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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DB63/T 1735-2019 波纹钢板拱桥设计规程

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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GB/T 51189-2016 火力发电厂海水淡化工程调试及验收规范(完整正版、清晰无水印)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,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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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

5.13.3加劲肋拱梁布置:

图10通长(连续)波纹钢板件加劲肋板示意图

3.3加劲肋拱染布置: a)i 跨径≥16m的箱形拱和圆弧拱结构,除拱顶上布置波纹钢板件加劲肋板外,宜在拱腹(拱下) 增加栓接“H“型钢加劲肋拱梁。加劲肋拱梁“H“型钢的断面尺寸应符合波纹钢板件的波距与 波深要求,宜采用200mm×200mm型号的标准型钢或采用220mm×120mm的非标准型钢。型 钢加劲肋梁横桥向布置宽度不宜超过一片波纹钢板件的宽度,布置于波谷位置; b) 型钢腰板处通过不小于12mm厚钢板与两侧波峰处采用高强度螺栓连接,见图11; C) 型钢接长,宜在型钢两端头处采用12mm厚钢板、高强度螺栓连接; 型钢与拱座连接,在拱座上预埋厚度不小于12mm的钢板,型钢下端头可焊接或高强度螺栓 连接于拱座预埋钢板上; 跨径<16m的箱形拱和圆弧拱结构,可根据结构受力等具体情况,参照以上方法增加“H“型 钢加劲肋拱梁。

皮纹钢板拱腹(拱下)增加栓接“H“型钢加劲肪

5.14结构耐久性及防腐设计

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14.2波纹钢板拱结构的防水(防渗)、防腐,应根据腐蚀环境、腐蚀特性、防腐材料性能、结构特 点、结构使用年限等因素综合确定: a)波纹钢板件高强度螺栓连接搭接缝之间防渗处理,宜采用防渗密封条密封,防渗密封条宽度不 小于波纹钢板搭接重叠板宽度,长度为波纹钢板搭接缝全长; 波纹钢板拱顶面螺栓的螺帽处防渗处理,宜采用厌氧胶(螺丝锁固剂)和双组分聚硫密封胶对 螺栓处密封防渗处理; c) 波纹钢板拱顶面螺栓及接缝连接处防水处理,宜采用聚氨酯防水层,总干膜厚度不小于1.5mm; d) 波纹钢板顶面与土壤接触面的防腐处理,应结合回填土腐蚀性等级(见表17),在波纹钢板 件防腐镀锌层的基础上,按表18组合防腐; e) 波纹钢板拱背的波纹钢加劲肋板端头,宜采用2.5mm~3.0mm厚的环保用高密度聚乙烯土工 膜上下两层搭连封堵,土工膜接缝搭接宽度不小于5cm,采用耐候胶连接。波纹钢板加劲肋 板下(拱背波谷内)不得有土等杂物进入填充; f) 波纹钢板拱顶上约20cm压实层厚的结构性回填层申,按2%横坡满铺一层2.5mm~3.0mm厚 的环保用高密度聚乙烯土工膜隔水层,将其上部回填土中渗水隔离。土工膜接缝连接时上层布 压下层布搭接宽度不小于5cm,搭接连接采用耐候胶粘接。土工膜总宽度不宜小于桥宽、总 长度不宜小于(延伸到)结构性回填范围两端头以外各10.0m; g) 波纹钢板拱腹面(外露面)、干湿交替区或水下区、钢管桩及下部钢结构等,需采用涂装防腐 时,应按JT/T722的有关规定采用普通型和长效型涂装,普通型和长效型涂装总干膜厚度分 别不小于210μm和240μm。波纹钢板拱干湿交替区或水下区涂装总干膜厚度应不小于450 μma

表17结构性回填土的腐蚀性等级指标

表18波纹钢板拱顶面防腐组合

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表18波纹钢板拱顶面防腐组合(续)

5.15结构性回填设计

5.15结构性回填设计

5. 15. 1 结构性回填厚度

15.1.1波纹钢板拱桥结构性回填最小填土厚度(Hin)为波纹钢板拱顶(波峰顶)到路面结构层 级配砂砾垫层)底面之间的竖向距离的最小值,详见图12所示

5.15.1.2波纹钢板拱顶结构性回填厚度,对于深波形(波高或波深为150mm)波纹钢板拱结构,其 最小填土厚度应取式(41)计算的最小填土厚度与1500mm两者的较小值。因此,对于跨径≤8m的圆 弧拱顶的最小填土厚度取式(41)计算结果的较大值,且不得小于0.6m;对跨径>8m的圆弧拱顶的 最小填土厚度应不小于1.5m。

Hmin—波纹钢板拱顶最小填土厚度(m),参见图12; Dh一一计算跨径(自波纹截面中性轴起算:即:起拱线处净跨径+波高); D一一计算矢高(自波纹截面中性轴起算),按图13的定义界限取值。

Dh .0.4 D 6 (Dv (Dv

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图13波纹钢板拱桥拱形结构D.和D.的取值定义图示

15.1.3波纹钢板箱形拱的拱顶结构性回填土最小厚度不小于300mm,最大厚度不宜超过1500 应根据本标准第5.12条采用有限元分析确定。 15.1.4波纹钢板箱形拱依赖自身抗弯承载能力承担外荷载,若填土高度超过1500mm时,应按 或其他拱形结构进行抗弯承载力设计,或者采用有限元分析进行结构设计

5.15.2结构性回填区的范围

15.2.1单孔结构起拱线外侧和多孔 示),见表19。结构性回填长度范围,应足以限制波纹钢板拱每侧的水平压应变不大于跨径的1

表19单孔和多孔(连拱)两端孔起拱线外侧结构性回填最小长度

图14结构性回填最小长度范围区(b)示意图

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5.15.2.2多孔(连拱)之间的结构性回填最小净距,按本标准第5.6条规定的最小净距确定

5.15.3结构性回填

5.15.3.1单孔拱外侧拱脚拱座上和多孔(连拱)最小净距之间的拱脚拱座上,宜采用C25钢筋混凝 回填,钢筋预埋于混凝土拱座上。拱座上的钢筋混凝土回填高度以不埋置拱肩加筋肋板下端为宜。 5.15.3.2结构性回填设计可根据高度、回填土体压力、环境条件、景观、施工便捷及结构安全稳定性 的因素,可采用有面板加筋土挡土墙、混凝土挡土墙、片石混凝土挡土墙、浆砌片块石挡土墙等结构形 式。也可采用波纹钢板拱进出口与路基边坡坡率相同的削竹式洞口或下挡土墙的形式,拱缘上设置钢筋 混凝土,拱侧及拱顶路基边坡与桥两端路基边坡防护一致。加筋土挡土墙(侧墙)的设计,应符合JTO 030有面板加筋土挡土墙结构的有关规定,波纹钢板挡土墙可参照设计。 5.15.3.3当波纹钢板拱宽度按路基同宽设计时,结构性回填加筋土挡土墙一般采用路肩式挡土墙。当 波纹钢板拱宽度大于路基宽度时,结构性回填侧墙可采用路堤式挡土墙。 5.15.3.4在结构性回填区域范围内(不包括路面结构层),拱座(拱脚)以下分层压实度不得小于 以保证结构稳定性和发挥土一钢结构相互作用

5.15.4减载板设置

5.15.4.1对于跨径≥16m的圆弧拱和箱形拱结构,宜在结构性回填层中设置钢筋混凝土减载板时, 减载板不得与波纹钢板拱顶接触,减载板底面与波纹钢板拱顶(波峰)之间的最小净高应大于或等于 500mm,减载板长度应延伸到波纹钢板拱起拱线外大于或等于1000mm。减载板厚度不宜小于200mm 5.15.4.2在沥青路面结构层下设钢筋混凝土刚性基层或水泥混凝土路面作为波纹钢板拱桥减载板的 设计,应符合JTGD40的有关规定,减载板厚度不宜小于200mm

5.15.5旧桥加固拱上回填

波纹钢板拱桥的其它防护、排水、铺砌、护栏等附属工程设计,根据国家或行业现行相关标准 规定执行。

附录A (规范性附录) 波纹钢板拱结构技术参数

A.1波纹钢板圆弧拱结构技术参数

文钢板圆弧拱结构技术参

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表A.1400X150波形的波纹钢板圆弧拱结构技术参数

注1:波纹钢板厚度(壁厚)为参考值,应按本标准通过计算确定 注2:结构性回填最小厚度(Hmin)为波纹钢板拱顶(波峰顶)到路面结构层底面之间的垂直距离,最大填土厚度尚 需通过计算确定。

表A.2400×150波形的波纹钢板箱形拱结构技术参数

注1:不同跨径、不同填土高度的不同板厚仅为参考值,具体值应按本标准通过计算或有限元分析确定。 注2:结构性回填最小厚度(Hmin)为波纹钢板拱顶(波峰顶)到路面结构层底面之间的垂直距离,最大填土厚 需通过计算确定。跨径16m和跨径20m的箱形拱的拱上结构性回填材料宜采用轻质土。

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本标准适用于新建和改(扩)建各等级公路的波纹钢板拱桥8m、10m、13m、16m、20m标准跨 径及其圆弧拱结构、箱形拱结构的设计,跨径小于8m的波纹钢板拱桥以及市政道路工程的波纹钢板拱 桥结构中小桥,可参照本标准的方法设计

规范性引用文件只列出了本标准中引出并明确的国家和行业现行标准。

规范性引用文件只列出了本标准中引出并明确的国家和行业现行标准

本标准未列出已引用并明确的现行 规定的相关术语和定义。

4.3波纹钢板和高强度螺栓、螺母、钢垫圈以及槽钢等连接件和加劲肋拱梁用H型钢等,均应进行热 浸镀锌防腐处理,镀锌质量应符合下列要求: a)钢板表面处理的最低等级不低于Sa2.5; b)热漫镀锌波纹钢板及其他金属件防腐,其有效 层平均厚度和质量不应低于下表规定要求。

波纹钢板及其他金属件热浸镀锌质量要求

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波纹钢板及其他金属件热浸镀锌质量要求(续)

4应根据水、土等的腐蚀性等级及防腐蚀等级、工程特点、使用年限等条件,在镀锌防腐的基 与水、土接触部位的波纹钢板及连接件,还应进行现场二次防腐处理,应以防腐材料的不同特性 性地选择防腐材料,以增强波纹钢结构的耐久性。

5.3当采用波纹钢板加筋土挡墙时,根据波纹钢板不同波形的结构受力特征选用波纹钢板,并 构稳定性等验算。对于最大墙高不超过5m的挡墙,宜采用中波形(波距200mm、波高或波深5 波纹钢板;对于最大墙高超过5m的挡墙,宜采用深波形(波距400mm、波高或波深150mm) 波纹钢板。

4.5.4发泡混凝土(又名泡沫混凝土或轻质混凝土)和泡沫水泥轻质土,是通过气泡机的发泡系统将 发泡剂用机械方式充分发泡,并将泡沫与水泥浆均匀混合,然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工, 经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。属于气泡状绝热材料,突出特点是在 混凝土内部形成封闭的泡沫孔,使混凝土轻质化,可减轻波纹钢板拱上恒载。泡沫水泥轻质土的多孔性 使其具有低的弹性模量,从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。 5.1.12由于波纹钢板拱结构受回填土层的保护,外界的风荷载、车辆的制动力、离心力、撞击力一般 对结构没有影响,设计时可不考虑;与填土恒载相比,行人荷载、冰荷载等影响很小,设计时可忽略。 5.2开口结构为横截面不封闭的结构物,由一种或若干种半径的弧形(不同变曲面)的波纹钢板件,采 用高强度螺栓拼装连接而成的拱形结构。拱脚处与钢筋混凝土基础或墙式墩台身顶的钢筋混凝主拱座 连接,根据波纹钢结构受力特性、拱桥结构布置等因素,本标准采用的拱形为圆弧拱和箱形拱两种拱形 为主。圆弧拱适用于路基填方较高或沟蜜较深的部位,箱形拱适用于路基填方较低或沟较浅的部位, 在拱形选型上以工程现场实际并满足本标准附录A的技术参数进行比较选择。

5.4.2跨径为波纹钢板起拱线处内侧波峰之间

交角为斜交时,纵桥向波纹采用90。布置,不宜采用与桥梁斜交角度一致的斜交波纹布置; b 当采用斜交角度时,也可采用斜交正做的方式进行设计; C 当采用表列以外的其它交角时,应参照本标准进行相关计算,确保结构满足稳定性及安全要求; d 除表列标准跨径外,可根据工程现场实际情况灵活采用其他尺寸的跨径,拱半径和高应随跨 径而变。采用非标准跨径时,应按本标准进行结构验算,确保结构安全。

皮纹钢板拱失高受限不能满足桥下净高需采用实体墙式钢筋混凝土墩台身高度调整桥下净高 虑波纹钢板拱顶的结构性回填最小填土厚度或厚度范围确保满足附录A的要求。

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.6.2多扎结构起拱线之间最小净距,根据不同的施工方法(如预拼装)和现场条件(如软弱地基)视情 兄进行调整: a)地震荷载控制设计时,最小净距适当增加; b)极限状态设计或有限元分析时,应考虑净距对结构压曲的影响。 5.7结构性回填区长度范围内路面纵坡、桥头引道纵坡和易积雪、结冰路段桥上路面纵坡的规定,主 要为考虑有利于波纹钢板拱控制偏载侧压因素而规定,同时参考JTGD60的规定而提出的最大纵坡要求。 5.8.1不同跨径、不同填土厚度的波纹钢板壁厚采用,应根据其截面面积和惯性矩等力学参数、截面所 受应力强度、稳定性、塑性铰等验算确定。

拱作用。应尽量避免基础邻近土体相对于基础发生沉降,这种沉降会对结构产生向下的拉力: a)地基设计考虑全长范围内的地基,应具有较为均匀的力学特性,应具有足够的强度、稳定性和 均匀性,但其强度和刚度不应大于两侧支撑回填的地基强度和刚度,以避免产生负土拱作用引 起对结构不利的下拉力。沿结构长度方向,根据地质条件和填土荷载的变化情况,可采用不同 的地基设计; b) 基础的水平反力通常可由基础与支承土壤之间的摩擦力克服。如果摩擦力不足以抵抗水平反 力,基础底面可设置竖向的剪力键。水平反力很大时,可在基础之间设置钢筋混凝土支撑梁; C 通常假定在拱内产生水平力的主动土压力由径向的环压力抵消。这些压力在恒载反力中考虑; d 盐渍土或含盐量较高的地区、腐蚀环境较为严重的地区和结构设计使用年限大于30年,不宜 采用钢管桩基础。

a) 当地基承载力不能满足设计要求时,应根据地基土的种类、强度、密度、地质特征、地下水位 等因素进行分析,结合现场情况,以安全、适用、技术可靠、施工方便、环境保护等为原则, 采取适宜的处理方式提高地基的承载力。地基处理的范围至少应宽出基础之外1.0m。确保地 基处理至承载力、密实(压实度)等满足设计要求; b) 对于黄土地基,可分析采用换填法、挤密桩法、振冲挤密法、重锤夯实法、强夯法,以及其他 适宜的处理方法; c) 对于沙漠土地基,可分析采用换填法、挤密桩法、振冲挤密法、水坠法和基底周围加固法,以 及其他适宜的处理方法; d) 属细粒土或特殊土类的饱和软弱粘土层、粉砂土层及湿陷性黄土、膨胀土和粘土及季节性冻土, 强度低,稳定性差,设计处理时应视该类土的处治深度、含水量等情况,按基底的要求采取 固结处理,以满足设计要求; e) 冻土地区,可根据地区施工经验将基础基底至冻结线处的冻胀土换填为粗粒土,其中小于 0.074mm的颗粒宜小于5%

5.9.4为达到箱形拱的拱脚外侧结构性回填侧压力与拱上受载压力的拱脚内外水平推力能达到基本平

状态,国内外大量研究证明,箱形拱的波纹钢板拱侧(拱脚)与拱座的水平内夹角按82 制是较为理想的角度。超过该角度范围时,拱脚外侧压力与拱上受载压力会使拱脚内外水平推力 大的平衡。对于多孔连拱结构,在波纹钢板拱脚之间的钢筋混凝土拱座上设置全拱宽的钢筋混凝

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高度控制在不理值箱形拱肩处的加劲肋板位置)代替结构性回填土,可减小拱脚水平推力。 5.11波纹钢板圆弧拱结构计算内容GTCC-062-2018 电动转辙机(ZD6系列)-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则,主要包括内力计算和连接强度计算、波纹钢板件屈曲计算、施工 过程验算、运营阶段结构验算。

5.11波纹钢板圆弧拱结构计算内容,主要包括内力计算和连接强度计算、波纹钢板件屈曲计算、施工 过程验算、运营阶段结构验算。 5.12波纹钢板箱形拱结构有限元分析,应优先采用三维模型,并反映实际的结构形式。有限元模型的 长度一般取结构跨度的3倍,高度为波纹钢板拱基础底部至路面部,宽度一般取全桥宽(考虑或不考 路基边坡)。波纹钢板模型边界条件为铰接,约束三个方向位移;有限元模型两侧区域约束水平方向 位移,端面约束前后方向位移,模型下部约束竖直方向位移。局部表面荷载采用在表面创建荷载作用的 局部几何面和控制单元划分精度保证在荷载作用面的范围内生成单元。

材料严格控制采用低腐蚀性材料外,防腐蚀涂层材料的选用尤为重要。就目前国内外的技术和防腐材料 产品的性能水平,还没有一种防腐蚀涂层材料可以解决所有防腐蚀问题,而只能根据不同材料的不同性 能采取多种防腐材料组合“对症下药”的方式进行针对性地选择。因此对于准确调查腐蚀环境、确定腐 蚀性等级极为重要: a)波纹钢板拱顶面的波纹钢板加劲肋板端头设2.5mm~3.0mm厚的环保用高密度聚乙烯土工膜 上下两层搭连封堵,其主要目的是防止结构性回填材料进入加劲肋板与波纹钢板拱之间的波谷 内填充后对结构受力的影响; b 波纹钢板拱顶结构性填层中,环保用高密度聚乙烯土工膜隔水层宜在拱顶以上20cm压实层位 置铺设。总长度为不小于结构性回填范围两端头以外各10.0m的目的,是防止波纹钢板拱桥 两端头的填料也具有腐蚀性元素渗入,从而避免对波纹钢板拱结构产生侵蚀的一项极其重要的

15.2.1结构性回填区及回填影响区一般指结构起拱线两侧纵桥向最小填土长度(起拱线向外延 距离如图14所示拱侧b的范围内,自钢筋混凝土拱座顶面或下部结构与波纹钢板连接处向上延 顶以上最小填土厚度范围内所包络的一个矩形或倒梯形区域,回填影响区还包括向上延伸到路面

15.3.4结构性回填为波纹钢板拱结构周围按规定方法分层填筑、压实的材料特性和较好级配的 ,并确保全部分层压实厚度均匀及厚度合格、分层压实均匀及压实度合格,才能保证结构稳定性 十一钢结构相五作用

5.15.4波纹钢板拱上填料一般为柔性结构,在路面结构层的沥青路面层下设钢筋混凝土刚 用水泥混凝土路面作为波纹钢板拱桥减载板,可有效扩散行车荷载、减小柔性结构填料的沉 构塑性抗弯承载力、降低结构的弯矩,并有效控制路面裂缝及破坏

5.15.5利用波纹钢板拱加固的混凝土旧桥时,波纹钢板拱上的结构性回填,一般采用输送泵注压轻质 混凝土填充,在原旧桥面打孔进行二次注压防收缩的水泥砂浆填充密实,

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附录A表A.2波纹钢板箱形拱的填土厚度范围最大为1.50m,跨径16m和跨径20m的箱形拱的拱 上结构性回填材料宜采用轻质土,为采用国内外大量理论研究和工程实践结果。在拱上结构性回填厚度 较薄、在行车荷载等作用下结构易发生变形等因素GTCC-104-2019 铁道货车承载鞍-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则,为增强塑性抗弯承载力、降低结构的弯矩,拱上应 安本标准第5.13条规定布置波纹钢板件加劲肋板,同时还可采用H型钢加劲肋拱梁、在结构性回填层 采用钢塑复合加筋带加筋土,并在结构性回填层中按本标准第5.15.4条的规定设置钢筋混凝土减载板 等技术措施。应采用有限元分析等效应力和变形、抗弯控制设计是否满足要求,在某种行车等荷载承载 能力极限状态下不能满足要求时,不得采用跨径16m或跨径20m的箱形拱结构,如填土较高时,可采 用圆弧拱结构

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