DB62/T 2994-2019 公路混凝土桥梁预应力设计规程

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标准编号:DB62/T 2994-2019
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标准类别:交通标准
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DB62/T 2994-2019 公路混凝土桥梁预应力设计规程

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a) 全预应力混凝构件。此类构件在作用频遇组合下控制正截面受拉边缘不允许出现拉应力: b) 部分预应力混凝土构件。此类构件在作用频遇组合下控制的正截面受拉边缘可出现拉应力:当 拉应力不超过规定限值时,为A类预应力混凝土构件;当拉应力超过规定限值时,为B类预 应力混凝土构件; c) 新建桥梁结构不应采用B类预应力混凝土构件;跨径大于50m预应力混凝土桥梁的主要受力 构件不应进行部分预应力混凝土设计。 .3.2 预应力混凝土构件中预应力钢筋的张拉控制应力值con应符合下列规定,当对构件进行超张拉 或计入锚圈口摩擦损失时,预应力钢筋中最大控制应力(千斤顶油泵上显示的值)可提高0.05fk: a)预应力钢丝、钢绞线的张拉控制应力值

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Jpk一一预应力钢筋抗拉强度标准值 A药应力

GB/T 23922-2022 低速汽车 标牌.pdfb)预应力螺纹钢筋的张拉控制应力值

con ≤0.70 fk

om≤0.70 /账

con ≤0.85 /k

a) 预应力钢筋与管道壁之间的摩擦1 b) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩12 c) 预应力钢筋与台座之间的温差013 d) 混凝土的弹性压缩04 e) 预应力钢筋的应力松弛I5 f)混凝土的收缩和徐变016 此外,尚应考虑预应力钢筋与锚圈口之间的摩擦、台座的弹性变形等因素引起的其他预应力损失 预应力损失值宜根据实测数据确定,当无可靠实测数据时,可按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土 桥涵设计规范》(JTG3362)的规定计算。

6.3.4预应力混凝土构件各阶段的预应力损

表10各阶段预应力损失值的组合

.5预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正

凝土受弯构件应按下列规定进行正截面抗裂验算

a)全预应力混凝土构件

Opc一一扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力 分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件

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A类预应力混凝土构个

st0.800p≤0

a) 当采用C40~C80混凝土时,ne=1.451.35,中间强度等级可按直线内插法取用; b) 预应力混凝土受弯构件按上述计算的长期挠度值,由汽车荷载(不计冲击力)和人群荷载频遇 组合在梁式桥主梁产生的最大挠度不应超过计算跨径的1/600;在梁式桥主梁悬臂端产生的最 大挠度不应超过悬臂长度的1/300。 6.3.10预应力混凝土受弯构件由预加力引起的反拱值,可用结构力学方法按刚度Elo进行计算,并乘 以长期增长系数。计算使用阶段预加力反拱值时,预应力钢筋的预加力应扣除全部预应力损失,长期增 长系数取用2.0。 6.3.11设计文件宜明确预应力混凝土受弯构件的预拱度,预拱度可按下列规定设置

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a)当预加应力产生的长期反拱值大于按荷载频遇组合计算的长期挠度时,可不设预拱度; b 当预加应力的长期反拱值小于按荷载频遇组合计算的长期挠度时应设预拱度,其值应按该项荷 载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用; )对自重相对于活载较小的预应力混凝土受弯构件,应考虑预加应力反拱值过大可能造成的不利 响,必要时采取反预拱或设计和施工上的其他措施,避免桥面隆起直至开裂破坏。

6.4持久状况和短暂状况构件的应力计算

4.1使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力和预应力钢筋的拉应力,应符合下

a受压区混凝土的最大压应力

a受压区混凝土的最大压应力

1)体内预应力钢绞线、钢丝

未开裂构件Okc+Op ≤0.50fk 允许开裂构件0。

式中: Ukc一一由作用标准值产生的混凝土法向压应力; Gcc一一构件开裂截面按使用阶段计算的混凝土法向压应力; 应力钢筋的最大拉应力 颈应力钢统线钢

未开裂构件pe+Op ≤0.65fpk 允许开裂构件p。+0

Ope一一全预应力混凝土和A类预应力混凝土受弯构件,受拉区预应力钢筋扣除全部预 应力损失后的有效预应力 Opo7 截面受拉区纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时预应力钢筋的 应力; Op 正截面承载力计算中纵向预应力钢筋的应力或应力增量; 外预应力钢绞线

pe.ex ≤0.60 flk

nc.cx ≤ 0.60 fk

未开裂构件oe+ ≤0.75fpk 允许开裂构件。+

6.4.2对构件施加预应力时,养生时间不宜小于5天,同条件养生混凝土试块的立方体强度不应低于 设计强度等级的80%,弹性模量不应低于混凝土28d弹性模量的80%。 6.4.3在计算截面承载力和应力时,T形、I形及箱型截面梁的受压翼缘应取有效宽度

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.1预应力钢筋的混凝土保护层厚度应满足下

先张法构件中预应力钢筋的保护层厚 钢筋外缘至混凝土表面的距离,不应小于钢筋公称 径;后张法构件中预应力钢筋的保护层厚度取预应力管道外缘至混凝土表面的距离,不应小 其管道直径的1/2,且梁底、梁侧的管道外缘至混凝土表面的距离分别不宜小于50mm和40mr

7.2预应力混凝土上部结构

7.2.1悬臂施工的混凝土桥梁,必须在所有悬臂段设置腹板下弯钢束。一次落架施工的混凝 应布置通长弯起钢束。

应布置通长弯起钢束。 7.2.2对于变截面的预应力混凝土连续梁或连续刚构桥,其纵向、横向、竖向预应力布设应符合下列 要求: 应设置竖向预应力,竖向预应力宜采用无粘接、缓粘结预应力钢棒或精轧螺纹钢,优先采用预 应力钢棒。

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7.2.7后张法预应力混凝土梁(包括连续梁和连续刚构边跨现浇段)的部分预应力钢筋,应在靠近端

7.2.8对外形呈曲线形且布置有曲线预应力钢筋的构件,其曲线平面内、外管道的最小混凝土保护层

7.2.8对外形呈曲线形且布置有曲线预应力钢筋的构件,其曲线平面内、外管道的最小混凝土保护层 厚度,应按下列公式计算:

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YaP 4 0.266rfcu

a) 水平方向和竖直方向均最多两管道叠置: b) 管道的净距应大于粗骨料最大粒径的1.25倍; c) 直线预应力管道的净距不应小于40mm,且不宜小于管道直径的0.6倍。曲线预应力管道的净 距应大于管径: d) 轴向受力的普通钢筋与预应力管道的水平净距须大于2cm和粗骨料最大尺寸1.25倍的较大值: 并不得小于钢筋直径; e) 曲线形预应力钢筋管道在曲线平面内相邻管道间的最小净距应按本规程第7.2.8条第1款计算, 其中Ps和r分别为相邻两管道曲线半径较大的一根预应力钢筋的张拉力设计值和曲线半径,

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Cin为相邻两曲线管道外缘在曲线平面内净距。当上述计算结果小于其相应直线管道外缘间净 距时,应取用直线管道最小外缘间净距; f) 曲线形预应力钢筋管道在曲线平面外相邻外缘间的最小净距,应按本规程第7.2.8条第2款计 算,其中Cout为相邻两曲线管道外缘在曲线平面外净距。 g 管道外径不应超过管道处混凝土最小毛厚度的0.4倍; h) 管道内径截面积不应小于2倍预应力钢筋截面积,当预应力钢束长度超过120m时,管道内径 截面积不应小于2.5倍预应力钢筋截面积; 预应力设计时宜选用与钢束根数配套的预应力管道,具体要求参见附录A、附录B; 0 j) 按计算需要设置预拱度时,预留管道也应同时起拱。 .10后张法预应力混凝土构件的曲线形预应力半径宜尽量大,受条件限制时,钢束的曲线半径宜取 列数值的较大值: 钢丝束、钢绞线束的钢丝直径等于或小于5mm时,不宜小于4m;钢丝直径大于5mm时,不 宜小于6m b) 预应力螺纹钢筋的直径等于或小于25mm时,不宜小于12m;直径大于25mm时,不宜小于 15m; c) 管道直径的100倍; d)曲线预应力束的曲率半径宜按下式确定:

0.35fad. 19

式中: p一一预应力张拉力设计值,单位为牛(N); fed一一混凝土轴心抗压强度设计值,单位为兆帕(MPa); ds一一预应力管道外径,单位为毫米(mm)。 7.2.11后张法预应力混凝土构件的曲线形钢丝束、钢绞线束的锚下最小直线段长度宜取0.80m~ 1.50m。 7.2.12在预加应力施加完毕后,埋封于梁体内的锚具其周围应设置构造钢筋与梁体连接,然后浇筑混 凝土封锚,封锚应采用与结构或构件同强度的混凝土。 7.2.13预应力混凝土连续梁在选用预应力体系和布置预应力钢筋时,应采取措施减少摩擦损失。 7.2.14在连续梁全长上,预应力钢筋不宜在某个截面或某个区段急剧增加或减少。梁的正负弯矩交替 区,可设置较长的预应力钢筋重叠搭接段,并宜分散布置。 7.2.15在连续梁中间支承处,腹板及其下方翼缘内应设置顺桥向的普通钢筋。 7.2.16当预应力钢筋需在构件中间锚固时,其锚固点宜设在截面重心轴附近或外荷载作用下的受压 区。如因锚固而削弱梁截面,应用普通钢筋补强。当箱形截面梁的顶、底板内的预应力钢筋引出板外时, 应在专设的齿板上锚固,此时,预应力钢筋宜采用较大弯曲半径,并按本规程第7.2.8条设置箍筋。 7.2.17在反复作用弯矩的地方,钢束应靠近截面上缘、下缘分散配置,尽量避免钢束布设在截面中性 轴附近。

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附录A (资料性附录) 金属波纹管选用一览表

附录A (资料性附录) 金属波纹管选用一览表

附录B (资料性附录) 塑料波纹管选用一览表

圆形塑料波纹管参照表B.1选用。

圆形塑料波纹管参照表B.1选用。

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附录B (资料性附录) 塑料波纹管选用一览表

表B.1圆形塑料波纹管选用一览表

扁形塑料波纹管参照表B.2选用。

表B.2扁形塑料波纹管选用一览表

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附录C (规范性附录) 本规程条文说明

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6.1.2随着计算机辅助技术的不断发展,现在的桥梁结构计算基本都借助于Midas、桥梁博士、Ansys 等软件完成,精细化有限元模型是准确结构分析的关键。大跨径连续梁、连续刚构桥出现跨中截面下挠、 腹板开裂等病害除了受预应力损失、混凝土收缩徐变等不可控因素影响外,还与设计时没有进行精细化 受力分析有关,设计时应重点考虑以下几种精细化分析: a)预应力径向力

变截面连续梁径向力示意

在变面连续梁跨中截面,受曲线预应力作用,预应力荷载T除了在预应力张拉端产生轴向力F、竖 向力N外,还产生附加的径向力Q,目前,绝大部分杆系有限元分析程序均不能自动考虑径向力Q,这种 真实存在但结构分析经常忽略的径向力会产生初始变形,在后期收缩徐变影响下,加剧了变截面连续梁 跨中下挠。规程编写组对部分大跨连续刚构的径向力做了统计,径向力基本为相应设计荷载(汽车荷载) 的1~2倍,个别极端情况的径向力甚至为设计荷载的4倍。因此,本规程将变截面连续梁、连续刚构的 径向力纳入强制性条文中,要求设计人员对径向力做精细化分析。

表C.1典型连续刚构跨中径向力一览表

b)合拢调整力 构件调整力通常包括以下两种:①连续刚构在主跨合龙前,根据需要在两悬臂端用水平千斤顶互施 水平顶推力,以调整主跨及双壁墩身的内力,设计时宜计入调整力对结构的影响。②连续刚构在边跨梁

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7.1.2在常规的预应力混凝土小箱梁中,腹板厚度仅为18cm,扣除保护层及箍筋尺寸,留下的振捣空 间仅有10cm,扣除波纹管尺寸后,实际留下的振捣空间不大于3cm,若采用插入式振捣棒进行振捣, 会导致混凝土不密实、普通钢筋移位、预应力钢束移位等问题,因此,本规程要求在设计文件中明确预 应力混凝土的振揭方式。 7.1.3为防止粗集料卡在预应力管道间或预应力管道与普通钢筋之间,导致混凝土不密实的问题,本规 程要求在设计文件中明确预应力混凝土粗集料的最大粒径。 7.1.6由于扁锚受到使用部位尺寸的限制,不能整束张拉,而只能一根一根地张拉。张拉的方法有两种: 种是先张拉边孔,后张拉中间孔,另一种是先来持中,后张拉边孔,两种方法均存在无法准确确

7.2预应力混凝土上部

超过材科限值。人量的研九和 a)7.2.1条,腹板下弯预应力钢筋 腹板弯曲预应力钢筋的作用表现为两方面一是减小子霜梁腹板混凝土主拉应力,提高了腹板混凝 上主压应力,延缓了斜裂缝的形成和发展;二是提供了与荷载剪力方向相反的竖向分力,抵消了部分荷 载剪力,鉴于腹板下弯钢束在延缓腹板开裂的重要作用,本规程要求悬臂施工的桥梁,必须在悬臂段设 置腹板下弯钢束。 b)7.2.2第一条,竖向预应力钢筋 当考虑主拉应力的纵横向耦合计算时(见本规程6.1.2条条文解释),竖向预应力的设置非常重要 但对于一些小跨的预应力混凝土连续梁或连续刚构,因为梁高较低,加之采用单箱多室的多道腹板箱梁, 主应力的纵横向耦合问题并不突出,经过论证后可以不设置竖向预应力。但一般的连续梁或连续刚构均 采用单箱单室截面,主应力的纵横向耦合效应较为明显,设计时应布设竖向预应力。

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竖向预应力钢筋对混凝土的预压作用增大了混凝土的主压应力,提高了箱梁斜截面开裂荷载,同时 使斜裂缝倾角增大;斜截面开裂后,竖向预应力筋一定程度上减小了斜裂缝宽度,限制了斜裂缝的发展, 增强了集料咬合作用,约束了剪压区混凝土的侧向变形,提高了混凝土的抗剪承载力。所以,提高竖向 预应力钢筋可靠度非常重要。目前竖向预应力一般采用钢绞线、精轧螺纹钢、无粘结或缓粘结预应力钢 棒,钢绞线由于采用夹片锚,夹片回缩变形引起的预应力损失较大,特别是当梁高较低时,即使夹片回 缩较小值,也会引起较大预应力损失,一般较少采用,精轧螺纹钢的使用较为普遍。 从国内精轧螺纹钢筋在预应力混凝土桥梁中的使用情况看,普遍存在以下问题:①精轧螺纹钢材料 强度低、松弛率高,竖向预应力沿梁高方向布置,一般长度较短。短预应力钢筋受力上对松弛较为敏感, 短预应力钢筋松弛会导致较大的预应力损失。②精轧螺纹钢锚固螺母拧紧不易到位,施工控制难度大。 如直径32mm精轧螺纹钢筋螺距16mm,少拧半圈就会差8mm,旋紧不到位会引起预应力筋锚固松动,导 致有效预应力不足。③预应力管道存在振捣漏浆的风险,导致精轧螺纹钢无法张拉。④预应力管道灌浆 难以保证密实,易产生空隙。浆体离析会引起预应力筋腐蚀从而导致预应力不足,甚至可能发生预应力 筋腐蚀后断裂崩出梁体的安全事故。③精轧螺纹钢需要二次精张还不能保证张拉精度,造成张拉施工繁 项。 相反,无粘结预应力钢棒相较于精轧螺纹钢而言,优点突出,主要有:①超低回缩,无粘结预应 力钢棒回缩量小于0.5mm,应力损失几乎为零,施工时可忽略不计。②松弛率低,无粘结预应力钢棒 松弛率小于2.0%。③性能优异,无粘结预应力钢棒微观组织为淬回火屈氏体+马氏体,综合机械性能优 异。④无粘结预应力钢棒施工采用无粘结后张法,施工简单,不存在管道未灌浆或少灌浆的风险。 综上所述,本规程要求优先使用预应力钢棒。 c)7.2.2第五条,纵向预应力布设 从预应力作用的原理来看,预应力所提供的所有内力是通过预应力锚板对锚下混凝土施加压力来 提供局部轴力,此轴力沿预应力走向不断通过梁体的纵向剪切扩散直至形成全断面的偏心受压状态。单 侧扩散角度约为26°左右,由于箱梁构造复杂,以箱梁底板中心线处的钢束为例,预应力扩散是先扩散 至全底板,再沿腹板向上,然后在顶板向两侧扩散。这样,布置于底板中心处的纵向预应力要从锚固断 面延伸很长一段距离,才能达到全断面受力的效果。采用常规结构分析工具进行结构计算时,多数都采 用了全断面受力的假定,则忽略了上述不利影响,从计算结果中无法真实地反映实际应力分布情况。同 时,当底板纵向预应力布置在底板中心附近时,由于变截面箱梁梁底纵向曲线引起预应力的径向分力, 也会导致箱梁底板横向弯矩增大。 将钢束布置在腹板附近是缩短预应力传递长度的有效方法,这样有效预应力能够沼腹板和底板双 方向传递。同时由于钢束靠近腹板,预应力的径向分力对底板产生的弯曲效应也大大减小。 7.2.3梁端顶板车轮荷载的分布宽度约为其他部位的一半,例如下图D.2,端部A的车轮荷载分布宽度 明显小于中部B的车轮荷载分布宽度,所以,梁端顶板须增大截面尺寸或增加配筋。

图C.2车轮荷载分布宽度示意图

CECS 540-2018-T 混凝土用氧化镁膨胀剂应用技术规程DB62/T 29942019

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图C.3预应力管道防崩示意图

图C.4易产生裂缝的钢束布置方式

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图C.5不易产生裂缝的钢束布置方式

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