荷載系數法公路橋梁設計規范 LRFD第五章 混凝土結構

第五章 混凝土結構
目 錄
5.1 范圍……………………………………………………………………………………………………5-1
5.2 定義……………………………………………………………………………………………………5-1
5.3 符號…………………………………………………………………………………………………5-13
5.4 材料特性……………………………………………………………………………………………5-13
5.4.1 一般規定……………………………………………………………………………………5-13
5.4.2 普通混凝土和低密度混凝土………………………………………………………………5-13
5.4.2.1 抗壓強度…………………………………………………………………………………5-15
5.4.2.2 熱膨脹系數………………………………………………………………………………5-15
5.4.2.3 收縮和徐變·……………………………………………………………………………5-15
5.4.2.3.1 一般規定………………………………………………………………………………5-15
5.4.2.3.2 徐變……………………………………………………………………………………5-16
5.4.2.3.3 收縮……………………………………………………………………………………5-18
5.4.2.4 彈性模量…………………………………………………………………………………5-19
5.4.2.5 泊松比……………………………………………………………………………………5-19
5.4.2.6 彎折強度…………………………………………………………………………………5-19
5.4.2.7 抗拉強度…………………………………………………………………………………5-19
5.4.3 普通鋼筋……………………………………………………………………………………5-20
5.4.3.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-20
5.4.3.2 彈性模量…………………………………………………………………………………5-20
5.4.3.3 特殊規定…………………………………………………………………………………5-20
5.4.4 預應力鋼筋……………………………………………………………………………………5-21
5.4.4.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-21
5.4.4.2 彈性模量…………………………………………………………………………………5-21
5.4.5 后張錨具和連接器……………………………………………………………………………5-22
5.4.6 管道……………………………………………………………………………………………5-23
5.4.6.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-23
5.4.6.2 管道的尺寸………………………………………………………………………………5-23
5.4.6.3 轉向鞍處的管道…………………………………………………………………………5-23
5.5 極限狀態……………………………………………………………………………………………5-23
5.5.1 一般規定………………………………………………………………………………………5-23
5.5.2 使用極限狀態…………………………………………………………………………………5-24
5.5.3 疲勞極限狀態…………………………………………………………………………………5-24
5.5.3.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-24
5.5.3.2 鋼筋………………………………………………………………………………………5-25
5.5.3.3 預應力筋…………………………………………………………………………………5-25
5.5.3.4 鋼筋的焊接和機械連接…………………………………………………………………5-25
5.5.4 強度極限狀態…………………………………………………………………………………5-26
5.5.4.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-26
5.5.4.2 抗力系數…………………………………………………………………………………5-26
5.5.4.2.1 常規施工………………………………………………………………………………5-26
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5-II
5.5.4.2.2 分段施工………………………………………………………………………………5-29
5.5.4.2.3“地震區2,3 和4”的特殊要求……………………………………………………5-30
5.5.4.3 穩定……………………………………………………………………………………5-30
5.5.5 極端事件的極限狀態………………………………………………………………………5-30
5.6 設計考慮……………………………………………………………………………………………5-30
5.6.1 一般規定……………………………………………………………………………………5-30
5.6.2 附加變形的影響………………………………………………………………………………5-30
5.6.3 撐桿—系桿模型………………………………………………………………………………5-31
5.6.3.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-31
5.6.3.2 結構模型………………………………………………………………………………5-31
5.6.3.3 抗壓撐桿的尺寸擬定……………………………………………………………………5-32
5.6.3.3.1 無鋼筋撐桿的強度……………………………………………………………………5-32
5.6.3.3.2 撐桿的有效橫截面面積…………………………………………………………………5-33
5.6.3.3.3 撐桿中的極限壓應力……………………………………………………………………5-33
5.6.3.3.4 加筋撐桿…………………………………………………………………………………5-34
5.6.3.4 抗拉系桿的尺寸擬定………………………………………………………………………5-34
5.6.3.4.1 系桿的強度……………………………………………………………………………5-34
5.6.3.4.2 系桿的錨固……………………………………………………………………………5-35
5.6.3.5 結點區的尺寸擬定………………………………………………………………………5-35
5.6.3.6 裂縫控制鋼筋……………………………………………………………………………5-35
5.7 抗彎及抗壓構件設計…………………………………………………………………………5-36
5.7.1 使用和疲勞極限狀態的假定…………………………………………………………………5-36
5.7.2 強度和偶然狀況極限狀態的假定………………………………………………………………5-36
5.7.2.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-36
5.7.2.2 矩形應力分布………………………………………………………………………………5-38
5.7.3 受彎構件…………………………………………………………………………………………5-39
5.7.3.1 常規抗彎構件中預應力鋼筋的應力……………………………………………………5-39
5.7.3.1.1 有粘結力預應力構件……………………………………………………………………5-39
5.7.3.1.2 無粘結預應力構件……………………………………………………………………5-40
5.7.3.1.3 有粘結和無粘結力筋組合構件……………………………………………………5-41
5.7.3.1.3a 詳細分析…………………………………………………………………………………5-41
5.7.3.1.3b 簡化分析…………………………………………………………………………………5-41
5.7.3.2 彎曲抗力……………………………………………………………………………………5-42
5.7.3.2.1 彎曲抗力系數………………………………………………………………………5-42
5.7.3.2.2 帶翼緣的截面……………………………………………………………………………5-42
5.7.3.2.3 矩形截面…………………………………………………………………………………5-43
5.7.3.2.4 其它形狀的橫截面………………………………………………………………………5-43
5.7.3.2.5 應變協調方法…………………………………………………………………………5-43
5.7.3.3 配筋量的限值………………………………………………………………………………5-44
5.7.3.3.1 最大配筋量………………………………………………………………………………5-44
5.7.3.3.2 最小配筋量………………………………………………………………………………5-44
5.7.3.4 通過分布鋼筋控制裂縫………………………………………………………………5-45
5.7.3.5 彎矩重分布…………………………………………………………………………………5-47
5.7.3.6 變形………………………………………………………………………………………5-47
第五章 混凝土結構
5-III
5.7.3.6.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-47
5.7.3.6.2 撓度和預拱度……………………………………………………………………………5-47
5.7.3.6.3 軸向變形…………………………………………………………………………………5-48
5.7.4 受壓構件…………………………………………………………………………………………5-49
5.7.4.1 一般規定……………………………………………………………………………………5-49
5.7.4.2 配筋量的限值………………………………………………………………………………5-49
5.7.4.3 長細比效應的估算………………………………………………………………………5-50
5.7.4.4 軸向抗力系數………………………………………………………………………5-51
5.7.4.5 雙軸彎曲……………………………………………………………………………………5-52
5.7.4.6 螺旋筋和拉筋………………………………………………………………………………5-53
5.7.4.7 矩形空心受壓件……………………………………………………………………………5-54
5.7.4.7.1 墻的長細比………………………………………………………………………………5-54
5.7.4.7.2 矩形應力塊法的使用限制………………………………………………………………5-55
5.7.4.7.2a 一般規定………………………………………………………………………………5-55
5.7.4.7.2b 調節最大可用應變極限的精確方法…………………………………………………5-55
5.7.4.7.2c 調節乘抗力系數的近似方法……………………………………………………5-55
5.7.5 支座………………………………………………………………………………………………5-56
5.7.6 受拉構件…………………………………………………………………………………………5-56
5.7.6.1 受拉構件的抗力系數………………………………………………………………………5-56
5.7.6.2 拉彎組合的抗力……………………………………………………………………………5-57
5.8 剪切和扭轉…………………………………………………………………………………………5-57
5.8.1 設計方法…………………………………………………………………………………………5-57
5.8.1.1 受彎區域……………………………………………………………………………………5-57
5.8.1.2 不連續點附近區域…………………………………………………………………………5-57
5.8.1.3 界面區域……………………………………………………………………………………5-57
5.8.1.4 板和擴大基礎………………………………………………………………………………5-57
5.8.2 一般要求…………………………………………………………………………………………5-57
5.8.2.1 一般規定……………………………………………………………………………………5-58
5.8.2.2 對低密度混凝土的修正……………………………………………………………………5-59
5.8.2.3 傳遞和錨固長度……………………………………………………………………………5-59
5.8.2.4 需要橫向鋼筋的區域………………………………………………………………………5-59
5.8.2.5 橫向鋼筋最小用量…………………………………………………………………………5-60
5.8.2.6 橫向鋼筋的類型……………………………………………………………………………5-61
5.8.2.7 橫向鋼筋的最大間距………………………………………………………………………5-61
5.8.2.8 設計和細部要求……………………………………………………………………………5-62
5.8.2.9 混凝土的剪應力……………………………………………………………………………5-62
5.8.3 局部設計模型……………………………………………………………………………………5-64
5.8.3.1 一般規定……………………………………………………………………………………5-64
5.8.3.2 支座附近的截面……………………………………………………………………………5-64
5.8.3.3 公稱抗剪力…………………………………………………………………………………5-66
5.8.3.4 抗剪力的確定方法…………………………………………………………………………5-67
5.8.3.4.1 用于非預應力截面的簡化方法…………………………………………………………5-68
5.8.3.4.2 一般方法…………………………………………………………………………………5-68
5.8.3.4.3 預應力和非預應力截面的簡化方法……………………………………………………5-72
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5-IV
5.8.3.5 縱向鋼筋……………………………………………………………………………………5-74
5.8.3.6 承受剪力和扭矩組合的截面………………………………………………………………5-76
5.8.3.6.1 橫向鋼筋…………………………………………………………………………………5-76
5.8.3.6.2 抗扭力…………………………………………………………………………………5-76
5.8.3.6.3 縱向鋼筋………………………………………………………………………………5-76
5.8.4 界面剪力傳遞一剪切摩擦……………………………………………………………………5-77
5.8.4.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-77
5 . 8 .4 . 2 梁( 板)橋界面剪力ui V 的計算……………………………………………5-79
5.8.4.3 粘結力和摩擦力…………………………………………………………………………5-81
5.8.4.4剪力界面筋的最小面積…………………………………………………………………5-82
5.8.5 分段施工的混凝土橋腹板處的主應力……………………………………………………5-83
5.8.6 分段施工的箱型梁橋的剪切和扭轉…………………………………………………………5-83
5.8.6.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-83
5.8.6.2 荷載………………………………………………………………………………………5-84
5.8.6.3 需要考慮扭轉效應的區域………………………………………………………………5-85
5.8.6.4 抗扭鋼筋…………………………………………………………………………………5-86
5.8.6.5 名義剪切抗力……………………………………………………………………………5-87
5.8.6.6 鋼筋細部…………………………………………………………………………………5-88
5.9 預應力和部分預應力………………………………………………………………………………5-89
5.9.1 一般設計規定…………………………………………………………………………………5-89
5.9.1.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-89
5.9.1.2 混凝土強度………………………………………………………………………5-89
5.9.1.3 壓屈…………………………………………………………………………………………5-89
5.9.1.4 截面特性…………………………………………………………………………………5-90
5.9.1.5 裂縫控制…………………………………………………………………………………5-90
5.9.1.6 有拐點或彎曲的預應力力筋……………………………………………………………5-90
5.9.2 附加變形造成的應力………………………………………………………………………5-90
5.9.3 預應力筋的應力限制……………………………………………………………………………5-91
5.9.4 混凝土的應力限值………………………………………………………………………………5-91
5.9.4.1 發生預應力損失前的臨時應力一全預應力構件…………………………………………5-91
5.9.4.1.1 壓應力…………………………………………………………………………………5-91
5.9.4.1.2 拉應力…………………………………………………………………………………5-92
5. 9 . 4 . 2 使用極限狀態下的應力—全預應力構件…………………………………5-93
5.9.4.2.1 壓應力……………………………………………………………………………………5-93
5.9.4.2.2 拉應力……………………………………………………………………………………5-94
5.9.4.3 部分預應力構件……………………………………………………………………………5-95
5.9.5 預應力損失………………………………………………………………………………………5-95
5.9.5.1 預應力總損失……………………………………………………………………………5-95
5.9.5.2 瞬時損失…………………………………………………………………………………5-96
5.9.5.2.1 錨固損失…………………………………………………………………………………5-96
5.9.5.2.2 摩阻………………………………………………………………………………………5-97
5.9.5.2.2a 先張法施工……………………………………………………………………………5-97
5.9.5.2.2b 后張法施工……………………………………………………………………………5-97
第五章 混凝土結構
5-V
5.9.5.2.3 彈性壓縮…………………………………………………………………………………5-99
5.9.5.2.3a 先張構件…………………………………………………………………………………5-99
5.9.5.2.3b 后張構件………………………………………………………………………………5-100
5.9.5.2.3c 先張和后張組合構件…………………………………………………………………5-101
5.9.5.3 與時間有關的損失的近似總計估算……………………………………………………5-102
5.9.5.4 與時間有關的損失的精細估算…………………………………………………………5-103
5.9.5.4.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-103
5.9.5.4.2 從傳力階段到橋面板安裝階段期間的損失……………………………………………5-104
5.9.5.4.2a 混凝土梁的收縮…………………………………………………………………5-104
5.9.5.4.2b 混凝土梁的徐變…………………………………………………………………5-105
5.9.5.4.2c 預應力鋼絞線的松弛……………………………………………………………5-105
5.9.5.4.3 從橋面板安裝階段到最終時間期間的損失…………………………………………5-106
5.9.5.4.3a 混凝土梁的收縮…………………………………………………………………5-106
5.9.5.4.3b 混凝土梁的徐變…………………………………………………………………5-106
5.9.5.4.3c 預應力鋼絞線的松弛……………………………………………………………5-107
5.9.5.4.3d 混凝土橋面的收縮…………………………………………………………………5-107
5.9.5.4.4 無組合面層的預制先張法預應力混凝土梁………………………………………5-108
5.9.5.4.5 非節段式后張梁…………………………………………………………………………5-108
5.9.5.5 撓度變形引起的損失……………………………………………………………………5-108
5.10 鋼筋的細部規定…………………………………………………………………………………5-109
5.10.1 混凝土保護層………………………………………………………………………………5-109
5.10.2 彎鉤和彎曲…………………………………………………………………………………5-109
5.10.2.1 標準彎鉤…………………………………………………………………………………5-109
5.10.2.2 抗震彎鉤…………………………………………………………………………………5-109
5.10.2.3 最小彎曲直徑……………………………………………………………………………5-109
5.10.3 鋼筋的間距……………………………………………………………………………………5-110
5.10.3.1 鋼筋的最小間距…………………………………………………………………………5-110
5.10.3.1.1 現澆混凝土……………………………………………………………………………5-110
5.10.3.1.2 預制混凝土……………………………………………………………………………5-110
5.10.3.1.3 多層……………………………………………………………………………………5-110
5.10.3.1.4 搭接……………………………………………………………………………………5-110
5.10.3.1.5 成束鋼筋………………………………………………………………………………5-110
5.10.3.2 鋼筋的最大間距…………………………………………………………………………5-111
5.10.3.3 預應力筋和管道的最小間距……………………………………………………………5-111
5.10.3.3.1 先張鋼絞線……………………………………………………………………………5-111
5.10.3.3.2 水平面內不彎曲的后張管道…………………………………………………………5-112
5.10.3.3.3 彎曲后張管道…………………………………………………………………………5-112
5.10.3.4 板內預應力筋和管道的最大間距………………………………………………………5-112
5.10.3.5 后張法預應力筋的連接器………………………………………………………………5-112
5.10.4 預應力筋……………………………………………………………………………5-113
5.10.4.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-113
5.10.4.2 板中的搖擺效應…………………………………………………………………………5-113
5.10.4.3 彎曲預應力筋的效應…………………………………………………………………5-113
5.10.4.3.1 面內力效應……………………………………………………………………………5-113
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5-VI
5.10.4.3.2 面外力效應……………………………………………………………………………5-114
5.10.5 體外預應力筋的支承………………………………………………………………………5-115
5.10.6 受壓構件的橫向鋼筋………………………………………………………………………5-115
5.10.6.1 總則…………………………………………………………………………………5-115
5.10.6.2 螺旋鋼筋…………………………………………………………………………………5-115
5.10.6.3 拉筋………………………………………………………………………………………5-116
5.10.7 受彎構件的橫向鋼筋…………………………………………………………………………5-117
5.10.8 收縮和溫度鋼筋………………………………………………………………………………5-117
5.10.9 后張錨固區……………………………………………………………………………………5-118
5.10.9.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-118
5.10.9.2 總體錨固區和局部錨固區………………………………………………………………5-119
5.10.9.2.1 一般規定………………………………………………………………………………5-119
5.10.9.2.2 總體錨固區……………………………………………………………………………5-120
5.10.9.2.3 局部錨固區……………………………………………………………………………5-120
5.10.9.2.4 責任……………………………………………………………………………………5-121
5.10.9.3 總體錨固區的設計………………………………………………………………………5-121
5.10.9.3.1 設計方法………………………………………………………………………………5-121
5.10.9.3.2 設計原則………………………………………………………………………………5-122
5.10.9.3.3 特別錨具………………………………………………………………………………5-124
5.10.9.3.4 中間錨固………………………………………………………………………………5-125
5.10.9.3.4a 一般規定…………………………………………………………………………5-125
5.10.9.3.4b 后系桿………………………………………………………………………………5-125
5.10.9.3.4c 泡面鋼和羅紋鋼筋………………………………………………………………5-125
5.10.9.3.5 橫隔板………………………………………………………………………………5-126
5.10.9.3.6 多板錨固………………………………………………………………………………5-126
5.10.9.3.7 轉向鞍………………………………………………………………………………5-127
5.10.9.4 撐桿—系桿模型在總體錨固區設計中的應用…………………………………………5-127
5.10.9.4.1 一般規定………………………………………………………………………………5-127
5.10.9.4.2 結點……………………………………………………………………………………5-129
5.10.9.4.3 抗壓撐桿………………………………………………………………………………5-130
5.10.9.4.4 系桿………………………………………………………………………………………5-131
5.10.9.5 彈性應力分析………………………………………………………………………………5-131
5.10.9.6 近似應力分析和設計………………………………………………………………………5-131
5.10.9.6.1 使用的限制………………………………………………………………………………5-131
5.10.9.6.2 壓應力……………………………………………………………………………………5-133
5.10.9.6.3 崩裂力……………………………………………………………………………………5-134
5.10.9.6.4 邊緣拉力………………………………………………………………………………5-135
5.10.9.7 局部錨固區的設計…………………………………………………………………………5-135
5.10.9.7.1 局部區的尺寸…………………………………………………………………………5-135
5.10.9.7.2 支承抗力…………………………………………………………………………………5-136
5.10.9.7.3 專用錨具…………………………………………………………………………………5-138
5.10.10 先張錨固區…………………………………………………………………………………5-138
5.10.10.1 抗劈裂力…………………………………………………………………………………5-138
5.10.10.2 側限鋼筋…………………………………………………………………………………5-140
第五章 混凝土結構
5-VII
5.10.11 抗震設計條款………………………………………………………………………………5-140
5.10.11.1 一般規定………………………………………………………………………………5-140
5.10.11.2 地震區1………………………………………………………………………………5-141
5.10.11.3 地震區2………………………………………………………………………………5-142
5.10.11.4 地震區3 和4……………………………………………………………………………5-142
5.10.11.4.1 柱的要求……………………………………………………………………………5-142
5.10.11.4.1a 縱向鋼筋……………………………………………………………………………5-142
5.10.11.4.1b 抗彎力………………………………………………………………………………5-143
5.10.11.4.1c 柱的剪力和橫向鋼筋………………………………………………………………5-143
5.10.11.4.ld 在塑性鉸處用于側限的橫向鋼筋…………………………………………………5-144
5.10.11.4.le 加強區橫筋的間距……………………………………………………………………5-146
5.10.11.4.lf 搭接…………………………………………………………………………………5-146
5.10.11.4.2 對墻式墩的要求……………………………………………………………………5-147
5.10.11.4.3 柱的連接……………………………………………………………………………5-148
5.10.11.4.4 橋墩和柱的施工縫…………………………………………………………………5-148
5.10.12 矩形空心受壓構件的配筋…………………………………………………………………5-149
5.10.12.1 一般規定………………………………………………………………………………5-149
5.10.12.2 鋼筋間距………………………………………………………………………………5-149
5.10.12.3 拉筋……………………………………………………………………………………5-149
5.10.12.4 搭接……………………………………………………………………………………5-149
5.10.12.5 箍筋……………………………………………………………………………………5-149
5.11 鋼筋的錨固和搭接………………………………………………………………………………5-149
5.11.1 一般規定………………………………………………………………………………………5-149
5.11.1.1 基本要求…………………………………………………………………………………5-149
5.11.1.2 抗彎鋼筋…………………………………………………………………………………5-150
5.11.1.2.1 一般規定………………………………………………………………………………5-150
5.11.1.2.2 正彎矩鋼筋……………………………………………………………………………5-150
5.11.1.2.3 負彎矩鋼筋……………………………………………………………………………5-151
5.11.1.2.4 接縫處抗彎鋼筋………………………………………………………………………5-152
5.11.2 鋼筋的錨固…………………………………………………………………………………5-152
5.11.2.1 受拉區的變形鋼筋和變形鋼絲…………………………………………………………5-152
5.11.2.1.1 受拉區的錨固長度……………………………………………………………………5-152
5.11.2.1.2 增加ld 的修正系數…………………………………………………………………5-153
5.11.2.1.3 減少ld 的修正系數…………………………………………………………………5-153
5.11.2.2 受壓區變形鋼筋…………………………………………………………………………5-154
5.11.2.2.1 受壓錨固長度…………………………………………………………………………5-154
5.11.2.2.2 修正系數………………………………………………………………………………5-154
5.11.2.3 成束的鋼筋………………………………………………………………………………5-154
5.11.2.4 抗拉標準彎鉤……………………………………………………………………………5-155
5.11.2.4.1 彎鉤的基本錨固長度…………………………………………………………………5-155
5.11.2.4.2 修正系數………………………………………………………………………………5-155
5.11.2.4.3 對帶鉤拉筋的要求……………………………………………………………5-156
5.11.2.5 焊接鋼絲網………………………………………………………………………………5-156
5.11.2.5.1 變形鋼絲網……………………………………………………………………………5-156
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5-VIII
5.11.2.5.2 光面鋼絲網……………………………………………………………………………5-157
5.11.2.6 剪力筋……………………………………………………………………………………5-157
5.11.2.6.1 一般規定………………………………………………………………………………5-157
5.11.2.6.2 變形鋼筋的錨固………………………………………………………………………5-157
5.11.2.6.3 鋼絲網鋼筋的錨固……………………………………………………………………5-158
5.11.2.6.4 閉口箍筋………………………………………………………………………………5-158
5.11.3 機械連接的錨固………………………………………………………………………5-158
5.11.4 預應力鋼絞線的錨固…………………………………………………………………………5-159
5.11.4.1 總則…………………………………………………………………………………5-159
5.11.4.2 有粘結的鋼絞線…………………………………………………………………………5-159
5.11.4.3 部分粘結的鋼絞線……………………………………………………………………5-160
5.11.5 鋼筋的搭接…………………………………………………………………………………5-161
5.11.5.1 細部設計…………………………………………………………………………………5-161
5.11.5.2 一般要求…………………………………………………………………………………5-161
5.11.5.2.1 搭接………………………………………………………………………………5-161
5.11.5.2.2 機械連接………………………………………………………………………………5-161
5.11.5.2.3 焊接拼接………………………………………………………………………………5-162
5.11.5.3 受拉鋼筋的連接…………………………………………………………………………5-162
5.11.5.3.1 受拉鋼筋的搭接………………………………………………………………………5-162
5.11.5.3.2 受拉鋼筋的機械連接或焊接…………………………………………………………5-163
5.11.5.4 抗拉系桿中的連接………………………………………………………………………5-163
5.11.5.5 受壓鋼筋的連接………………………………………………………………………5-163
5.11.5.5.1 1 受壓鋼筋的搭接………………………………………………………………………5-163
5.11.5.5.2 受壓鋼筋的機械連接或焊接…………………………………………………………5-164
5.11.5.5.3 端頭承壓搭接………………………………………………………………………5-164
5.11.6 焊接鋼絲網的搭接長度………………………………………………………………………5-164
5.11.6.1 受拉區焊接變形鋼絲網的搭接…………………………………………………………5-164
5.11.6.2 受拉區焊接光面鋼絲網的搭接…………………………………………………………5-164
5.12 耐久性……………………………………………………………………………………………5-165
5.12.1 一般規定……………………………………………………………………………………5-165
5.12.2 堿一硅反應集料……………………………………………………………………………5-165
5.12.3 混凝土保護層……………………………………………………………………………5-166
5.12.4 保護涂層…………………………………………………………………………………5-167
5.12.5 預應力筋的保護………………………………………………………………………5-168
5.13 具體構件………………………………………………………………………………………5-168
5.13.1 橋面板………………………………………………………………………………………5-168
5.13.2 橫隔板、深梁、牛腿、梁托和梁橫檔…………………………………………………………5-168
5.13.2.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-168
5.13.2.2 橫隔板…………………………………………………………………………………5-168
5.13.2.3 深梁的細部要求………………………………………………………………………5-169
5.13.2.4 牛腿和梁托………………………………………………………………………………5-170
5.13.2.4.1 一般規定……………………………………………………………………………5-170
5.13.2.4.2 撐桿—系桿模型的替代方法…………………………………………………………5-171
5.13.2.5 梁橫檔…………………………………………………………………………………5-172
第五章 混凝土結構
5-IX
5.13.2.5.1 一般規定……………………………………………………………………………5-172
5.13.2.5.2 按剪力設計……………………………………………………………………………5-173
5.13.2.5.3 按彎曲和水平力設計…………………………………………………………………5-173
5.13.2.5.4 按沖剪設計……………………………………………………………………………5-174
5.13.2.5.5 吊鉤鋼筋的設計……………………………………………………………………5-175
5.13.2.5.6 支座的設計……………………………………………………………………………5-176
5.13.3 基腳…………………………………………………………………………………………5-176
5.13.3.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-176
5.13.3.2 荷載和反力………………………………………………………………………………5-176
5.13.3.3 抗力系數…………………………………………………………………………………5-176
5.13.3.4 基腳中的彎矩……………………………………………………………………………5-177
5.13.3.5 抗彎鋼筋的布置………………………………………………………………………5-177
5.13.3.6 板和基腳中的剪力………………………………………………………………………5-177
5.13.3.6.1 剪力的控制截面………………………………………………………………………5-177
5.13.3.6.2 單向作用………………………………………………………………………………5-178
5.13.3.6.3 雙向作用……………………………………………………………………………5-178
5.13.3.7 鋼筋的錨固……………………………………………………………………………5-179
5.13.3.8 墩柱底面處力的傳遞……………………………………………………………………5-179
5.13.4 混凝土樁……………………………………………………………………………………5-180
5.13.4.1 一般規定…………………………………………………………………………………5-180
5.13.4.2 搭接………………………………………………………………………………………5-180
5.13.4.3 預制鋼筋混凝土樁………………………………………………………………………5-180
5.13.4.3.1 樁基直徑………………………………………………………………………………5-180
5.13.4.3.2 鋼筋……………………………………………………………………………………5-181
5.13.4.4 預制預應力樁……………………………………………………………………………5-181
5.13.4.4.1 樁基直徑……………………………………………………………………………5-181
5.13.4.4.2 混凝土質量……………………………………………………………………………5-181
5.13.4.4.3 鋼筋……………………………………………………………………………………5-181
5.13.4.5 灌注樁…………………………………………………………………………………5-182
5.13.4.5.1 樁基直徑……………………………………………………………………………5-182
5.13.4.5.2 鋼筋……………………………………………………………………………………5-182
5.13.4.6 抗震要求…………………………………………………………………………………5-183
5.13.4.6.1 1 區…………………………………………………………………………………5-183
5.13.4.6.2 2 區…………………………………………………………………………………5-183
5.13.4.6.2a 一般規定……………………………………………………………………………5-183
5.13.4.6.2b 灌注樁…………………………………………………………………………………5-183
5.13.4.6.2c 預制鋼筋混凝土樁……………………………………………………………………5-183
5.13.4.6.2d 預制預應力樁………………………………………………………………………5-183
5.13.4.6.3 3 區和4 區……………………………………………………………………………5-183
5.13.4.6.3a 一般規定…………………………………………………………………………5-183
5.13.4.6.3b 加強區長度……………………………………………………………………………5-184
5.13.4.6.3c 加強區的體積比……………………………………………………………………5-184
5.13.4.6.3d 灌注樁…………………………………………………………………………………5-184
5.13.4.6.3e 預制樁…………………………………………………………………………………5-184
AASHTO LRFD 橋梁設計規范(2010)
5-X
5.14 關于結構類型的規定…………………………………………………………………………5-184
5.14.1 箱梁和肋梁…………………………………………………………………………………5-184
5.14..1.1 一般規定………………………………………………………………………………5-184
5.14.1.2 預制梁……………………………………………………………………………………5-185
5.14.1.2.1 使用前的條件………………………………………………………………………5-185
5.14.1.2.2 最大與最小尺寸………………………………………………………………………5-185
5.14.1.2.3 提升裝置………………………………………………………………………………5-185
5.14.1.2.4 細部設計……………………………………………………………………………5-185
5.14.1.2.5 混凝土強度……………………………………………………………………………5-185
5.14.1.3 預制梁拼接……………………………………………………………………………5-188
5.14.1.3.1 一般規定……………………………………………………………………………5-188
5.14.1.3.2 兩段間的施工縫………………………………………………………………………5-187
5.14.1.3.2a 一般規定……………………………………………………………………………5-187
5.14.1.3.2b 合攏縫的細節……………………………………………………………………5-187
5.14.1.3.2c 企口澆注縫的細節…………………………………………………………………5-188
5.14.1.3.2 施工縫設計…………………………………………………………………………5-188
5.14.1.3.3 梁段設計……………………………………………………………………………5-188
5.14.1.3.4 后張法…………………………………………………………………………………5-189
5.14.1.4 簡支轉連續的組合橋………………………………………………………………5-189
5.14.1.4.1 一般規定………………………………………………………………………………5-189
5.14.1.4.2 約束彎矩……………………………………………………………………………5-190
5.14.1.4.3 材料性質……………………………………………………………………………5-191
5.14.1.4.4 連續梁形成時梁的齡期………………………………………………………………5-192
5.14.1.4.5 不同極限狀態下的連續度……………………………………………………………5-192
5.14.1.4.6 正常使用極限狀態……………………………………………………………………5-194
5.14.1.4.7 強度極限狀態………………………………………………………………………5-194
5.14.1.4.8 負彎矩連接……………………………………………………………………………5-194
5.14.1.4.9 正彎矩連接……………………………………………………………………………5-195
5.14.1.4.9a 一般規定…………………………………………………………………………5-195
5.14.1.4.9b 使用低碳鋼筋的正彎矩連接……………………………………………………5-196
5.14.1.4.9c 使用預應力鋼絞線的正彎矩連接………………………………………………5-196
5.14.1.4.9d 正彎矩連接的細節………………………………………………………………5-197
5.14.1.4.10 連續隔板……………………………………………………………………………5-197
5.14.1.5 現澆梁、箱形梁和T 形梁…………………………………………………………………5-198
5.14.1.5.1 翼緣和腹板厚度………………………………………………………………………5-198
5.14.1.5.la 上翼緣…………………………………………………………………………………5-198
5.14.1.5.lb 下翼緣………………………………………………………………………………5-198
5.14.1.5.lc 腹板……………………………………………………………………………………5-198
5.14.1.5.2 鋼筋……………………………………………………………………………………5-199
5.14.1.5.2a 現澆T 梁和箱梁中橋面板的鋼筋……………………………………………………5-199
5.14.1.5.2b 現澆箱梁中底板的鋼筋……………………………………………………………5-199
5.14.2 分段施工……………………………………………………………………………………5-199
5.14.2.1 一般規定………………………………………………………………………………5-199
5.14.2.2 分段橋梁的分析………………………………………………………………………5-200
第五章 混凝土結構
5-XI
5.14.2.2.1 一般規定…………………………………………………………………………5-200
5.14.2.2.2 施工分析………………………………………………………………………………5-200
5.14.2.2.3 最后結構體系的分析…………………………………………………………………5-200
5.14.2.3 設計………………………………………………………………………………………5-201
5.14.2.3.1 荷載……………………………………………………………………………………5-201
5.14.2.3.2 施工荷載………………………………………………………………………………5-201
5.14.2.3.3 使用極限狀態的施工荷載組合………………………………………………………5-202
5.14.2.3.4 強度極限狀態的施工荷載組合………………………………………………………5-203
5.14.2.3.4a 上部結構……………………………………………………………………………5-203
5.14.2.3.4b 下部結構……………………………………………………………………………5-204
5.14.2.3.5 旋工過程中的溫度效應……………………………………………………………………5-204
5.14.2.3.6 徐變和收縮……………………………………………………………………………5-204
5.14.2.3.7 預應力損失……………………………………………………………………………5-205
5.14.2.3.8 臨時后張拉的管道和錨固……………………………………………………………5-205
5.14.2.3.8a 一般規定……………………………………………………………………………5-205
5.14.2.3.8b 設體內管道的橋梁…………………………………………………………………5-205
5.14.2.3.8c 用于未來恒載或撓度調整的防備措施……………………………………………5-206
5.14.2.3.9 設計說明……………………………………………………………………………5-206
5.14.2.3.10 箱梁截面的尺寸和細部……………………………………………………………5-206
5.14.2.3.10a 最小翼緣厚度…………………………………………………………………5-206
5.14.2.3.10b 最小腹板厚度…………………………………………………………………5-207
5.14.2.3.10c 上翼緣懸臂的長度………………………………………………………………5-207
5.14.2.3.10d 整體截面尺寸……………………………………………………………………5-207
5.14.2.3.10e 鋪裝層……………………………………………………………………………5-208
5.14.2.3.11 抗震設計………………………………………………………………………………5-208
5.14.2.4 分段施工橋的類型…………………………………………………………………5-209
5.14.2.4.1 一般規定………………………………………………………………………………5-209
5.14.2.4.2 預制施工的細部……………………………………………………………………5-209
5.14.2.4.3 現澆施工細部…………………………………………………………………………5-211
5.14.2.4.4 懸臂施工………………………………………………………………………………5-211
5.14.2.4.5 逐跨施工………………………………………………………………………………5-211
5.14.2.4.6 頂推施工………………………………………………………………………………5-212
5.14.2.4.6a 一般規定……………………………………………………………………………5-212
5.14.2.4.6b 由施工誤差引起的力效應…………………………………………………………5-212
5.14.2.4.6c 設計細部……………………………………………………………………………5-212
5.14.2.4.6d 施工設備設計………………………………………………………………………5-213
5.14.2.5 其它施工方法…………………………………………………………………5-214
5.14.2.6 橋梁下部結構的分段施工……………………………………………………………5-215
5.14.2.6.1 一般規定………………………………………………………………………5-216
5.14.2.6.2 施工荷載組合…………………………………………………………………5-216
5.14.2.6.3 預制拼裝矩形空心橋墩的縱向鋼筋……………………………………………5-216
5.14.3 拱………………………………………………………………………………………5-216
5.14.3.1 一般規定………………………………………………………………………………5-216
5.14.3.2 拱肋……………………………………………………………………………………5-216
AASHTO LRFD 橋梁設計規范(2010)
5-XII
5.14.4 板式上部結構………………………………………………………………………………5-217
5.14.4.1 現澆實心板上部構造…………………………………………………………………5-217
5.14.4.2 現澆空心板上部構造…………………………………………………………………5-217
5.14.4.2.1 橫截面尺寸………………………………………………………………………5-218
5.14.4.2.2 支座的最小數量……………………………………………………………………5-218
5.14.4.2.3 實心端部截面………………………………………………………………………5-218
5.14.4.2.4 一般設計要求………………………………………………………………………5-218
5.14.4.2.5 負彎矩范圍中的受壓區……………………………………………………………5-219
5.14.4.2.6 板內孔的排水………………………………………………………………………5-219
5.14.4.3 采用預制橋面系的橋…………………………………………………………………5-219
5.14.4.3.1 一般規定……………………………………………………………………………5-219
5.14.4.3.2 剪力傳遞縫………………………………………………………………………5-220
5.14.4.3.3 剪力-彎矩傳遞縫………………………………………………………………5-220
5.14.4.3.3a 一般規定………………………………………………………………………5-220
5.14.4.3.3b 設計………………………………………………………………………………5-220
5.14.4.3.3c 后張拉………………………………………………………………………………5-220
5.14.4.3.3d 縱向施工縫………………………………………………………………………5-220
5.14.4.3.3e 現澆合龍縫………………………………………………………………………5-221
5.14.4.3.3f 結構鋪裝層…………………………………………………………………………5-221
5.14.5 涵洞的附加條款………………………………………………………………………5-221
5.14.5.1 一般規定………………………………………………………………………………5-221
5.14.5.2 抗彎設計………………………………………………………………………………5-221
5.14.5.3 箱涵的板的抗剪設計………………………………………………………………5-221
5.15 參考文獻……………………………………………………………………………………5-223
附錄A5 混凝土橋設計的基本步驟………………………………………………………………5-235
A5.1 一般規定………………………………………………………………………………………5-235
A5.2 總的考慮………………………………………………………………………………………5-235
A5.3 梁和肋梁上部結構設計………………………………………………………………………5-235
A5.4 板橋……………………………………………………………………………………………5-237
A5.5 下部構造設計………………………………………………………………………………5-237
附錄B5 利用表格進行抗剪設計的一般步驟………………………………………………………5-238
B5.1 背景…………………………………………………………………………………………5-238
B5.2 截面設計模型—一般步驟…………………………………………………………………5-238
附錄C5 文中受混凝土抗壓其強度影響的上限值……………………………………………………5-245
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