DB63/T 1735-2019 波纹钢板拱桥设计规程

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标准编号:DB63/T 1735-2019
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标准类别:交通标准
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DB63/T 1735-2019标准规范下载简介:

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DB63/T 1735-2019 波纹钢板拱桥设计规程

图1400mm×150mm波形展开标准板片和螺栓孔孔距示意图

4.2.1波纹钢板件等连接用螺栓的强度等级、规格型号及相应数量,根据设计荷载、波纹钢板件参数 等计算确定。波纹钢板件的连接应采用强度等级为8.8S或10.9S的螺栓连接,一般规格为M16、M20、 M22、M24、M27、M30,螺栓长度宜为螺栓连接副终拧紧后外露出2个~3个扣丝,螺栓长度计算应符合 GB50755的有关规定。螺栓组合应符合表4的规定,其性能指标应符合GB/T1231有关规定。

表4高强度螺栓连接副组合

4.2.2螺栓用钢垫圈,其外形设计应符合波纹钢板件的波纹圆弧半径(弧度)一致的凸凹形,垫圈最 薄处厚度不宜小于被连接的波纹钢板件厚度,垫圈的孔径应符合表2的规定。 4.2.3波纹钢板拱脚与拱座连接的槽钢宜采用不等边槽钢,槽钢厚度应大于或等于波纹钢板件的壁厚 槽钢内净宽应大于或等于波纹钢板波高的1.2倍。槽钢材料性能、外形、重量及允许偏差应符合GB/T 6723的有关规定。 4.2.4拱座连接槽钢宜设预埋地脚锚筋(带肋钢筋),其性能、质量指标等,应符合CB/T1499.2的 有关规定。当设地脚锚固螺栓时,其性能、质量指标等,应符合GB50017的有关规定。 4.2.5采用H型钢作为波纹钢板拱腹的加劲肋拱梁时,H型钢应符合GB/T11263的有关规定。 4.2.6用于波纹钢板件加工焊接、槽钢接长焊接、H型钢加劲肋拱梁接长焊接及钢管桩焊接等金属件 的连接焊接材料,应与被焊接的钢材相匹配,焊接材料应符合GB50017的有关规定。

GB/T 6185.1-2016 2型全金属六角锁紧螺母DB63/T17352019

4.3.1波纹钢板件和高强度螺栓、螺母、钢垫圈以及槽钢、H型钢等,应采用热浸镀锌防腐处理,其 防腐性能应符合GB/T34567的有关规定。 4.3.2镀锌防腐所用的锌,应符合GB/T470规定的1号锌或0号锌。 4.3.3当采用其它防腐处理(如:锌铝镁、锌镁、热浸镀铝、静电喷涂等其他防腐方法代替热浸镀锌 等)时,其防腐性能应不低于GB/T34567有关热浸镀锌的防腐要求

4.4接缝防渗密封、二次防腐及防水材料

4.4.1波纹钢板件接缝防渗密封材料,应根据不同的区域环境和气候条件选择相适应的接缝防渗材料, 宜采用具有良好的抗冻、耐寒、耐腐蚀、耐老化和不透水性等性能的材料。可选用天然橡胶、氯丁橡胶 或耐候密封胶。其性能与质量应分别符合GB/T14795、GB/T14647、GB/T22083的有关规定。 4.4.2高强度螺栓的螺帽防松动和防渗,宜采用厌氧胶(螺丝锁固剂)和双组分聚硫密封胶密封防渗 处理。密封胶性能、质量与技术指标应符合JC/T483的有关规定。 4.4.3采用聚氨酯防腐(防水)时,其质量与技术指标、基本性能(产品适用类型)的选用,应符合 GB/T19250的有关规定。 4.4.4采用沥青涂层防腐(防水)时,宜采用环氧沥青或改性沥青,其性能、质量与技术指标应分别 符合GB/T27806和JTGF40的有关规定。 4.4.5防水土工膜隔水层,宜采用环保用高密度聚乙烯土工膜,其性能、质量与技术指标应符合GB/T 17643的有关规定。 4.4.6采用其他防渗密封、防腐及防水材料时,应满足波纹钢板拱在设计使用年限内防腐、抗渗基本 要求,采用的材料性能、质量与技术指标应符合国家或行业现行标准的有关规定。 4.4.7采用涂装时,涂装材料品种、性能与适应的腐蚀环境等,应符合JT/T722的有关规定

4.6基础、下部结构及附属工程材料

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钢筋及其他钢材(钢管桩等)、混凝土和砌体砂浆用材料(水泥、细集料、粗集料、水、外力 合料等)、砌体用片石、块石和片石混凝土用片石、混凝土用模板等,各材料的性能、质量技术 符合JTG/TF50的有关规定。

5.1.1波纹钢板拱桥应根据使用功能、通行能力、抗洪防灾等要求,结合地质、地形、水文和环境等 条件进行综合设计,并应符合JTGD60的有关规定。 5.1.2线形设计应符合路线设计的总体要求。 5.1.3 对于分期修建或后期需加宽的,应满足先期与后期易衔接的结构形式。 5.1.4 用于灌溉功能的波纹钢板拱桥,应结合当地农田基本建设考虑排灌的需要。 5.1.5用于排洪功能的波纹钢板拱桥,应满足排洪的需要。 5.1.6 用于通道功能的波纹钢板拱桥,应满足道路通行的需要。 5.1.7 波纹钢板箱形拱应进行抗疲劳设计。 5.1.8 应满足环境保护、与自然环境和景观相协调,有景观要求时应进行景观设计。 5.1.9 波纹钢板拱桥的设计使用年限,见表5,

5.1.10波纹钢板拱结构采用以概率理论为基础的极限状态设计法,以可靠指标度量结构构件的可靠 度,按分项系数的设计表达式进行设计。波纹钢板拱结构承载能力极限状态,按式(1)验算。

Sd ≤ Rd...

式中: Vo——结构重要性系数,安全等级为一级时取1.1,安全等级为二级时取1.0,施工阶段取0.9; Sd不考虑地震作用时,荷载组合的效应设计值; R结构的承载力设计值。

5.1.11当抗震设防烈度为7度及以上时,应进行竖向地震作用的组合效应验算,地震作用设计状况 应满足式(2)的要求。

应满足式(2)的要求。

5.2.2波纹钢板拱结构基本技术参数,见附录A

5.2.2波纹钢板拱结构基本技术参数,见附录A

5.3波纹钢板拱桥布置

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图2波纹钢板拱桥拱形示意图

5.3.1水文、水力和设计洪水频率,应符合JTGC30和JTGD60的有关规定。 5.3.2波纹钢板拱桥的纵轴线宜与洪水流向正交(可根据现场设导流呈正交)。对跨(穿)越道路的 波纹钢板拱桥,其纵轴线宜与跨(穿)越道路正交。斜交应符合表7规定的交角,

钢板拱桥跨径、交角、安

5.4.1波纹钢板拱桥跨径,应满足河(沟)设计洪水以内的各级洪水及水流、泥石流、漂流物或通道下 的人员、车辆、牲蓄等从桥下安全通过的要求,并应考虑雍水、冲刷对上下游的影响,确保桥位附近路 堤的稳定。跨径分类及跨径布置,应符合JTGD60的有关规定。 5.4.2波纹钢板拱桥设计跨径、交角、安全等级,见表7。当采用非标准跨径时,应参照本标准进行 结构验筒与设计

表7波纹钢板拱桥跨径、交角、安全等级

5.5波纹钢板拱桥净空

5.5.1波纹钢板拱桥净空,应符合JTGB01中的公路建筑界限的规定和JTGD60的有关规定。 5.5.2根据波纹钢板拱形技术参数(附录A),当波纹钢板拱矢高受限不能满足桥下净高要求、或需 要增加桥下净高时,可采用实体墙式钢筋混凝土墩台身的方法,调整或提高桥下净高。 5.5.3波纹钢板拱桥改扩建路基需加宽增高时,根据拱顶填土厚度限制条件,在满足使用功能、荷载 桥下净空或通行能力、使用年限等要求前提下,可利用或加固利用,

5.6多孔(连拱)结构之间的最小净距

5.9基础(下部)结构设计

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5.9.1波纹钢板拱结构的基础,宜采用强度等级不低于C30钢筋混凝主扩天基础,在特殊条件下可采 用钢筋混凝土桩基础或钢管桩基础。地基与基础(包括非冻胀土层和冻胀土层及防冲刷的基础埋置深度、 地基与基础计算、地基承载力、基础沉降和稳定性计算、软土或软弱地基处理、湿陷性黄土地基处理等) 设计,应符合JTGD63的有关规定。 5.9.2波纹钢板拱桥的地基设计考虑范围,包括结构性回填区的范围,应符合本标准第5.15.2条的相 关要求,地基宽度应为全桥宽度。 5.9.3波纹钢板拱的拱座,宜采用强度等级不低于C30钢筋混凝土,跨径8m、10m、13m的拱座宽 度宜为1000mm~1200mm,跨径16m、20m的拱座宽度宜为1200mm~1500mm,拱座高度宜为800mm 1200mm。对多孔连拱之间的拱座宽度,还应满足本标准第5.6条规定的波纹钢板拱脚最小净距的要求。 拱座配筋布置和计算,应满足承载能力要求。

用钢筋混凝土桩基础或钢管桩基础。地基与基础(包括非冻胀土层和冻胀土层及防冲刷的基础埋置深度、 地基与基础计算、地基承载力、基础沉降和稳定性计算、软土或软弱地基处理、湿陷性黄土地基处理等) 设计,应符合JTGD63的有关规定。 5.9.2波纹钢板拱桥的地基设计考虑范围,包括结构性回填区的范围,应符合本标准第5.15.2条的相 关要求,地基宽度应为全桥宽度。 5.9.3波纹钢板拱的拱座,宜采用强度等级不低于C30钢筋混凝土,跨径8m、10m、13m的拱座宽 度宜为1000mm~1200mm,跨径16m、20m的拱座宽度宜为1200mm~1500mm,拱座高度宜为800mm 1200mm。对多孔连拱之间的拱座宽度,还应满足本标准第5.6条规定的波纹钢板拱脚最小净距的要求。 拱座配筋布置和计算,应满足承载能力要求。 5.9.4钢筋混凝土拱座应水平布置于基础顶面或实体墙式钢筋混凝土墩(台)身顶面。拱座连接应符合 下列规定: a)波纹钢板立置于槽钢内,波纹钢板波峰处用螺栓连接于槽钢。槽钢应与波纹钢板件拱脚处切线 垂直,槽钢底面与拱座水平面的夹角,见图3所示。应根据波纹钢板拱脚的角度计算调整布置: 1)半圆拱,槽钢底面垂直于拱座水平布置,见图3、a); 2) 矢高小于拱半径的圆弧拱,高宜为拱半径的0.90~0.99,半径较小取较小值、反之 取较大值,见图3、b); 3) 箱形拱的拱侧(拱脚)与拱座的水平内夹角宜为82°~85°,矢高较小取较小值,反 之取较大值,见图3、c)。

垂直,槽钢底面与拱座水平面的夹角,见图3所示。应根据波纹钢板拱脚的角度计算调整布置: 1)半圆拱,槽钢底面垂直于拱座水平布置,见图3、a); 2 矢高小于拱半径的圆弧拱,矢高宜为拱半径的0.90~0.99,半径较小取较小值、反之 取较大值,见图3、b); 3 箱形拱的拱侧(拱脚)与拱座的水平内夹角宜为82°~85,矢高较小取较小值,反 之取较大值,见图3、c)

图3波纹钢板拱脚与槽钢和拱座连接示意图

拱脚槽钢壁厚、槽内净宽,应符合本标准第4.2.3条的要求。槽钢布置于钢筋混凝土拱座之上 通过预埋锚筋(钢筋)或地脚螺栓连接,锚筋(钢筋)或地脚螺栓的间距应为400mm(对应于 波纹钢板件的波谷位置)。波纹钢板件拱脚与槽钢连接的高强度螺栓间距应为400mm(对应于 波纹钢板件的波峰位置)。波纹钢板件与槽钢连接的高强度螺栓强度等级、规格,参见表13 选择,

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表13波纹钢板拱脚与槽钢连接的高强度螺栓等级及规格

5.10结构上的荷载及作用

5. 10. 1土的重力

作用在波纹钢板拱上结构性回填土的作用范围,见图4所示,其每延米的重力(W)按式(3)

W 波纹钢板拱上填土每延米的重力(kN/m); y 土的重度(kN/m); Dn 波纹钢板拱桥计算跨径(m),参见图13定义. H 拱上填土厚度(m); D, 波纹钢板拱桥计算矢高(m),参见图13定义。

W =y×D,×(H +0.1075D,).

图4波纹钢板拱上恒载范围图示

5.10.2.1波纹钢板拱桥的汽车荷载,应采用车辆荷载图式。 5.10.2.2汽车荷载的扩散方法和多车道折减系数,参考JTGD60相关规定,扩散压力按式(4)计算

oL= Bxl. Ar xm

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式中: dL 汽车荷载扩散到波纹钢板拱顶的压力(kPa); A1 跨径长度范围内布置的设计车辆荷载总轴重(kN),应考虑车道数。在施工过程中, 按实际施工机械及车辆总轴重验算; 1m 多车道折减系数; I、B 沿车轮长度和宽度方向扩散后尺寸(m),若lt大于Dh时,lt=D;单车道车辆荷载扩 散见图5。

式中: 一车辆冲击扩大系数; H 波纹钢板拱上填土(含路面结构层)厚度(m)

5.10.3 地震作用

图5单车道车辆荷载扩散图示

抗震设防烈度大于或等于7度(0.10g)的地区,波纹钢板拱桥应进行抗震设计,考虑地震作 般可只考虑竖向地震作用,按式(6)计算,

式中: Ev—竖向地震作用(kN/m); 竖向地震作用与水平地震作用比值函数,取0.65; 地震动水平加速度峰值,按表14取值; 拱上填土每延米的质量(t/m),取式(3)土体重力除于重力加速度g。

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表14抗震设防烈度和水平向设计基本地震动加速度峰值

5.11波纹钢板圆弧拱结构计算

5.11.1内力计算和连接强度计算

5.11.1.1内力计算和连接强度计算程序,见图6

5.11.1.2波纹钢板结构的内力按式(7)、式(8)计算: a)当不考虑地震作用时,波纹钢板的轴向压应力应满足式(7)的要求。

b)当考虑地震作用时,波纹钢板的轴向压应力应满足式(8)的要求

式中: αD 恒载分项系数,按表6取值; Th 恒载引起的波纹钢板压力或推力(kN/m),按式(9)计算

图6内力和连接强度计算程序示意图

[αp ×Tp +αL ×T (1+μ)]/ A

dL 活载(汽车荷载及动力作用)分项系数,按表6取值: TL 活载引起的波纹钢板压力或推力(kN/m),按式(10)计算: u 车辆活载冲击系数,按式(5)计算; A 单位长度的波纹钢板截面积(mm"/mm); fy 波纹钢板材料屈服应力(MPa); Jb 波纹钢板的极限抗力(MPa); 0g 地震作用分项系数,按表6取值; Ey 竖向地震作用(kN/m),按式(6)计算: 回填土性质与结构尺寸的土压力折减系数,按式(11)计算; At 考虑结构起拱效应的土压力增大系数;按表15取值; W 拱上填土每延米的重量(kN/m),按式(3)计算; lt 沿车轮长度(行车)方向扩散后的尺寸;若lt大于Dh时,l=Dh; 活载扩散到波纹钢板拱顶的压力(kPa),按式(4)计算; 回填土体材料的弹性模量(MPa); D 波纹钢板拱桥计算高(m),参见图13定义; 波纹钢板材料的弹性模量(MPa)

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表15土压力增大系数A

注:Af不能通过查表得到时,通过线性内差取值

5.11.1.3波纹钢板件连接强度计算:

1.1.3波纹钢板件连接强度计算: a)波纹钢板件端头(短边)采用错缝连接,板件侧面(长边)连接采用通缝连接。波纹钢板件连接 搭接宽度,应满足上下层波纹钢板件螺栓孔全部贯通对应一致; 波纹钢板件采用高强度螺栓连接,应根据施工环境条件和作用力的性质选择其连接方法,宜采 用承压型连接,当波纹钢板件满足摩擦型连接要求时,可采用摩擦型连接; 高强度螺栓承压型连接的抗剪强度主要由螺栓杆受剪和孔壁承压两种破坏模式控制,应分别对 受剪承载力设计值、承压承载力设计值和受拉承载力进行计算。高强度螺栓摩擦型连接,应分 别计算在受剪连接中每个高强度螺栓的承载力设计值、在螺栓杆轴方向受拉的连接中每个高强

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度螺栓的承载力;当摩擦型连接同时承受摩擦面间的剪力和螺栓杆轴方向的外拉力时,需进行 验证计算。高强度螺栓连接强度计算,应符合GB50017的有关规定

5.11.2波纹钢板件极限抗力计算

为保证波纹钢板拱桥结构的稳定性,应按式(12)计算波纹钢板件的极限抗力。

式中: fi 波纹钢板的极限抗力(MPa): 波纹钢材料抗力系数,取0.8: Em 多跨结构屈曲应力折减系数,按式(18)计算 f 波纹钢板材屈服强度(MPa); K 结构与周围土体相对弯曲刚度系数,按式(13)计算; R 结构的曲率半径(mm); E 波纹钢板材的弹性模量(MPa); p 屈曲折减系数,按式(15)计算; r 波纹钢板材回转半径(mm); Re 等效半径(mm),按式(14)计算; 2 计算K的一个系数,按式(16)计算; I 波纹钢板材的惯性矩(mm/mm):

En 土体弹性模量的修正值,按式(17)计算; H 波纹钢板拱顶以上填土厚度(m); H' 拱顶至起拱线垂直距离的一半(m); 拱顶处的曲率半径(mm); Es 回填土体弹性模量(MPa); s 多跨结构之间的最小间距(m); Di 波纹钢板拱结构计算跨径(m),参见图13定义。

5.11.3施工过程验算

5.11.3.1施工过程验算程序,见图7

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图7施工过程验算程序图

11.3.2波纹钢板拱在施工过程中,波纹钢板件截面的弯矩与轴向压力的内力组合,应满足式 要求。

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N= Es(1000 D) /EI

0.67 +0.87 0.20,0.20≤ Dv 2D# ≤0.35 2D Rg =^0.80 +1.33 2Dh 2Dh Dh'2Dh

M pf = onM p Mp= Zf

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表16等效线性荷载参数k,的取值

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表16等效线性荷载参数k.的取值(续)

等效线性荷载参数k.的耳

11.4运营阶段结构验算

波纹钢板拱桥施 验算,承载能力极限状态下的 (35)的要求,

Tr M f Ppy Mef ≤1.0

式中: Tf 承载能力极限状态基本组合下由恒载和活载引起的波纹钢板结构的轴向内力(kN/m) : Ppf 按式(21)计算; Mr 波纹钢板拱桥运营阶段结构截面所受弯矩,按式(36)计算; Mpf 波纹钢板截面可承受的极限弯矩,按式(33)计算; ap 恒载分项系数,按表(6)取值; Mi 波纹钢板拱结构在土体均布力作用下跨中截面的弯矩,按式(23)计算:

式中: Tr 承载能力极限状态基本组合下由恒载和活载引起的波纹钢板结构的轴向内力(kN/m); 按式(21)计算; Mr 波纹钢板拱桥运营阶段结构截面所受弯矩,按式(36)计算; Mpf 波纹钢板截面可承受的极限弯矩,按式(33)计算; cp 恒载分项系数,按表(6)取值; Mi 波纹钢板拱结构在土体均布力作用下跨中截面的弯矩,按式(23)计算:

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5.12箱形拱结构计算

波纹钢板箱形拱结构设计计算,应采用非线性土体本构关系并考虑与结构的相互作用或其他可被接 受的替代方法DB34T 1802-2012 内河港口设备设施亚健康管理要求,以抗弯控制设计为主,检查结构的最大填土厚度、等效应力和变形是否满足要求等进行 有限元分析。

从拱的拱处 曾加周向波纹钢板件加劲肋板 加劲肋板应与主体结构的波纹钢板件参数(壁 厚、波纹参数、弧形曲面、 成组合徽

5.13.2加劲肋板的布置:

箱形拱的拱肩处非通长加劲肋板应对称设置,从波纹钢板拱一侧的四分之一点以下开始跨越拱 肩至结构另一侧的对应点。拱肩上的波纹钢板加劲肋板下端距拱座顶面不宜小于75mm、拱肩 圆弧中间处以上的加劲肋板长度应不小于拱肩圆弧中间处以下加劲肋板长度的1/3,拱顶(跨 中)加劲肋板长度应不小于跨径的1/3。通过计算确定加劲肋板纵桥向长度、横桥向宽度及纵、 横向间距(间隔波距)。波纹钢板件非通长加劲肋板截面布置形式见图8、图9; 通长加劲肋板为箱形拱顶拱顶、拱肩分三段和圆弧拱的拱顶段以横桥向连续布置,截面形式见 图10); 对于跨径≥16m的圆弧拱结构,在拱顶背面(圆弧拱顶处)增加的波纹钢板加筋肋板,其长度 为圆弧拱的圆心角120°扇形弧长

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GB/T 2423.18-2012 环境试验 试验方法 试验Kb:盐雾,交变 (氯化钠溶液)图8非通长波纹钢板件加劲肋板每4个波距示意图

非通长波纹钢板件加劲肋板每3个波距示意图

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