订时参考。DB 46/T 5912023 4 超高性能轻型组合桥面结
6、构技术规程 1 范围 本文件规定了超高性能轻型组合桥面结构的术语和符号、总则、材料、设计、施工、质量检验与验收。本文件适用于桥梁超高性能轻型组合桥面结构。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 175 通用硅酸盐水泥 GB 8076 混凝土外加剂 GB 50119 混凝土外加剂应用技术规范 GB 50204 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB/T 1596 用于水泥和混凝土中的粉煤灰 GB/T 10433 电弧螺柱焊用圆柱头
7、焊钉 GB/T 18046 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉 GB/T 27690 砂浆和混凝土用硅灰 GB/T 31387 活性粉末混凝土 JG 237 混凝土试模 JT 722 公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件 JTG D50 公路沥青路面设计规范 JTG D60 公路桥涵设计通用规范 JTG D64 公路钢结构桥梁设计规范 JTG 3362 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG 3364-02 公路钢桥面铺装设计与施工技术规范 JTG E60 公路路基路面现场测试规程 JTG F40 公路沥青路面施工技术规范 JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准 JTG/T D64-
8、01 公路钢混组合桥梁设计与施工规范 JTG/T J22 公路桥梁加固设计规范 JTG/T 3650 公路桥涵施工技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。DB 46/T 5912023 5 3.1 超高韧性混凝土 super toughness concrete(STC)由水泥、矿物掺合料、细集料、钢纤维(体积含量不低于2.0%)、纳米二氧化硅或纳米碳酸钙、外加剂等材料,或由上述材料制成的干混料,加水拌和凝结硬化后形成的,抗弯拉强度在22MPa以上的高强高韧性水泥基复合材料,简称“STC”。3.2 组合桥面结构 composite deck structure 由正交异性钢桥面板
9、、STC层和磨耗层组合而成的一种桥面形式,其中STC层与正交异性钢桥面板间通过连接件连接,磨耗层与STC层间通过黏结层黏结。3.3 蒸汽养护 steam curing 浇筑的STC终凝后在8090蒸汽环境中持续养护72小时,或90以上蒸汽环境中持续养护48小时后达到强度等级的养护过程。4 符号和缩略语 4.1 材料性能有关符号 STC22 抗弯拉强度标准值为 22MPa 的超高韧性混凝土;c STC 的温度线膨胀系数;crack,d STC 的初裂应变设计值;td STC 的极限拉应变设计值(不考虑配筋);sE 钢材的弹性模量;rE 钢筋的弹性模量;cE STC 的弹性模量;f 钢筋、钢梁及
10、STC 的强度设计值或容许值;fkf STC 抗弯拉强度标准值;fdf STC 抗弯拉强度设计值;cu,kf STC 立方体抗压强度标准值,试件边长 100mm;ckf STC 轴心抗压强度标准值;cdf STC 轴心抗压强度设计值;studf 焊钉连接件的抗拉强度;tdf 不配筋 STC 的轴拉强度设计值;yf 钢材的屈服强度;,servt transf 配筋 STC 的横桥向名义抗裂强度容许值;serv,longitf 配筋 STC 的纵桥向名义抗裂强度容许值;,ultit transf 配筋 STC 的横桥向名义抗拉强度容许值;ulti,longitf 配筋 STC 的纵桥向名义抗拉强度
11、容许值;serv,jointt transf 施工接缝处 STC 的横桥向名义抗裂强度容许值;DB 46/T 5912023 6 serv,longi,jointtf 施工接缝处 STC 的纵桥向名义抗裂强度容许值;,intultit trans jof 施工接缝处 STC 的横桥向名义抗拉强度容许值;,intultit longi jof 施工接缝处 STC 的纵桥向名义抗拉强度容许值;wud 焊接钢筋网连接件中,纵向钢筋-钢板连接焊缝抗剪强度设计值;cud 焊接钢筋网连接件中,纵筋与 STC 间的黏结强度设计值;c STC 的泊松比。k 连接件的抗剪刚度;eff,iW 不同应力计算阶段,钢
12、梁或组合梁的抗弯模量。4.2 作用和作用效应有关符号 diM 对应不同应力计算阶段,作用于钢梁或组合梁的弯矩设计值;scM 抗裂计算中,受压区钢板所承担的弯矩;stM 抗裂计算中,受拉区钢结构所承担的弯矩;ccM 抗裂计算中,受压区 STC 所承担的弯矩;ctM 抗裂计算中,受拉区 STC 所承担的弯矩;srM 抗裂计算中,钢筋所承担的弯矩;loadM 抗裂计算中,外荷载引起的截面弯矩;scN 抗裂计算中,受压区钢板所承担的轴力;stN 抗裂计算中,受拉区钢结构所承担的轴力;ccN 抗裂计算中,受压区 STC 所承担的轴力;ctN 抗裂计算中,受拉区 STC 所承担的轴力;srN 抗裂计算中,
13、钢筋所承担的轴力;loadN 外荷载引起的轴力;sdV 正常使用极限状态下的连接件剪力设计值;dV 承载能力极限状态下的连接件剪力设计值;uV 连接件的抗剪承载力设计值;0.025mmV 焊接钢筋网连接件荷载-滑移曲线对应 0.025mm 滑移时的荷载;global 整体受力状态下的正应力;local 局部受力状态下的正应力;组合桥面结构考虑整体和局部叠加后的正应力;ss 按作用(或荷载)频遇组合计算的 STC 层中钢筋拉应力;maxS 正常使用极限状态下结合面的最大滑移值;S 连接件荷载-滑移曲线中的特征滑移值;limS 正常使用极限状态下结合面的滑移限值;1T 温度梯度效应计算中,STC
14、层顶面的温度;2T 温度梯度效应计算中,STC 层底面的温度;smaxw STC 表面的最大裂缝宽度。4.3 几何参数符号 scA 焊钉连接件钉杆横截面面积;rA 抗裂计算中,受拉区钢筋截面面积;teA 抗裂计算中,有效受拉 STC 截面面积;DB 46/T 5912023 7 cb 抗裂计算中,STC 层的宽度;tb 抗裂计算中,截面顶部钢板宽度;fb 抗裂计算中,截面腹板厚度;lb 抗裂计算中,纵肋下翼缘宽度;sc STC 层受拉钢筋外边缘至受拉侧表面的距离;sd 抗裂计算中,验算方向上(纵桥向或横桥向)受拉区钢筋直径;抗裂计算中,截面弯曲曲率;wcd 焊钉根部焊缝的直径;rd 钢筋的公称
15、直径;wcl 焊钉根部焊缝的高度;fh 抗裂计算中,截面腹板高度;lh 抗裂计算中,截面下翼缘厚度;th 抗裂计算中,钢面板厚度;rh 抗裂计算中,受拉钢筋重心位置至受拉 STC 上表面的距离;yh 抗裂计算中,受压钢板屈服高度;tdh 抗裂计算中,受拉区未开裂的 STC 高度;wh 焊接钢筋网连接件中,纵筋-钢面板连接焊缝的焊脚尺寸;H 组合梁截面高度;steelh 钢桥面截面高度;wl 焊接钢筋网连接件中,纵筋-钢面板连接焊缝的长度;wcl 焊钉根部焊缝的高度;cl 焊接钢筋网连接件中,纵向钢筋黏结长度;ch 抗裂计算中,STC 层的厚度;wh 焊接钢筋网连接件中,纵筋-钢面板连接焊缝的焊
16、脚尺寸;0y 抗裂计算中,受拉 STC 上表面到中性轴的距离;ty 抗裂计算中,中性轴到钢板底面的距离。4.4 计算系数及其他有关符号 cr 抗裂计算中,构件受力特征系数;bc STC 的徐变计算系数;b0(,)t t 加载时的龄期为 t0,计算考虑龄期为 t 时的 STC 徐变系数;b STC 的徐变系数终值;裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数;0 桥梁结构重要性系数;v 焊钉连接件的抗力分项系数;焊缝尺寸对焊钉抗剪强度的贡献系数;t 计算考虑时刻的 STC 龄期;0t 加载时的 STC 龄期;te 抗裂计算中,按有效受拉 STC 截面面积计算的受拉钢筋配筋率。5 材料 5.1 STC 原材料 D
17、B 46/T 5912023 8 5.1.1 水泥宜采用不低于 42.5 级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,应符合现行 GB 175 的规定。5.1.2 矿物掺合料宜采用 I 级粉煤灰、S95 等级以上的粒化高炉矿渣粉、二氧化硅含量不低于 90%的硅灰等材料,且应符合现行 GB/T 1596、GB/T 18046、GB/T 27690 的规定。当采用其它矿物掺合料时,应通过试验进行验证。5.1.3 细集料宜为石英砂,性能指标应符合表 1 的规定。表1 石英砂的技术指标 项目 技术指标(%)二氧化硅含量 97 氯离子含量 0.02 硫化物及硫酸盐含量 0.50 云母含量 0.50 5.1.4 石英
18、砂和石英粉的筛分试验和粒径应符合现行 GB/T 31387 的规定。5.1.5 减水剂应符合现行 GB 8076 和 GB 50119 的规定。宜选用高性能减水剂,减水剂的减水率宜大于30%。5.1.6 掺用改善拌和物和 STC 性能的其它外加剂时,其性能应符合现行相关标准的规定,且应通过试验,确定 STC 性能满足工程应用要求后方可使用。5.1.7 钢纤维应采用高强度钢纤维(可镀铜),其性能指标应符合表 2 的规定。钢纤维的性能检验方法应符合本文件附录 A 的规定。表2 钢纤维的性能指标 项目 性能指标 抗拉强度(MPa)2000 长度合格率(12 mm14mm或7mm8mm纤维比例)(%)
19、1 96 直径合格率(0.18 mm0.22mm或0.12mm0.14mm纤维比例)(%)2 90 形状合格率(%)96 杂质含量(%)1.0 注:1.50根试样的长度平均值应在12mm14mm或7mm8mm范围内;2.50根试样的直径平均值应在0.18mm0.22mm或0.12mm0.14mm范围内。5.1.8 纳米碳酸钙(CaCO3)的性能指标应符合表 3 的规定。表3 纳米碳酸钙的性能指标 项目 性能指标 CaCO3含量 90%平均粒径 60nm 5.1.9 纳米二氧化硅(SiO2)的性能指标应按表 4 采用。表4 纳米二氧化硅的性能指标 项目 性能指标 SiO2含量(%)99.9 平均
20、粒径(nm)10 DB 46/T 5912023 9 比表面积(cm2/g)6.45106 氯离子含量(%)0.028 5.1.10 拌和用水应符合现行 JTG/T 3650 的规定。5.2 STC 性能 5.2.1 STC 的强度等级、抗弯拉强度、抗压强度标准值和设计值应按表 5 采用。表5 STC 强度等级 强度等级 抗弯拉强度/MPa 抗压强度/MPa 标准值fkf 设计值fdf 立方体抗压强度 标准值cu,kf 轴心抗压强度 标准值ckf 轴心抗压强度设计值cdf STC22 22 15.2 120 77.4 53.4 STC25 25 17.2 140 90.3 62.3 STC28
21、 28 19.3 160 103.2 71.2 5.2.2 STC 具有轴拉应变硬化特性。STC22、STC25、STC28 的轴拉强度设计值tdf宜分别取 7 MPa、8 MPa、9 MPa,极限拉应变设计值td宜取 2000。初裂应变设计值crack,d应根据轴拉应力强度设计值tdf和本文件第 5.2.3 条规定的 STC 弹性模量 Ec 计算确定(图 1)。图1 STC 的轴拉应力-应变曲线 5.2.3 STC 的弹性模量Ec应按现行 GB/T 31387 的规定通过试验确定,当无相关试验资料时,可按表 6采用。02468101205001000150020002500拉应力(拉应力(M
22、Pa)应变(应变()STC22STC25 STC28(186,7)(2000,7)(197,8)(2000,8)(207,9)(2000,9)DB 46/T 5912023 10 表6 不同强度等级 STC 的弹性模量Ec(GPa)STC 强度等级 STC22 STC25 STC28 弹性模量 37.6 40.7 43.5 5.2.4 STC 的剪切模量Gc可按表 6 中Ec值的 0.4 倍采用,STC 的泊松比c可取为 0.2。5.2.5 STC 的温度线膨胀系数c可取为 1.110-5/。5.2.6 采用蒸汽养护的 STC 收缩应变和徐变系数终值可按表 7 采用。表7 STC 的收缩应变和
23、徐变系数终值 养护条件 收缩应变()徐变系数 蒸汽养护 0 0.2 STC 的抗氯离子渗透性应不大于 100C(电通量法),吸水孔隙率应不大于 9.0%。5.3 钢材和钢筋 5.3.1 焊钉连接件的材料性能应符合现行 GB/T 10433 的规定。5.3.2 STC 中的普通钢筋宜选用 HRB400 或 HRB500 钢筋,钢筋的材料性能设计指标应按现行 JTG 3362的规定取用。5.3.3 STC 强化接缝处 Z 型钢板的材料性能应符合现行 JTG D64 的规定。5.4 黏结层材料 黏结层材料宜采用高黏高弹沥青、环氧沥青黏结剂、改性环氧树脂黏结剂,主要性能指标及要求应符合表 8 的规定。
24、表8 黏结层养护固化后主要技术指标及要求 序号 项目 技术要求 I 型(高黏高弹沥青、环氧沥青黏结剂)II 型(改性环氧树脂黏结剂)1 复合试件剪切强度(MPa)25 0.8 1.6 60 0.4 0.8 2 附着力拉拔强度(与 STC)(MPa)25 1.0 2.0 60 0.3 0.8 3 抗冻性-2020冻融循环 20 次不开裂 4 耐腐蚀性(20)Ca(OH)2中浸泡 15d 无异常 3%盐水浸泡 15d 无异常 5 抗硌破 轮碾机碾压 30 次 不穿孔 注:附着力拉拔试验可采用圆形拉拔头(直径 50mm)或正方形拉拔头(边长 50mm)。5.5 磨耗层材料 磨耗层磨耗层材料性能应符合
25、现行 JTG 3364-02 的规定。DB 46/T 5912023 11 6 设计 6.1 一般规定 6.1.1 组合桥面结构应根据建设条件、结构受力性能等因素,确定合理的结构形式、截面构造等。6.1.2 组合桥面结构应按持久状况承载能力极限状态,进行承载能力计算,其作用(或荷载)组合应采用基本组合,结构材料性能应采用其强度设计值。6.1.3 组合桥面结构应按持久状况正常使用极限状态,进行裂缝宽度计算,其计算的作用(或荷载)组合应按现行 JTG 3362 取用,挠度和连接件滑移验算的作用(或荷载)组合应按现行 JTG/T D64-01取用。6.1.4 组合桥面结构应进行疲劳计算,计算中仅考虑
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