GB 50917-2013 钢-混凝土组合桥梁设计规范 （完整版）

1 总 则

1.0.1 为使钢-混凝土组合桥梁的设计符合安全可靠、适用耐久、技术先进、经济合理的要求，制定本规范。

1.0.2 本规范适用于道路工程中单跨跨径不大于120m的梁式钢-混凝土组合桥梁的设计。本规范不适用于采用特种混凝土的组合桥梁设计。
1.0.3 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法(疲劳计算除外)，按分项系数的表达式进行设计。
1.0.4 钢-混凝土组合桥梁设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语和符号

3 材 料

4 基本规定

5 承载能力极限状态计算

6 正常使用极限状态验算

7 抗剪连接件

8 构造要求

附录A 组合梁侧扭屈曲的弹性临界弯矩计算

A.0.1 组合梁侧扭屈曲的弹性临界弯矩宜采用数值分析方法计算。

A.0.2 组合梁侧扭屈曲的弹性临界弯矩可采用弹性约束压杆模型(图A.0.2)，按下列公式简化计算：

式中：M_cr——组合梁侧扭屈曲的弹性临界弯矩(N·mm)；
N_cr——等效弹性约束压杆的临界力(N)；
W_os——不考虑开裂混凝土的截面模量(mm³)；
A_sb、A_sw——受压下翼缘和腹板的面积(mm²)；
E_s——钢材弹性模量(MPa)；
I_sby——等效弹性约束压杆关于y轴的惯性矩(mm⁴)；
l_o——弹性约束压杆的计算长度(mm)；
l——弹性约束压杆的长度(mm)；
m——计算过程中无量纲数；
k_s——单位梁长的转动约束刚度(N/mm²)；
I_w——单位宽度腹板出平面的截面惯性矩(mm)；
h_s——钢梁翼缘剪力中心间的距离(mm)；
t_w——钢梁腹板厚度(mm)；
b_sb、t_sb——钢梁下翼缘的宽度和厚度(mm)。

图A.0.2 弹性约束压杆模型

附录B 基于有效弹性模量的虚拟荷载法

B.0.1 基于有效弹性模量的虚拟荷载法可用于计算混凝土徐变、收缩等引起的截面应力增量。

B.0.2 虚拟荷载法可按下列步骤计算：
1 假定钢梁与混凝土之间无连接，混凝土桥面板在温度、收缩等作用下产生自由形变ε_c。
2 根据混凝土桥面板的应变及有效弹性模量求解虚拟荷载P_o；将该虚拟荷载P_o反向施加于混凝土桥面板形心上，使混凝土桥面恢复形变ε_c。
3 恢复钢梁与混凝土桥面板之间的连接，释放P_o，求解截面应力。
4 将以上3个步骤的应力进行叠加。
B.0.3 组合截面各位置处的应力增量可按下列公式计算：
混凝土桥面板截面：

式中：P_o——虚拟荷载(N)，通过混凝土在作用(或荷载)效应下的应变求解；
M_o——虚拟荷载由于偏心产生的弯矩(N·mm)；
A_oL——换算截面面积(mm²)；
I_oL——换算截面惯性矩(mm⁴)；
y^c_oL——混凝土桥面板所求应力点至换算截面中和轴的距离(mm)；
y^s_oL——钢梁所求应力点至换算截面中和轴的距离(mm)。

B.0.4 虚拟荷载的确定应符合下列规定：
1 徐变引起的永久作用截面应力增量：

式中：y_oc——混凝土桥面板形心至换算中和轴的距离(mm)；
E_cgΦ——考虑徐变影响时永久作用的有效弹性模量(MPa)；
ε_o——组合梁混凝土桥面板形心处在t_o时刻的初应变；
n_L——钢与混凝土的有效弹性模量比；
n_o——钢与混凝土的弹性模量比；
(t，τ)——混凝土的徐变系数；
ψ_L——永久作用的徐变因子，取1.1；
(t，t_o)——加载龄期为t_o，计算考虑龄期为t的混凝土徐变系数。徐变系数最终值可根据混凝土桥面板的加载龄期和理论厚度按本规范表6.2.3采用。
2 考虑徐变影响的收缩截面应力增量：

式中：E_csΦ——考虑徐变影响时混凝土收缩作用的有效弹性模量(MPa)；
ε_sh——混凝土的收缩应变；
ψ_L——混凝土收缩作用的徐变因子，取0.55。
3 温度作用的截面应力增量：
温度荷载作用下有效弹性模量比n_L取为n_o，即

式中：ψ_L——温度作用的徐变因子，取0。
1)整体升降温度：假定温度变化后组合梁的温度一致，约束应力增量仅为钢与混凝土之间由于膨胀率不同的变形差值。

P_o＝E_cA_c△t(α_s－α_c)，M_o＝P_oy_oc (B.0.4-6)

2)矩形温差：即假定钢梁温度一致、混凝土结构温度一致。

P_o＝E_cA_c(t_sα_s－t_cα_c)，M_o＝P_oy_oc (B.0.4-7)

3)梯形温差：梯度温度转换的虚拟荷载应按积分公式求解，并应符合现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62的相关要求。

附录C 跨中未设置转向点的体外预应力组合梁挠度计算方法

C.0.1 对于跨中无转向点的体外预应力组合梁的变形计算，以三折线形布筋形式为例(图C.0.1)，其跨中挠度可按下列公式计算：

式中：_e——矢高变化引起的组合梁跨中挠度(mm)；
△e——跨中矢高变化量(mm)；
₀、_s、_T和B计算方法见本规范第6.3节。

图C.0.1 均布荷载作用下简支组合梁的计算模型
1—混凝土桥面板；2—钢梁；3—换算截面中和轴；4—预应力筋；5—转向块；6—锚具

C.0.2 以三折线形布筋形式为例(图C.0.2)，矢高变化量△e可按下式计算：

△e＝△₁－Δ₂ (C.0.2)

式中：Δ₁——跨中截面处组合梁的竖向位移(mm)，运用换算截面刚度按结构力学方法近似计算；
Δ₂——靠近跨中截面转向点的竖向位移(mm)，运用换算截面刚度按结构力学方法近似计算。

图C.0.2 跨中矢高变化计算示意图
1—变形前的预应力筋；2—变形后的预应力筋

附录D 开孔板连接件抗剪刚度计算方法

D.0.1 当混凝土种类、开孔直径和横向贯通筋直径符合下列情况时，开孔板连接件抗剪刚度可按下列公式计算：
1 采用C50混凝土：
开孔直径为55mm，横向贯通钢筋采用16的开孔板连接件抗剪刚度为：

K＝1.027(N^c_v－0.744N_s) (D.0.1-1)

开孔直径为45mm，横向贯通钢筋采用16的开孔板连接件抗剪刚度为：

K＝0.849(N^c_v－0.629N_s) (D.0.1-2)

开孔直径为55mm，横向贯通钢筋采用20的开孔板连接件抗剪刚度为：

K＝1.876(N^c_v－0.929N_s) (D.0.1-3)

开孔直径为35mm，横向贯通钢筋采用12的开孔板连接件抗剪刚度为：

K＝3.247(N^c_v－1.007N_s) (D.0.1-4)

2 采用C40混凝土：
开孔直径为55mm，横向贯通钢筋采用16的开孔板连接件抗剪刚度为：

K＝0.943(N^c_v－0.781N_s) (D.0.1-5)

开孔直径为45mm，横向贯通钢筋采用16的开孔板连接件抗剪刚度为：

K＝4.167(N^c_v－1.023N_s) (D.0.1-6)

式中：K——开孔板连接件抗剪刚度(N/mm)。

D.0.2 当不符合本规范D.0.1条规定的情况时，开孔板连接件抗剪刚度的确定应优先选择试验的方法。当缺乏试验条件时，可按本规范第D.0.1条给出的公式确定。