DB32∕T 3564-2019 节段预制拼装混凝土桥梁设计与施工规范.pdf
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1、ICS 93.080 P66 备案号:* DB32 江苏省地方标准 DB32/T 35642019 节段预制拼装混凝土桥梁设计与施工规范 Specification for Design and Construction of Segmental Precast Concrete Bridges 2019 - 04 - 08 发布 2019 - 04 - 30 实施 江苏省市场监督管理局 发 布 DB32/T 35642019 I 目 次 前 言 . III 1 范围 .1 2 规范性引用文件 .1 3 术语和定义 .1 4 符号 .2 4.1 材料性能 .2 4.2 作用与作用效应 .2 4
2、.3 几何参数 .2 4.4 其它符号 .3 5 材料 .3 5.1 混凝土 .3 5.2 预应力材料 .3 5.3 粘结剂 .3 6 结构设计 .4 6.1 基本规定 .4 6.2 一般规定 .5 6.3 持久状况承载能力极限状态计算 .5 6.4 持久状况正常使用极限状态计算 .6 6.5 短暂状况构件的应用 .7 7 构造规定 .7 7.1 箱梁节段 .7 7.2 接缝与键齿剪力键 .8 7.3 体外预应力体系 .9 7.4 钢束转向和锚固区 .10 8 节段制作 .11 8.1 一般规定 .11 8.2 预制厂(场) .12 8.3 模板 .12 8.4 节段预制 .12 9 节段的堆
3、放与吊运 .13 9.1 节段的堆放 .13 9.2 节段的吊运 .14 10 节段拼装 .14 DB32/T 35642019 II 10.1 提升设备与架桥设备 .14 10.2 节段提升与定位 .14 10.3 逐跨拼装 .15 10.4 悬臂拼装 .15 11 预应力施工 .15 11.1 临时预应力 .15 11.2 永久预应力 .15 11.3 孔道压浆 .16 12 结构体系转换 .16 附录 A (规范性附录) 预制拼装桥梁的施工质量验收要求 .17 DB32/T 35642019 III 前 言 本标准按GB/T1.1-2009标准化工作导则 第1部分:标准的结构和编写的规定
4、编写。 本标准由江苏省交通运输厅提出并归口。 本标准主编单位:苏交科集团股份有限公司、东南大学 本标准参编单位:江苏省交通运输厅公路事业发展中心、江苏省交通工程建设局、南京工业大学、中交第二航务工程局。 本标准主要起草人:张建东、刘钊、贺志启、刘朵、陈胜武、高明生、徐剑、卓为顶、郑和晖、杨丙文、仝腾 DB32/T 35642019 1 节段预制拼装混凝土桥梁设计与施工规范 1 范围 本标准规定了节段预制拼装混凝土桥梁的设计和施工方法。 本标准适用于我省各级公路节段预制拼装混凝土桥梁的设计和施工。 节段预制拼装混凝土桥梁设计与施工除应符合本规范的规定外, 还应符合国家和行业有关标准的规定。 2
5、规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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 254 半精炼石蜡 GB/T 5224 预应力混凝土用钢绞线 GB/T 8162 结构用无缝钢管标准 GB/T 14370 预应力筋用锚具、夹具和连接器 GB/T 18365 斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝索技术条件 GB/T 21073 环氧涂层七丝预应力钢绞线 GB/T 25823 单丝涂覆环氧涂层预应力钢绞线 GB/T 50107 混凝土强度检验评定标准 GB 50720 建设工程施工现场消防安全技术规范 CJ
6、J/T 111 预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工技术规程 JG 161 无粘结预应力钢绞线 JG 3007 无粘结预应力筋专用防腐润滑剂 JGJ 46 施工现场临时用电安全技术规范 JTG 3362 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D60 公路桥涵设计通用规范 JTG E30 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 JTG E42 公路工程集料试验规程 JTG/T F50 公路桥涵施工技术规范 YB/T 152 高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 节段 segment DB32/T 35642019 2 沿混凝土梁体纵向按一定长
7、度划分的预制梁段。 3.2 体外预应力 external prestressing 在预制拼装混凝土梁体截面之外布置预应力钢束并施加预应力。 3.3 干接缝 dry joint 混凝土桥梁预制节段的结合面通过直接拼接形成的接缝。 3.4 键齿剪力键 tooth shear key 预制节段混凝土桥梁接缝表面用于匹配拼合、承担剪力等作用、凹凸密接匹配的多重键块和键槽。 3.5 节段逐跨拼装 span by span erection 将整孔的预制节段全部由架设设备承担, 待张拉预应力将节段组成整体结构后, 架设梁再前移至下一跨施工。待一联施工完毕后,再吊装或浇筑墩顶节段,进行结构体系转换。 3.
8、6 节段悬臂拼装 segmental balanced canltilever erection 将桥墩两侧节段逐块、对称安装并张拉预应力,直至最大悬臂状态,再进行跨中合拢。 4 符号 4.1 材料性能 ckf、cdf 混凝土轴心抗压强度标准值、设计值; tkf、tdf 混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值; skf、sdf 普通钢筋抗拉强度标准值、设计值; pkf、pdf 预应力钢筋抗拉强度标准值、设计值; kcu,f 混凝土立方体抗压强度标准值; ckf 短暂状况施工阶段的混凝土轴心抗压强度标准值。 4.2 作用与作用效应 econ, 体外预应力钢筋张拉控制应力; pc 扣除全部预应力损失后的
9、预加力在构件抗裂验算截面边缘产生的混凝土预压应力; mpc, 使用阶段扣除预应力损失后的有效预加力在构件截面形心处产生的混凝土预压应力; st 在作用频遇组合下构件抗裂验算截面边缘混凝土的法向应力; tp 由作用频遇组合和预加力产生的混凝土主拉应力; tcc 荷载作用下截面边缘法向压应力。 4.3 几何参数 DB32/T 35642019 3 kA 接缝面腹板上所有键齿根部的面积; ep,A 体外预应力钢束的截面面积; smA 接缝面腹板上的竖直面接触面积; slA 内环筋的截面面积; svA 穿过接触面钢筋的截面面积; stA 充当拉杆的普通钢筋截面面积; wA 接缝面腹板截面面积; e 体
10、外预应力钢束的竖弯角; e 体外预应力钢束的平弯角; sd 剪力槽孔间距(mm) 。 4.4 其它符号 胶接缝键齿抗剪承载力折减系数; 接触面摩擦系数。 0 结构重要性系数; 5 材料 5.1 混凝土 5.1.1 节段预制拼装桥梁主梁的混凝土强度等级不宜低于 C50。 5.1.2 节段预制拼装桥梁中的湿接缝、合龙段等所用混凝土应与预制节段等强,且在成形过程中具有补偿收缩功能。 5.2 预应力材料 5.2.1 预应力钢绞线的主要技术标准应符合 GB/T 5224 的相关规定, 其中体外预应力钢绞线的主要技术标准应符合下列要求: a) 镀锌钢绞线应符合 YB/T 152 的相关规定。 b) 环氧涂
11、层钢绞线应符合 GB/T 25823 和 GB/T 21073 的相关规定。 c) 无粘结钢绞线应符合 JG 161 的相关规定。 5.2.2 体外预应力成品索应符合 GB/T 18365 的相关规定。 5.2.3 预应力锚具的锚固性能应符合 GB/T 14370 的相关规定。 5.2.4 体外预应力钢束预埋管和密封筒宜采用无缝钢管, 应符合 GB/T 8162 的相关规定。 体外预应力钢束的集束式转向器应符合 GB/T 8162 的相关规定。 5.2.5 体外预应力索灌浆料应符合 JG 3007、GB 254 的相关规定。 5.3 粘结剂 5.3.1 预制节段间胶接缝材料宜采用环氧树脂胶粘剂
12、,应满足以下性能要求: a) 为无溶剂、双组分、室温固化触变性环氧粘结剂。 b) 环氧树脂粘结剂应方便施工,立面和顶面施工无流淌。 c) 环氧树脂粘结剂具备高强度、高弹性模量的特点,胶结强度不低于梁体混凝土强度;胶体固化不受高湿环境的影响,固化后无收缩。 d) 环境适应能力强,能在潮湿和湿润的混凝土基面上施工。 DB32/T 35642019 4 e) 具备很强的防水和防化学腐蚀能力。 5.3.2 环氧树脂胶粘剂的材料性能指标,宜满足表 1 的要求: 表1 环氧树脂胶结剂的性能指标 项目 技术要求 物理性能 可施加时间(存罐时间) 在适用温度范围的高限温度条件下,可施加时间30 min 可粘结
13、时间(晾置时间) 在适用温度范围的高限温度条件下,可粘结时间60 min 触变性(抗流挂性能) 在适用温度范围的高限温度条件下,在结构立面上涂层的厚度3 mm 时,无流挂 挤出性 在构件施加压力的条件下, 粘结剂能在粘结面上移动并形成均匀涂层; 同时要保证有足够量的粘结剂保留在挤压后的接缝中 固化速度 在适用温度范围的低限温度条件下,粘结剂强度发展应满足: 初步固化时间2 h 完全固化时间24 h 吸水率和水溶解率 在适用温度范围的高限温度条件下,吸水率0.5 %,水中溶解率0.1 % 耐热性 在适用温度范围的高限温度条件下, 养护 7 d 的试件的热变形温度50 颜色 与混凝土颜色接近,细腻
14、均匀 化学性能 与混凝土接触的耐久性 在使用期间不能与碱性混凝土发生化学反应 化学稳定性 经 50 、95 %湿度恒定作用 90 d 后,试件的金属粘结抗剪强度的下降幅度不得超过参比试件强度的 10 % 力学性能 抗压强度 在适用温度范围的低限温度条件下,粘结剂的抗压强度发展应满足:12 h40 MPa;24 h60 MPa;7 d75 MPa 抗压模量 瞬时抗压模量8000 MPa;1 h 的延期抗压模量6000 MPa 与混凝土的正拉粘结强度 2.5 MPa,为混凝土内聚破坏 抗剪强度 在适用温度范围的低限温度条件下,粘结剂的 7 d 抗剪强度12 MPa 抗剪模量 瞬时抗剪模量1500
15、MPa;28 d 的延期抗剪模量1000 MPa 使用环境温度 -10 40 涂抹厚度 单面涂抹时,23 mm;双面涂抹时,11.5 mm 不挥发物含量(固体含量) 99 % 6 结构设计 6.1 基本规定 6.1.1 综合桥位条件、桥梁规模、预制厂条件、运输条件、工期、环境影响等因素,考虑节段预制拼装方案的适用性。 6.1.2 节段预制拼装桥梁的结构体系、施工方案,应综合考虑建设条件、施工设备等。采用逐跨拼装方案时,桥梁跨径不宜大于 55 m;采用悬臂拼装施工方案时,桥梁跨径不宜小于 55 m。 6.1.3 节段预制拼装混凝土箱梁采用等高度梁时,梁高宜取跨径的 1/201/16;采用变高度箱
16、梁时,梁底曲线宜采取折线或圆曲线形式。 6.1.4 节段预制拼装桥梁混凝土主梁应按全预应力混凝土构件设计。 DB32/T 35642019 5 6.1.5 节段预制拼装桥梁宜选用体内-体外混合配束体系。 抗震设防烈度 8 度及以上地区的节段预制拼装桥梁,不应采用全体外预应力体系。 6.1.6 体外预应力钢束应按可更换构件设计, 其设计使用年限不应低于 20 年。 设计时应留有供体外预应力钢束维护、更换的空间和设备进出的通道。 6.1.7 根据构造、施工及环境等要求,节段预制梁段接缝面的连接方式可采用干接缝、胶接缝和湿接缝三类(表 2)。体内-体外混合配束的节段式箱梁,应采用胶接缝或湿接缝;在无
17、冻融循环、无氯盐作用环境,全体外预应力箱梁可采用干接缝。 表2 三类接缝及其使用场合 接缝类型 干接缝 胶接缝 湿接缝 常用做法 不涂任何粘结材料而直接相拼的接缝 涂以环氧树脂胶,环氧树脂厚度一般为 0.83 mm 通过凿毛表面, 然后填充环氧混凝土来实现连接, 湿接缝的宽度一般为 2030 cm 使用场合 环境侵蚀性小的桥位 使用广泛 梁跨合龙或拼装误差纠正处 6.2 一般规定 6.2.1 在对节段预制拼装桥梁进行持久状况正常使用极限状态计算和短暂状况构件的应力计算时,可忽略接缝的影响。 在对节段预制拼装桥梁进行持久状况承载能力极限状态计算时, 应考虑接缝对主梁抗弯和抗剪承载力的折减。 6.
18、2.2 对配置体外预应力束的节段预制拼装桥梁主梁,可采用图 1 所示平面杆系模型进行弹性阶段的计算分析。 支座混凝土构件轴线混凝土构件节点刚臂刚臂体外力筋节点体外力筋单元混凝土构件单元 图1 配置体外预应力的节段预制拼装桥梁计算模型 6.2.3 节段预制拼装桥梁中的预应力锚固区和转向块应按应力扰动区(D 区)进行设计,可采用拉压杆模型或实体有限元模型进行计算。 6.3 持久状况承载能力极限状态计算 6.3.1 持久状况下节段预制拼装桥梁主梁受弯构件的正截面抗弯承载力和斜截面抗剪承载力参见 JTG 3362 的计算方法,并应符合下列规定: a) 不计入纵向普通钢筋的作用。 b) 体外预应力钢筋的
19、应力取其使用阶段扣除预应力损失后的有效应力。 c) 考虑接缝引起的承载力折减,折减系数可按表 3 取值。 DB32/T 35642019 6 表3 承载能力折减系数 系数 体内预应力体系 体内-体外混合预应力体系 抗弯承载力折减系数f A 类接缝 0.95 A 类接缝 0.90 B 类接缝 0.85 抗剪承载力折减系数v A 类接缝 0.90 A 类接缝 0.85 B 类接缝 0.85 注1:湿接缝或环氧树脂胶接缝为A类接缝,干接缝为B类接缝。 6.3.2 键齿剪力键接缝的抗剪承载力计算应符合下列规定: a) 干接缝 mpc,sm3/2kcu,kmpc,d06 . 0)()08. 042. 0
20、(AfAV . (1) b) 胶接缝 3/2kcu,wmpc,d0)()08. 042. 0(fAV . (2) 式中: 0 结构重要性系数,应按JTG D60规定取值; dV 接缝面剪力设计值(kN),按基本组合取用; kA 接缝面腹板上所有键齿根部的面积(m2),见图2; kcu,f 混凝土的立方体抗压强度标准值(MPa); smA 接缝面腹板上的竖直面接触面积(m2),kwsmAAA; mpc, 使用阶段扣除预应力损失后的有效预加力在构件截面形心处产生的混凝土预压应力(MPa); 胶接缝键齿抗剪承载力折减系数,可取0.85; wA 接缝面腹板截面面积(m2)。 剪切破坏面Ak摩阻滑动面A
21、smpc,mVnVnpc,m 图2 键齿剪力键干接缝的抗剪承载力计算图示 6.4 持久状况正常使用极限状态计算 6.4.1 体外预应力钢筋的张拉控制应力值应符合下式规定: con,epk0.7f . (3) 式中: fpk预应力钢筋抗拉强度标准值。 DB32/T 35642019 7 6.4.2 计算预应力摩阻损失时,管道每米局部偏差对摩擦的影响系数k可取 0,体外预应力钢绞线与管道壁的摩擦系数 按照表 4 取值。 表4 体外预应力钢绞线的 值 体外预应力钢绞线类型 管道类型 值 无粘结钢绞线 钢管 0.080.10 光面钢绞线 钢管 0.200.30 高密度聚乙烯管 0.120.15 6.4
22、.3 节段预制拼装混凝土桥梁主梁受弯构件应按下列规定进行正截面和斜截面抗裂验算: a) 正截面混凝土拉应力应符合下式要求: stpc0.80 . (4) b) 斜截面混凝土主拉应力应符合下式要求: tptk0.4f . (5) 式中: st 在作用频遇组合下构件抗裂验算截面边缘混凝土的法向应力; pc扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算截面边缘产生的混凝土预压应力; tp由作用频遇组合和预加力产生的混凝土主拉应力; ftk混凝土的抗拉强度标准值。 6.5 短暂状况构件的应力计算 6.5.1 对节段预制主梁的存放、移运、提升、架设安装、施加预应力、体系转换等各施工阶段,应按JTG 3362
23、 的相关规定进行短暂状况构件的应力计算。 6.5.2 节段预制拼装混凝土桥梁主梁受弯构件,在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘的法向应力应符合下列规定: a) 压应力: tccck0.7f . (6) b) 拉应力(截面边缘不出现法向拉应力): tct0 . (7) 式中: ckf 短暂状况施工阶段的混凝土轴心抗压强度标准值。 6.5.3 节段预制拼装桥梁在各施工阶段,梁体间接缝面应处于受压状态,保证接缝面不张开。 7 构造规定 7.1 箱梁节段 DB32/T 35642019 8 7.1.1 箱梁的预制节段一般可以划分成标准节段、转向节段、锚固节段及墩顶节段等类型(如图 3 所示)。标
24、准节段的长度可根据运输条件和吊装能力一般取为 2.04.0 m;转向与锚固节段可根据重量等限制条件调整长度。 图3 预制节段梁的分类示意 7.1.2 节段预制箱梁位于平曲线和竖曲线时(如图 4 所示),可通过梁段上下缘长度不同形成竖曲线、箱梁左右外缘长度不同形成平曲线,梁段预制过程中宜保持一个端面为正交面。 图4 位于平曲线上的梁段匹配预制示意 7.2 接缝与键齿剪力键 7.2.1 梁段接缝处预应力管道部位增设内套管、外垫圈等措施(图 5),以确保预应力管道的密闭性。 图5 节段接缝处纵向预应力管道的密封措施 7.2.2 节段预制拼装梁的键齿剪力键可根据所在截面位置可分为以下三类(图 6):
25、a) 腹板处的键齿剪力键:由多个矩形键块或键槽组成,主要承受正常使用阶段接缝截面的剪力; b) 顶(底)板的键齿剪力键:由多个矩形键块或键槽组成,主要用于节段拼装时对接定位; c) 加腋区的键齿剪力键:设置在腹板与顶(底)板结合区,主要用于节段拼装时对接定位。 图6 键齿剪力键布置示意 DB32/T 35642019 9 7.2.3 键齿剪力键的尺寸应满足下列规定(图 7): a) 腹板键齿剪力键的布置范围不宜小于梁高的 75 %,键齿剪力键横向宽度宜为腹板宽度的 75 %; b) 键齿剪力键应采用梯形(倾角接近 45 )或圆角梯形截面;键齿剪力键的高度应大于混凝土最大骨料粒径的 2 倍,不应
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