钢管凝土拱桥设计规范(2)

2.2 主要符号

2.2.1 力

M——弯矩设计值；

N——轴力设计值； V——剪力设计值；

2.2.2 计算指标

C30——立方体强度标准值为30N/mm2的混凝土强度等级；

Ec——混凝土的弹性模量； Es——钢材的弹性模量；

Esc——钢管混凝土的组合轴压弹性模量； Esc.m——钢管混凝土的组合抗弯弹性模量 NE——欧拉临界力；

fy——钢材的强度标准值； fs——钢材的强度设计值；

fck、ftk——混凝土的轴心抗压、抗拉强度标准值； fc、ft——混凝土的轴心抗压、抗拉强度设计值； fsc——钢管混凝土的组合轴压强度设计值；

v——钢管混凝土的组合抗剪强度设计值； fsc

2.2.3 几何参数

Ac——钢管内混凝土的截面面积； As——钢管的截面面积；

Asc——钢管混凝土构件的截面面积； Wsc——钢管混凝土截面的弹性抵抗矩； Wc――钢管内混凝土的弹性抵抗矩。

d——钢管的外直径；

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2.2.4 计算系数及其他

?s——截面的含钢率（?s?AS/Ac） ?m——等效弯矩系数；

?m——构件截面抗弯塑性发展系数；

?v——构件截面抗剪塑性发展系数

?——长细比；

kc——钢管混凝土组合轴压强度的徐变折减系数；

kp——钢管混凝土组合轴压强度的钢管初应力影响系数；

?0——结构的重要性系数；

?——轴心受压稳定系数

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3 材料

3.1 混凝土

3.1.1 公路钢管混凝土拱桥的管内混凝土等级不宜低于C30，可参照下列材料组合：Q235钢配C30或C40级混凝土；Q345钢配C40、C50或C60级混凝土。

3.1.2公路钢管混凝土拱桥其他构件的混凝土可参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62)，选用符合要求的等级，并满足相关规范要求。 3.1.3钢管混凝土拱桥管内混凝土应具有低水灰比、高流动性、低收缩、低水化热、缓凝、早强等特点。宜掺适量减水剂。

3.1.4对于高温和寒冷地区修建公路钢管混凝土拱桥，管内混凝土的性能要求应符合相关规范的具体要求。

3.1.5 混凝土轴心抗压强度标准值fck、轴心抗压强度设计值fc、轴心抗拉强度标准值

ftk、轴心抗拉强度设计值ft、弹性模量Ec按表3.1.5采用。

表3.1.5 混凝土强度和弹性模量（MPa）

强度种类 强度等级 C30 C40 C50 C60 抗压强度 标准值fck 20.1 26.8 32.4 38.5 设计值fc 13.8 18.4 22.4 26.5 抗拉强度 标准值ftk 2.01 2.40 2.65 2.85 设计值ft 1.39 1.65 1.83 1.96 弹性模量 Ec 3.00×104 3.25×104 3.45×104 3.60×104 3.1.6 混凝土的剪变模量Gc可按表3.1.5中弹性模量Ec的0.4倍采用，混凝土的泊松比?C可采用为0.2。

3.2 钢材

3.2.1钢管和其它承重结构钢材采用B级或B级以上级别的Q235号钢和Q345号钢，钢材的质量应符合相应的现行国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）《低合金结构钢》（GB/T 1591-94）、《桥梁用结构钢》（GBT714-2000）和《结构用无缝钢管》（GB/T8162-1999）等有关规定。

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3.2.2钢管可采用卷制焊接管和无缝钢管。当钢管直径超过600mm时应采用卷制焊接管。

3.2.3 钢管拱肋节段应采用对接焊缝，符合建筑钢结构规范的一级焊缝标准。 3.2.4 钢材的强度设计值fs按表3.2.4采用。

表3.2.4 钢材的强度设计值 （MPa）

钢材 钢号 组别 第1组 Q235 第2组 第3组 第1组 Q345 第2组 第3组 厚度或直径 (mm) ≤20 >20～40 >40～60 ≤16 17～25 26～36 抗拉、抗压、抗弯fs 215 200 190 315 300 290 抗剪 端面承压（刨平顶紧）fce 320 320 320 445 425 410 fv 125 115 110 185 175 170

3.2.5 钢材的物理性能指标按表3.2.5采用。

表3.2.5 钢材的物理性能指标

弹性模量 E（N/mm2） 剪变模量 G（N/mm2） 线膨胀系数 ?（/C） 0密 度 ?（kg/m3） 泊松比? 0.3 2.06×105 7.9×104 1.2×10-5 7.85×103

3.3 钢管混凝土

3.3.1 钢管混凝土组合轴心受压强度设计值fsc按下式计算：

fsc??1.14?1.02?0?fc （3.3.1-1） ?0?ASfs （3.3.1-2） Acfc式中 As— 钢管的截面面积 Ac— 核心混凝土的截面面积

?0 ? 钢管混凝土的约束效应系数设计值，一般不宜小于0.60； fy、fs ? 分别为钢材的标准强度和设计强度； fck,fc ? 分别为混凝土的抗压强度标准值和设计值。

采用第一组钢材的fsc值由式（3.3.1-1）计算。采用第二组、第三组钢材的fsc值应将式（3.3.1-1）计算值乘以换算系数k1?0.96后确定。

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3.3.2 对钢管混凝土轴压构件和e0r?0.3的偏压构件，其承受永久荷载引起的轴压力占全部轴压力的30％ 及以上时，应将组合轴压强度设计值乘以混凝土徐变折减系数kc (见表3.3.2-1)。构件的长细比?计算见式（4.2.3-1）和（4.2.3-2），主拱的计算长度L0见表3.3.2-2。

表3.3.2-1 徐变折减系数kc

构件长细比 ? 50???70 70???120 30 0.90 0.85 永久荷载所占比例(?) 50 0.85 0.80 70及以上 0.80 0.75 注：表内中间值可采用插入法求得

表3.3.2-2 主拱计算长度

两端结合情况 三铰拱 双铰拱 无铰拱 注：s —拱轴线长度。

计算长度L0 0.58s 0.54s 0.36s 3.3.3钢管初应力对钢管混凝土构件承载能力的影响，可以通过将组合轴压强度设计值乘上钢管初应力影响系数kp来考虑，kp的计算公式如下：

kp?1?f(?)?f(e/r)?? （3.3.3-1）

?0.17?0?0.02f(?)??2?0.13?0?0.35?00.07?(?0?1) （3.3.3-2）

(?0?1)?0??/80

?0.75(e/r)2?0.05(e/r)?0.9f(e/r)????0.15(e/r)?0.16(e/r?0.4) （3.3.3-3）

(e/r?0.4) ???0 （3.3.3-4） ?sfs式中，f(?)—考虑构件长细比影响的函数； f(e/r)—考虑构件荷载偏心率影响的函数； ?0—钢管中的初应力；

?s—空钢管的稳定系数，按《钢结构设计规范》GB50017—2003取值。

v3.3.4 钢管混凝土组合抗剪强度设计值fsc按下式计算：

v1.5fsc?0.385?0.25?s?00.125fsc （3.3.4）

???s—截面的含钢率（?As/Ac）宜在0.05～0.08；

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