DB/T29-266-2019 天津市钢桥设计标准

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标准编号:DB/T29-266-2019
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标准类别:交通标准
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DB/T29-266-2019 标准规范下载简介

DB/T29-266-2019 天津市钢桥设计标准

本标准制订过程中,编制组进行了深入的调查研究,总结了国 内外市政、公路钢结构桥梁设计的先进成果和设计经验,同时参考 厂国家行业技术法规、技术标准和国际标准,广泛征求了各有关单 立技术人员和专家的意见,制订本标准。 为便于广大设计、施工、科研等单位有关人员在使用本标准时 能正确理解和执行条文规定,《天津市钢桥设计标准》编制组按章、 节、条的顺序编制了条文说明,对条文规定的目的、依据及执行中 需注意的有关事项进行了说明,仅供使用者作为理解和把握标准规 定时的参考。

总则 33 2 术语和符号 ...34 2.1术语 ..34 3 材料及设计指标 ..36 3.1材料 .36 设计指标, ..37 4 结构分析 .38 4.1结构分析计算. .38 4.2结构变形计算 39 5 连接的构造和计算 ..40 5.1 一般规定 .40 5.2焊接连接. 40 5.3 栓接连接. ...43 6 钢梁的设计与制造 ..44 6.1 钢梁类型及适用范围. .44 6.24 钢梁的设计 44 6.3钢梁的制造, ..47 钢塔的设计与制造 ..49 7.1 钢塔的设计 49 7.2钢塔的制造. ..50 8 钢桥面铺装 .51 9 防护及维护设计 ..55 9.1 防雷设计 .55 9.2 防腐设计 .55 9.3 维护设计 56

降噪设 施工安全与环境保护 58 11.1一般规定 58 11.2施工安全 58

l1施工安全与环境保护.

11.1一般规定DB11/T 1610-2018 民用建筑信息模型深化设计建模细度标准, 58 11.2施工安全 58

1.0.1本条与现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60的 规定一致,符合国家和行业对市政、公路钢结构桥梁的要求和未来 的发展趋势。 1.0.2本标准适用于主体工程采用钢材的钢结构桥梁,如钢板梁 桥、钢箱梁桥、钢桁梁桥、钢混凝土组合梁桥等,也适用于采用钢 材的桥梁结构或构件,如斜拉索、钢塔、钢桥墩、钢拱等,钢结构 桥梁维修改造及临时性钢结构桥梁设计可参照使用。 1.0.3本条与现行公路钢结构桥梁、公路工程钢筋混凝土桥涵、 工桥涵等结构设计保持致。 aD

本章仅将本标准出现的、人们比较生蔬的术语列出。本标准应 用的符号没有被全部列入,本章只列出一些主要的符号,

2.1.2亢余度是结构整体对“灾难”的一种承受能力,是从安全角度 考虑多余的量。 2.1.4从焊缝接头的受力状态可将焊缝分为传力焊缝、受力角焊 缝和构造角焊缝(非受力焊缝)三类。传力焊缝如桥面板对接焊缝、 十字形或T形传力角焊缝、支座传力角焊缝、钢锚箱或承载托架的 承剪角焊缝等(图1)。

图1典型传力焊缝示意图

1.5受力角焊缝如平行于受力方向的对接焊缝、轴向受力方向白 焊缝、受弯构件连接角焊缝等(图2)。

图2典型受力角焊缝示意图

.1.6典型构造角焊缝如腹板加劲肋角焊缝、横隔板加劲肋角焊线 等,这些焊接在受压板上的加劲肋目的是确保受压板的抗屈曲 ],其连接角焊缝既不传力也不与母材一样受力。

3.1.1钢桥建成后承受很大的静、动力荷载,建桥用钢材既要能适 应制造工艺的要求,文要满足使用要求,因此,对钢材的化学成分、 力学性能和工艺性能都有严格规定。为了保证桥梁结构的承载能 力,选用钢材牌号和材性时,应综合考虑结构的重要性、荷载特征、 结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等。天津处 于寒冷地区,交通量大,钢桥使用环境较恶劣。而桥梁用结构钢不 仅强度高,钢材的力学性能、冲击韧性,可加工性和可焊接性均较 好,在桥梁中被广泛应用,因此,规定桥梁结构应尽可能选用桥梁 用结构钢。 钢材等级方面,应特别注意防止出现脆性破坏和疲劳破坏,根 据桥梁结构的工作温度合理选择钢材等级,过高的等级要求往往会 增加工程造价,或因钢材采购难影响工期,等级过低则会影响结构 的质量。 3.1.2结合我国桥梁用结构钢的生产和应用情况提出本条要求,常 用构件板厚见表1。顶底板U肋板厚可根据需要选用6mm或8mm

3.1.2结合我国桥梁用结构钢的生产和应用情况提出本条要求,常

表 1常用构件板厚(单位:mm)

3.1.3由于锚固斜拉索的需要,钢塔的壁板、钢主梁顶板或腹板常 受到板厚方向的拉力,应采用乙向性能钢。某些情况下,由于设置 钢梁悬臂,钢主梁腹板亦受到板厚方向的拉力,应采用乙向性能钢。

桥梁结构的主要受力板件均需判定是否受到板厚方向的拉力,以确 定是否需要采用乙向性能钢。 3.1.4可采用的耐候钢牌号为Q345qNH、Q370qNH、Q420qNH、 Q460qNH、Q500qNH、Q550qNH。 3.1.5现行国家标准《桥梁用结构钢》GB/T714对高性能钢以及 耐候钢材料性能做出了相关规定。耐候钢的焊材选材可参照现行行 业标准《铁道车辆用耐大气腐蚀钢及不锈钢焊接材料》TB/T2374、 现行国家标准《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T8110 和《低合金钢药芯焊丝》GB/T17493等规范。耐候钢桥梁制造可 参照《公路桥梁耐候钢焊接施工技术指南》。

设计规范》GB50917与现行行业标准《公路钢结构桥梁设计规范》 ITGD64规定不一致,从结构安全角度考虑,本标准规定按照现行 行业标准《公路钢结构桥梁设计规范》JTGD64取用。 3.2.2现行行业标准《公路钢结构桥梁设计规范》JTGD64并未对 耐候钢及其他高性能钢材采用的强度设计值做出规定,该类钢材的 强度设计值应通过专项研究或试验确定。

3.2.2现行行业标准《公路钢结构桥梁设计规范》JTGD64并未对

4.1.1计算桥梁结构因均匀温度作用引起的自由变形或约束变形 时,应从结构受到约束(架梁或结构合龙)时的环境温度作为起点, 计算结构最高和最低有效温度的作用效应。本条规定设计文件中应 明确注明架梁或结构合龙时的环境温度,便于实际施工时支座及伸 缩缝等的预偏安装。天津地区架梁或结构合龙时的环境温度常取 10℃~20℃,当实际施工与设计文件中的给定温度不同时,应对梁 长、伸缩缝、支座等加工及安装参数进行调整。 4.1.2受压板件及杆件(构件)的稳定性容易被忽视,从经济性角 度考虑,板件及杆件(构件)失稳不应发生于整体失稳之前。 4.1.3本条针对施工期间的结构整体倾覆稳定性提出要求。 4.1.4钢结构桥梁主要受力构件应具有基本相同的安全系数。钢桥 因为自重轻更容易发生倾覆,且结构倾覆失稳是突发性、灾难性的 而结构抗弯强度破坏具有一定的缓冲过程,易于发现及预防,因此 规定钢结构桥梁的倾覆不宜早于强度破坏。 4.1.5梁式桥的主梁,拱桥的主梁、主拱、吊杆及其连接构件,余 拉桥的主梁、主塔、斜拉索及其连接构件,悬索桥的主梁、主塔、 主缆吊索系统及其连接锚固构造等均需进行疲劳验算。一般情况 下,人行桥及管线桥可不进行抗疲劳设计,当管线桥以动荷载为主 时,需要视情况进行抗疲劳设计,

4.2.2现行行业标准《公路钢结构桥梁设计规范》JTGD64规定,

4.2.2现行行业标准《公路钢结构桥梁设计规范》JTGD64规定, 钢桥应设置预拱度,预拱度大小应视实际需要而定,宜为结构自重 标准值加1/2车道荷载频遇值产生的挠度值,频遇值系数为1.0。 预拱度应保持桥面曲线平顺。组合结构桥梁计算结构预拱度时,应 考虑钢梁与混凝土桥面板之间的连接刚度,避免出现预拱度设置不 足的问题。 4.2.3本条规定明确了影响通航或通行净空的荷载组合,以确保桥

4.2.3本条规定明确了影响通航或通行净空的荷载组合,以确保桥

横向变形对桥面横坡产生影响比较大,不容忽视,宜通过设置横向 预拱度的方式消除变形影响,以确保正常使用状态下桥梁横坡满足 设计要求。

.1.1连接设计在钢桥设计中占有重要地位,一般包括焊接连接 全接连接两种方式。

5.2.2工地焊接的拼装定位和操作较麻烦,通常需要用螺栓可 定位和临时固定,焊接后拆除。同时,工地焊接操作空间和焊 势往往受到限制,焊接作业和质量检验、检查困难,质量不易 因此,构件间的工地现场安装连接常常采用高强度螺栓连接 用安装螺栓定位后再焊接。

5.2.2工地焊接的拼装定位和操作较麻烦,通常需要用螺栓或销钉 定位和临时固定,焊接后拆除。同时,工地焊接操作空间和焊接姿 势往往受到限制,焊接作业和质量检验、检查困难,质量不易控制, 因此,构件间的工地现场安装连接常常采用高强度螺栓连接,或采 用安装螺栓定位后再焊接。 5.2.4焊缝的设计应避免热量过大、过于集中。桁架杆件间留一定 的空隙,梁的加劲肋、翼缘板拼接、腹板拼接间错开一定距离,加 劲肋内面切角以避免其焊缝与受力上较为主要的翼缘和腹板间焊 缝交义。直接承受动力荷载的角焊缝采用凹形或平坡形角焊缝。 5.2.5在工地焊接或工厂单面焊背面不能清根补焊时,为了防止金 属溶液泄露,在焊缝背面需要设置衬垫。早期的焊接采用金属衬垫 由于金属衬垫会影响接头的疲劳强度,因而焊接后最好清除。由于 金属衬垫清除较困难,开发了陶瓷衬垫,焊接时用磁力夹具或不 胶带等将衬垫固定于焊缝后面,焊接后拆除。 采用对接焊或衬垫对接焊时,对焊缝余高及衬垫组装间隙进行

艮制,有利于降低焊缝处的应力集中。焊缝应填满,焊趾应匀顺 寸垫与钢板的组装间隙应小于等于1mm(图3)。

5.2.6十字型或T型接头传力角焊缝以及直接承受支承反力 焊缝如下图所示。

5.2.6十字型或T型接头传力角焊缝以及直接承受支承反力的角

5.2.7钢锚箱或承载托架采用承剪角焊缝。索支承桥梁中

作用是将索力由承剪板通过承剪角焊缝传递给锚固板,再传给主梁 或主桁。承载托架是将外载由承剪板通过承剪角焊缝传递给主构 架。这类承剪角焊缝应设计为坡口全熔透角焊缝(图5)。

5.2.8对于T形、十字形及角接接头,当翼缘板厚度大于或等于 20mm时,为防止翼缘板产生层状撕裂,宜采取本条所述节点构造 设计(图6)。1)采用较小的焊缝坡口角度及间隙,并满足焊透深 度要求(图a);2)在角接接头角焊缝中,采用对称坡口或偏向于 侧板的坡口(图b);3)T形接头焊缝中,采用对称坡口(图c); 4)在T形或角接接头中,板厚方向承受焊接拉应力的板材伸出焊 缝区域(图d);5)在T形、十字形接头中,采用过渡段取代T形、 之必应(图

6.1.1工字钢、H型钢等桥梁用结构型钢的采用,有利于提高标准 化、工业化制造水平。工字钢或H型钢主梁截面尺寸受工厂轧制 能力的限值,跨越能力较小,通常在20m以下。1V 6.1.3随着跨径的增加,恒载弯矩增加较快,通常跨径大于80m 时,采用钢桥面板较为经济。 人 6.1.4桥宽较小(三车道以内)时,可采用单箱结构。桥宽较大, 或者单箱结构尺寸过大,制作、运输、安装与架设有困难,或者单 箱有效宽度很小不经济时,采用双箱结构比较合理。由于多箱结构 用钢量较大,只有跨径较小且桥宽很大时采用。为了使得各主梁受 力均匀,改善桥面板受力,多箱钢梁桥的主梁应尽量等间距布置。

6.2.2面板厚度、纵肋冈! 以确保桥面板的整体和局部刚度。 结构系I:由板和纵肋组成的结构系,是主梁的一个组成部 分,参与主梁共同受力,称为主梁体系。 结构系IⅡI:由纵肋、横肋和顶板组成的结构系,顶板被看成级 肋、横肋上翼缘的一部分。结构系I起到了桥面系结构的作用, 把桥面上的荷载传递到主梁和刚度较大的横梁,称为桥面体系。

结构系IⅢI:本结构系把设置在肋上的顶板看成是各向同性的 连续板,这个板直接承受作用于肋间的轮荷载,同时把轮荷载传递 到肋上,称为盖板体系。 在荷载作用下,桥面板任何一点的内力可由上述三个基本结构 系的内力适当叠加而近似求出。 6.2.3钢箱梁腹板与U肋之间的净距e<150mm时,焊接非常困难, 钢箱梁顶板厚度一般不小于12mm,要求腹板与U肋的净距<18倍 的顶板板厚。如果腹板与U肋的净距超过18倍的顶板板厚,则建 议二者中间增加“一”字形板肋。 6.2.4基于国内外钢箱梁横肋或横隔板与纵肋、面板交义处出现的 病害情况,对该位置构造细节进行改进。过去,U肋与面板间角焊 缝处在横肋上设r=35mm的过焊孔,实桥运营检验表明易在焊趾处 引发裂纹。 6.2.5闭口纵肋采用嵌补段对接时,往往采用钢衬垫板,纵肋壁厚

结构系ⅢI:本结构系把设置在肋上的板看成是各向同性的 续板,这个板直接承受作用于肋间的轮荷载,同时把轮荷载传速 肋上,称为盖板体系。 在荷载作用下,桥面板任何一点的内力可由上述三个基本结 系的内力适当叠加而近似求出,

箱梁顶板厚度一般不小于12mm,要求腹板与U肋的净距<18个 为顶板板厚。如果腹板与U肋的净距超过18倍的顶板板厚,则建 义二者中间增加“一”字形板肋。

钢箱梁顶板厚度一般不小于12mm,要求腹板与U肋的净距<18倍 的顶板板厚。如果腹板与U肋的净距超过18倍的顶板板厚,则建 议二者中间增加“一”字形板肋。 6.2.4基于国内外钢箱梁横肋或横隔板与纵肋、面板交叉处出现的 病害情况,对该位置构造细节进行改进。过去,U肋与面板间角焊 缝处在横肋上设r=35mm的过焊孔,实桥运营检验表明易在焊趾处 引发裂纹。

害情况,对该位置构造细节进行改进。过去,U肋与面板间角灶 逢处在横肋上设r=35mm的过焊孔,实桥运营检验表明易在焊趾 发裂纹。

般为6mm或8mm,故在纵肋一般不开坡口,而是预留一定间隙。 钢衬垫板在工厂预制时先通过定位焊固定在闭口纵肋内侧。钢衬垫 板一般厚4mm,宽60mm,由于钢板较薄,在切割下料成窄板条时, 板件一般不太平整,与同样较薄的纵肋壁板之间往往不密贴,而是 存在组装间隙,一则易在定位焊缝单存在焊接缺欠或缺陷,二则会 在焊根处产生较大的应力集中,容易产生疲劳裂缝(图7)。钢衬 垫板单侧焊接的对接焊接头,其疲劳强度受钢衬垫板与板件之间的 组装间隙和焊接质量的影响很大。当组装间隙△<1.0mm时,2×10 次疲劳强度约为65MPa,当△≥2.0mm时,2×10°次疲劳强度降低 10MPa~15MPa。

6.2.9当受力状况改变,需要不同板厚的钢板对接焊接

采用相同板厚不同牌号的钢板对接焊接代替。相同厚度的钢板焊接 施工操作较为简单,避免了不同厚度板材对接焊时坡度过渡的问 题。

6.2.10缆索支承体系的宽桥,当采用斜腹板钢箱梁时,可能会在 斜腹板与底板、横隔板相交位置产生应力突变,导致正常使用状态 下应力超过规范要求,此时,应在角点设置加劲肋,避免由于传力 途径改变产生的应力突变现象。

6.3.2基本制造单元应是稳定的并且具有一定刚度的构件,以防止 在吊运、存放过程中产生难以恢复的塑性变形。横向各块之间的刚 度差距不宜过大,以免造成焊接困难、初始应力过大。 6.3.4整体焊接节点结构在架桥中得到了广泛的应用,推动了我 国钢桥向整体、轻型、大跨方向发展。这种节点的特点是节点板与 侧弦杆直接焊连,其余杆件在节点外拼接,增强了节点的整体性, 减少了工地连接螺栓 桥跨白言

6.3.5采用大型吊机大节段吊装施工的连续钢箱梁,架设单元分解

处应设在正弯矩(跨中)和负弯矩(中间支墩处)的反弯点附近 (0.15l~0.20l),同时,考虑到钢桥面板的纵肋是弹性连续支承在 横肋上,具体分解点应设在纵肋弯矩图的反弯点附近 (0.20 l, ~0.25 l, )。 6.3.6悬索桥、斜拉桥的吊索或斜拉索是加劲梁的支承点,索间距 即是加劲梁的跨距。与连续梁分解原理相同,现场接头设置在 0.2012~0.302范围内,避开最大正弯矩和最大负弯矩区,同时避 开钢锚箱位置。 6.3.7施工过程中,由于吊装能力的限制,有时施工单位会把腹板 沿竖向分成两段(图8),会造成拼装精度难以控制,同时,腹板 是传递剪力的板件,在中间位置腹板的剪应力最大,故应避免该种 分段方法。

0.20l2~0.30l2范围内,避开最大正弯矩和最大负弯矩区,同时避 开钢锚箱位置。 6.3.7施工过程中,由于吊装能力的限制,有时施工单位会把腹板 合竖向分成两段(图8),会造成拼装精度难以控制,同时,腹板 是传递剪力的板件,在中间位置腹板的剪应力最大,故应避免该种 分段方法。

图8钢箱梁分段示意图

7.1.2当受力状况改变,需要不向板厚的钢板对接焊接时,也可以 采用相同板厚不同牌号的钢板对接焊接代替。相同厚度的钢板焊接 施工操作较为简单,避免了不同厚度板材对接焊时坡度过渡的问 题

7.1.4斜拉桥或悬索桥的钢索塔由于结构轻,在发生地震时

钢索塔与混凝土索塔相比有以下特点:体积小,自重轻;抗震 性能好;由于结构阻尼小,容易产生涡激振动和弛振;钢截面刚度 小,且以受压为主,设计上必须考虑局部屈曲和失稳;工厂化加工, 易于保证精度;机械化程度高,工期快;虽然钢索塔本身造价较混 疑土索塔高,但其与基础相结合的总造价可能较低,这是因为钢索 塔自重轻,使其基础尺寸减小所致:维护工程量较大,维修保养费 用较高。 钢索塔同混凝土索塔相比,还具有以下特点:从设计计算上讲 由于钢材材质较均匀,计算应力与实测应力间关系较明确,容易掌 握,钢材弹性模量固定,变形计算精确,各种不确定因素减少,计 算结果与实际情况接近一致:从结构处理上讲,由于钢结构的连接

采用焊接或栓接,开孔与加劲方便,细节处理较容易,斜拉索锚固 细节处理与补强相对容易;从构造上讲,由于采用工厂节段预制与 拼装,可以精确加工制孔;从安装上讲,由于构件较轻,可分段吊 装,施工工期短,现场高空作业量较少;从使用上讲,由于结构较 轻,对结构抗震有利,可减小下部结构规模

7.2.1随着斜拉桥及悬索桥的长大化,主塔的规模(高度、断面尺 寸、重量)越来越大,几何精度要求高。 7.2.2钢塔柱节段分割需要考虑的基本条件有以下几个方面:可提 供的吊机能力(起吊高度、起吊重量);运输条件:水运,公路或 铁路;工厂条件:厂房空间和场地,吊运能力,机械切削设备和测 量仪器及其精度等。

7.2.1随着斜拉桥及悬索桥的长大化,主塔的规模(高度、断面尺

7.2.3为减小架设时多节段误差累积对垂直度的影响,在可能的条 件下,节段分割长度应尽量长。

7.2.3为减小架设时多节段误差累积对垂直度的影响,在可能的条

8.0.1钢桥面铺装是一个系统工程,既要求钢桥面板具有足够的刚 度,文要求桥面铺装设计方案合理,施工质量优良。正交异性桥面 板、U肋及桥面铺装设计应充分考虑车辆荷载的影响,多方案比选 以适应实际荷载长期作用需求。钢桥铺装层典型病害如图9所示。

图9钢桥铺装层典型病害

钢结构桥面铺装双层环氧沥青混凝土(EA)方案、双层浇注 式沥青混凝土(GA)方案、下层浇筑式沥青混凝土(GA)+上层 改性沥青(SMA)方案、超高性能轻型组合桥面结构方案可参考 图 10~图13。

图10双层环氧沥青混凝土(EA)方案示意图

图14带剪力键的钢纤维混凝土层十沥青层的铺装方案示意图

8.0.3钢结构人行道桥面铺装可采用防冻彩色沥青砂浆铺装

钢结构人行道桥面铺装可采用防冻彩色沥青砂浆铺装

15防冻彩色沥青砂浆铺装方案结构

9.1.1桥梁防雷设计一般包括接闪器设计、引下线设计、接地设计、 防雷等电位连接设计、电气和电子系统设计等五部分 9.1.2斜拉桥塔顶、悬索桥塔顶、拱桥拱肋、高箕的照明灯杆等是 容易受到雷电击中的区域DB37/T 3361-2018 锚拉重力式挡土墙设计与施工技术标准,一般应设置防雷装置。 9.1.3设计文件中关于防雷施工、防雷工程质量检测与验收、维护 与管理等内容,可参考现行国家标准《桥梁防雷技术规范》GB/T 31067、现行行业标准《大型桥梁防雷设计规范》QX/T330的相关 规定。

9.2.1表面处理的质量要求包括表面除锈等级和表面粗糙度等。 9.2.2特殊情况下,如公铁两用桥等,尚应参考现行行业标准《铁 路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》TB/T1527进行钢结构防腐 涂装设计。 9.2.3混凝土浇注后的初期,其碱性指标pH值在11~12之间,应 选用耐碱性良好的氯化橡胶、环氧系列等涂料。 9.2.4钢箱梁特殊部位系指涂装死角、后期维修特别困难部位,如 箱内压重区被覆盖底板及其加劲肋、腹板外拉索锚固处锚箱构件

箱内压重区被覆盖底板及其加劲肋、腹板外拉索锚固处锚箱构件 等,

9.3.1钢桥在安装或检修支座时,常需将梁顶起,故应预设可供顶

9.3.1钢桥在安装或检修支座时,常需将梁顶起,故应预设可供 起用的结构,如在干斤顶支承处设加劲肋、牛腿或在连续梁的中间 支承节点处布置可供顶起用的结构等。考虑到顶起时着力的不平衡 及其他偶然因素,起顶结构应按实有重量超载30%检算。如连续梁 各支点不同时起顶,应考虑支点反力变化对主桁或主梁杆件的影 响。

9.3.2检修不能达到的地方设计

10.0.1钢结构桥面板的钢桥,运营过程中噪音较大。桥梁距离居 民区较近时,宜采用混凝土结构或组合结构,以减小运营期间的噪 音。

11施工安全与环境保护

11.2.16特殊结构桥梁包括斜拉桥、悬索桥、拱桥、大跨梁桥、大 跨连续刚构桥等,特殊结构桥梁施工过程复杂,成桥状态受施工过 程影响大GB/T41862-2022 土方及矿山机械 自主和半自主机器系统安全.pdf,一般需要进行施工监控。

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