DB51T 2513-2018 钢管混凝土梁桥技术规程

4.1.13组合弹性剪切模量

钢管混凝土构件组合截面在受纯剪且其切向名义应力与应变呈线性关系时，名义剪应力与剪应 值。

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4.1.14约束效应系数标准值

给排水造价、定额、预算4. 1. 17脱空率

4.1.18初应力折减系费

4.1.19脱空折减系数

4.1.20完整性设计

为保证结构的设计使用目标，在钢管结构材质、荷载、构造、制造、安装和维护等环节设计时，既 规定构件的强度和刚度要求，又规定构件损伤容限和抗断裂要求，具有系统性、整体性和综合性特点的 设计。

4.2.1作用与作用效应有关符号

构件承载力设计值； S 作用（或荷载）效应的组合设计值； Na 轴向力设计值； Ma 弯矩设计值； Va 剪力设计值； N 组合截面的抗压承载力； M 组合截面的抗弯承载力； Nsc 钢管混凝土主管截面的抗压承载力； Msc 钢管混凝土主管截面的抗弯承载力； Nre 钢筋混凝土箱型截面的抗压承载力； Mr 钢筋混凝土箱型截面的抗弯承载力； N 支管受压时的节点承载力； N. 支管受拉时的节点承载力。

4.2.2材料指标有关符号

E 混凝土弹性模量； Es 钢材弹性模量； 钢管混凝土组合弹性轴压模量 G 混凝土剪切模量； G 钢材剪切模量：

钢管混凝土组合弹性剪切模量； fed 混凝土轴心抗压强度设计值； fek 混凝土轴心抗压强度标准值； fia 混凝土轴心抗拉强度设计值； fik 混凝土轴心抗拉强度标准值； fsd 钢材的抗拉、抗压、抗弯强度设计值； fva 钢材的抗剪强度设计值； f 钢材的屈服强度； fsc 钢管混凝土组合轴心抗压强度设计值； Tsc 钢管混凝土组合抗剪强度设计值： Ae 混凝土泊松比； α 线膨胀系数； P 密度； [o.] 疲劳容许应力幅。

4.2.3几何参数有关符号

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re 钢管内混凝土的截面半径； T 主管壁厚； 支管壁厚或钢板板厚； 元 构件长细比： x 桁式墩（塔）对X轴的长细比； 2y 桁式墩（塔）对Y轴的长细比； 桁式墩（塔）的相对长细比； 桁式墩（塔）的换算长细比； β 支管与主管外径之比； T 支管与主管壁厚之比； 0 管轴线之间的夹角； &b 界限偏心率； s 桁式主梁设计预拱度值： d 桁式主梁计算预拱度值。

4.2.4计算系数及其它

5.1.1钢管混凝土构件中的钢材，应根据结构的重要性、荷载特征、应力状态、连接方式和 等因素选取强度和质量等级。桥梁环境温度与钢材质量等级的匹配关系宜满足表5.1.1的要求

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表5.1.1桥梁环境温度与钢材质量等级的匹配关系表

当钢材的冲击韧性不满足环境温度的要求时，因钢材脆性增加而降低材料的疲劳强度，特别是受拉 钢管混凝土接头容易发生疲劳破坏，因此采用的钢材质量等级必须与桥梁所处的环境温度匹配。 5.1.2钢材质量应符合《碳素结构钢》（GB/T700）、《低合金高强度结构钢》（GB/T1591）和《桥 梁用结构钢》（GB/T714）的规定。 5.1.3钢管宜采用卷制焊接直缝钢管、螺旋焊接管或无缝钢管。当钢管径厚比满足卷制要求时，优先 选用卷制焊接直缝钢管

当钢材的冲击韧性不满足环境温度的要求时，因钢材脆性增加而降低材料的疲劳强度，特别是受拉 钢管混凝土接头容易发生疲劳破坏，因此采用的钢材质量等级必须与桥梁所处的环境温度匹配。 5.1.2钢材质量应符合《碳素结构钢》（GB/T700）、《低合金高强度结构钢》（GB/T1591）和《桥 梁用结构钢》（GB/T714）的规定。 5.1.3钢管宜采用卷制焊接直缝钢管、螺旋焊接管或无缝钢管。当钢管径厚比满足卷制要求时，优先 选用卷制焊接直缝钢管。 条文说明 卷制焊接直缝钢管制造精度高、质量可靠、成本较低，宜优先选用。 5.1.4当钢管有防止层状撕裂的需要时，其材质应符合《厚度方向性能钢板》（GB/T5313）的规定， 条文说明 钢管混凝土梁桥的主梁、桥墩（塔）、横撑的主管，当壁厚超过16mm时，受卷制制造和支管拉力 的作用，钢板轧制方向的缺陷将放大，成为早期疲劳损伤的起源点，应防止主管层状撕裂。

卷制焊接直缝钢管制造精度高、质量可靠、成本较低，宜优先选用。 5.1.4当钢管有防止层状撕裂的需要时，其材质应符合《厚度方向性能钢板》 （GB/T5313）的规定。

条文说明 钢管混凝土梁桥的主梁、桥墩（塔）、横撑的主管，当壁厚超过16mm时，受卷制制造和支管拉力 的作用，钢板轧制方向的缺陷将放大，成为早期疲劳损伤的起源点，应防止主管层状撕裂。 5.1.5钢材的物理力学性能指标应按表5.1.5采用。

表5.1.5钢材的物理力学性能指标

5.1.6钢管的强度设计值应按表5.1.6采用。

表5.1.6钢管的强度设计值（MPa

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条文说明 手工焊接采用的焊条应符合《碳钢焊条》（GB/T5117）或《低合金钢焊条》（GB/T5118）的规定， 对需要验算疲劳的构件宜采用低氢型碱性焊条。 自动焊和半自动焊采用的焊丝和焊剂应符合《熔化焊用钢丝》（GB/T14957)、《气体保护电弧焊用 碳钢、低合金钢焊丝》（GB/T8110）、《碳钢药芯焊丝》（GB/T10045）、《低合金钢药芯焊丝》（GB/T17493） 《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（GB/T5293）或《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》（GB/T12470）的规定。 5.2.2用于钢管混凝土构件或钢构件连接的紧固件，应符合国家关于普通螺栓、高强度螺栓、焊钉的

条文说明 普通螺栓应符合《六角头螺栓》（GB/T5780）和（GB/T5782）的规定。 高强度螺栓应符合《钢结构用高强度大六角头螺栓》（GB/T1228)、《钢结构用高强度大六角螺母》 （GB/T1229）、《钢结构用高强度垫圈》（GB/T1230）、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、 垫圈技术条件》（GB/T1231）或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》（GB/T3632)、《钢结构用扭剪型 高强度螺栓连接副技术条件》（GB/T3633）的规定。高强度螺栓的预紧力和摩擦面抗滑移系数应符合《钢 结构设计规范》（GB50017）的规定。 焊钉应符合《电弧螺栓焊用圆柱头焊钉》（GB/T10433）的规定。

5.3.1钢管内灌注的 强度等级宜为C30～C80。受压钢管内

5.3.1钢管内灌注的混凝土应采用自密实补偿收缩混凝土，其强度等级宜为C30～C80。受压钢管内

条文说明 由于混凝土抗拉强度较低，钢管混凝土构件受拉时，管内混凝土起支撑管壁、提高钢管径向刚度的 作用，采用普通强度等级混凝土更易保证混凝土的体积稳定性能。

表5.3.2自密实补偿收缩混凝士工作性能

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条文说明 自密实补偿收缩混凝土工作性能，其评价指标根据《自密实混凝土应用技术规程》（CECS203:2006） 的性能测试方法，采用落扩展度法测试流动性能，用V形漏斗法测试黏稠性和抗离析性，用U形箱 法测试自填充性。测试的混凝土工作性能指标应符合本条规定。 武汉理工大学的试验研究表明：钢管内混凝土在密闭环境下的膨胀率应在60d内稳定收敛，有利于 施工控制和桥梁结构的稳定。当密闭环境下钢管内混凝土自由膨胀率在2×104～6×104，含气量小于 2.5%时，钢管内混凝土容易密实。如果密闭环境下混凝土中膨胀剂掺量高，自由膨胀率过大，就会影 响混凝土的工作性能、力学性能和结构稳定性能。 主管内混凝土一般采用泵送顶升灌注，依靠混凝土的自重而密实，因此，混凝土应具有良好的自密 实性能。如果初始落度小于20cm、扩展度小于50cm、T5o时间大于20s、V型漏斗通过时间大于25s、 U型箱填充高度小于30cm，则混凝土的工作性能不能满足自密实性能要求；混凝土落度大于26cm、 扩展度大于65cm、Tso时间小于5s、V型漏斗通过时间小于10s，则混凝土粘聚性不良，容易离析而堵 管或分层，影响钢管混凝土均匀性。工程实践表明，如果泵送顶升灌注6h内完成，则控制3h落度宜 大于18cm，扩展度大于40cm，初凝时间12～18h，终凝时间14～20h；如果泵送顶升灌注10h内完成， 则3h落度应无损失，控制5h落度宜大于18cm，扩展度大于40cm，初凝时间16～22h，终凝时间 18~24h。 在泵送压力作用下，混凝土中气体会部分逸出，积聚在钢管和混凝土之间形成气膜，造成钢管和混 凝土脱粘，所以对减水剂含气量作出要求。 5.3.3混凝土轴心抗压强度标准值fck、轴心抗压强度设计值fcd、轴心抗拉强度标准值fk、轴心抗 拉强度设计值d、弹性模量E。应按表5.3.3采用。混凝土的剪切模量G。可按表5.3.3中弹性模量E。的 0.4倍采用，混凝土的泊松比μ.可采用0.2。

表5.3.3混凝土强度和弹性模量（MPa）

5.4.1受压钢管混凝土构件应满足下列要求：

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式中：一一钢管混凝土的约束效应系数标准值； A一一钢管混凝土钢管的截面面积； 于,一钢材的屈服强度； A。一钢管内混凝土的截面面积； fk一混凝土轴心抗压强度标准值。 条文说明 为使钢管与钢管内混凝土具有统一的力学特征和变形协调性能，满足桥梁结构受力性能需要，钢管 混凝土的含钢率、径厚比、约束效应系数等应满足规定指标要求。 5.4.2受拉钢管混凝土构件应满足下列要求： 钢管外径不宜小于300mm，也不宜大于1500mm； b) 钢管壁厚不宜小于12mm； c) 钢管径厚比（D/T）不宜大于60，其中卷制焊接钢管径厚比（D/T）不宜小于40。 5.4.3 受压钢管构件应满足下列要求： a) 钢管外径不宜小于150mm，也不宜大于750mm； b) 钢管壁厚不宜小于8mm，且支管壁厚应不大于主管壁厚； c） 钢管径厚比(D/T)不宜大于40。 条文说明 钢管混凝土桁式结构的受压空心支管，因局部稳定性需要，应控制其径厚比

5.4.4受拉钢管构件应满足下列要求：

钢管外径不宜小于150mm，也不宜大于750mm； b） 钢管壁厚不宜小于8mm，且支管壁厚应不大于主管壁厚； c） 受拉钢管不宜采用对接焊缝接长。 条文说明 由于钢管混凝土桁式结构的支管或横撑钢管长度较短、直径较小，设置内衬垫困难，对接焊缝质量 难以保证，应避免受拉钢管采用对接焊缝接长。

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当T≤16mm时： fs = (1.14 +1.025)fed 当T>16mm时： f. = 0.96×(1.14 +1.02.) f.

条文说明 卷制钢管的壁厚大于16mm时，厚板效应使卷制钢管更容易凸显钢材固有缺陷，降低钢材强度； 同时，壁厚大于16mm的钢管直径一般较大，而大直径钢管混凝土的约束效应差、影响因素多，根据 试验成果，取钢管混凝土组合抗压强度设计值的修正系数为0.96。 5.4.7钢管混凝土弹性模量应采用组合弹性轴压模量Esc。当T≤16mm时，Es应按表5.4.7取值；当 T>16mm时，E..应按表5.4.7取值乘以0.96后确定

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表5.4.7组合弹性轴压模量E（X×10*MPa）

注：当含钢率a。为中间值时，E。采用插入法求得。

式中：Tse 钢管混凝土组合抗剪强度设计值； 钢管混凝土截面的含钢率； 5。 钢管混凝土的约束效应系数设计值； 钢管混凝土组合轴心抗压强度设计值

当T≤16mm时： 当T>16mm时： 50

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5.4.9钢管混凝土剪切模量应采用组合弹性剪切模量Gsc。当T≤16mm时，Gsc应按表5.4.9取值； 当T>16mm时，Gs应按表5.4.9取值乘以0.96后确定。

表5.4.9组合弹性剪切模量G（×10*MPa）

注：当含钢率a。为中间值时，G.采用插入法求得。

4.10钢管混凝土的线膨胀系数α应取1.2×105。 条文说明 钢管混凝土的钢管外表面直接暴露于大气中，且钢管内混凝土对钢管的轴向约束较小，因此， 材的线膨胀系数作为钢管混凝土的取值，

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6.1.1本章计算基本规定的要 的钢管混疑工构件， 非钢管混凝土构件的计算 构件对应的规范要求执行

管混凝土梁桥应进行强度、刚度、稳定性验算利

a 钢管混凝土梁桥应采用静力方法计算主梁、墩（塔）的内力和累计变形； b） 钢管混凝土桁式主梁应对主梁主管、支管、桥面板进行强度和刚度验算： C） 钢管混凝土桁式墩（塔）应对桁式墩（塔）单肢和组合受压构件进行强度、刚度和稳定性验算； d) 钢管混凝土组合墩（塔）应对施工过程的钢管混凝土主管桁式结构、组合受压构件进行强度、 刚度和稳定性验算； 钢管混凝土混合墩（塔）应对施工过程的钢管混凝土主管桁式结构、组合受压构件进行强度、 刚度和稳定性验算，并对组合过渡接头进行局部内力分析； f 钢管混凝土梁桥应建立全桥整体空间模型分析稳定性与动力特性，模型应包括主梁、墩（塔） 和桥面梁（板）等全桥各构件： g） 当桥墩高度大于80m、索塔高度大于120m时，还应计入材料、几何非线性影响。钢管混凝土 的本构关系应按附录B执行。 条文说明 桥墩高度大于80m、索塔高度大于120m的钢管混凝土梁桥，材料、几何非线性对强度、刚度、稳 定性和动力性能影响显著，不容忽视。 6.1.3钢管混凝土梁桥的结构分析（静力、稳定、动力），可采用平面或空间有限元法。 6.1.4钢管混凝土梁桥的桁式主梁和桁式墩（塔）宜采用梁单元计算；组合墩（塔）宜按钢筋混凝土 箱型截面梁单元计算：；桥面板（梁）宜采用梁单元或板单元计算。 6.1.5钢管混凝土梁桥的式结构计算简化模型中，支管与主管、支管与桥面板应以刚性节点连接。 6.1.6钢管混凝土桁式主梁、式墩（塔）、组合墩（塔）及混合墩（塔）的几何尺寸、主管和支管 规格等构造参数应优化分析确定。 6.1.7钢管混凝土梁桥的钢管混凝土构件，其承载力计算应计入钢管初应力和混凝土脱空的影响。 6.1.8钢管混凝土桁式结构中，拉、压交替作用下的钢管混凝土构件应按受拉钢管混凝土构件进行验 算。

6.1.9钢管混凝土桁式结构构件的计

a）主管在主桁平面内的计算长度为主桁节间长度； b) 主管在主桁平面外的计算长度为侧向支撑点的间距： 支管在任意平面的计算长度为0.75倍支管长度。 5.1.10 等截面钢管混凝土墩（塔）的计算长度宜按表6.1.10取值，对于复杂边界条件或变截面可采用 有限元方法计算，

表6.1.10钢管混凝土墩（塔）的计算长度

6.2作用及作用效应组合

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简支梁或连续梁：= 28 40+ L 斜拉桥或悬索桥：μ： 22 40 ± I

图6.2.5温度梯度曲线图

表6.2.5温度T、T表（℃）

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6.3.1按设计的施工过程，应对各阶段所形成的结构体系进行内力、稳定和抗风性能分析，并应验算 体系中构件的强度、刚度、稳定性能和抗风性能。 6.3.2钢管混凝土施工计算时，应按钢管节段安装、管内混凝土灌注的加载程序计算钢管混凝土形成 价段的累计内力和变形，形成钢管混凝土后的施工加载内力和变形应按容限脱空钢管混凝主统一理论计 算；桥梁施工全过程的钢管混凝土的内力和变形，应按钢管混凝土形成前后的累计内力和变形叠加。 6.3.3桁式主梁应按施工全过程计算的累计变形量与活载变形量的总和设置预拱度。桁式主梁、桁式 墩（塔）、组合墩（塔）、混合墩（塔）的主管最大初应力应不大于0.65。 6.3.4管内混凝土灌注顺序和组合结构的形成，应遵循对称、均衡的原则，通过计算优化确定，施工 本阶段主管内混凝土达到设计强度，且龄期应大于4天后，才能开展下阶段施工。

6.4.1钢管混凝主桁式主梁，受拉钢管混凝主（含受拉支管）强度验算时，钢管累计应力不得超过 6.4.2 6.4.3

7承载能力极限状态计算

钢管混凝土桁式主梁应进行单 钢管混凝土桁式墩（塔）应分别进行单管 组合受压构件承载力验算；钢管混凝土组合墩（塔）应进行组合受压构件承载力验算；钢管混凝 墩（塔）应进行单管构件和组合受压构件承载力验算。

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条文说明 钢管混凝土混合墩（塔）桁式段采用钢管混凝土桁式墩（塔）的计算方法，组合段采用 组合墩（塔）的计算方法。

7.1.2承载能力极限状态计算时，钢管混凝土梁桥的安全等级应为一级。 7.1.3钢管混凝土梁桥构件承载能力极限状态计算应按式（7.1.3）确定

式中：S一作用效应的组合设计值； R一构件承载力设计值； ——桥梁结构的重要性系数或抗震调整系数。不计地震荷载时，该值为桥梁结构的重要性系数 取=1.1。计地震荷载时，该值为抗震调整系数，即取=。，。按表7.1.3采用，

表7.1.3抗震调整系数

注：当仅计算竖向地震作用时，抗震调整系数取1.0

昆凝土轴心受压构件，其轴心受压承载力应按式

N,≤PPPK,K f.A

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Pe 单管钢管混凝土构件偏心距折减系数，按本规程第7.2.5条计算； Kc——混凝土脱空折减系数，按本规程第7.2.7条取值； f 钢管混凝土组合轴心抗压强度设计值，按本规程第5.4.6条计算； 钢管混凝土组合截面面积。

N.=元"E.A. / 2

=/s. / Asc

简支体系的主桁梁由于没有负弯矩区段，下缘钢管混凝土主管不出现受压状况，无需计入该弯矩增 大折减系数。

式中：eo单管受压钢管混凝土构件的偏心距基坑支护标准规范范本，按eo=Ma/Na计算； M。一偏心受压构件轴向力设计值对应的弯矩值； 钢管内混凝土截面的半径

eo/r≤1.55时： 9。= 1+1.85 eo/rl 0.4 eo/r>1.55时： P ea/r.

钢管初应力，取钢管截面初应力的最大值； 钢材的强度设计值

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s一钢材的强度设计值。 条文说明 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院、福州大学、清华大学、重庆交通大学等单位，关于钢 管初应力对钢管混凝土承载能力的影响研究取得了系列成果，研究表明，稳定折减系数、偏心距、桁式 结构形式、构件长细比、含钢率和管内混凝土强度等级等因素，将综合影响钢管混凝土的承载能力。因 此，各研究团队分别提出了钢管初应力对钢管混凝土构件承载能力影响的计算公式。 因钢管内混凝土对钢管的支撑作用，钢管壁的局部和整体稳定性提高，稳定折减系数较大，而钢管 初应力水平较低，钢管不容易出现失稳，初应力度计算式可以不计稳定折减系数。桁式结构形式、构件 长细比、含钢率、管内混凝土强度等级等因素，对初应力影响较小，初应力度计算式不考虑。 当钢管最大初应力度超过0.65时，对钢管混凝土承载能力及变形影响较大，特对钢管初应力度提 出限制值。

1当钢管混凝土球冠型脱空率大于0.6%，或脱空高度大于5mm时饲养标准，应对钢管内混凝土脱空缺陷 进行修补灌注； 2钢管混凝土构件不得出现周边均匀型脱空的缺陷。 条文说明 钢管混凝土构件常见的脱空形式主要有球冠型和周边均匀型脱空，钢管混凝土梁桥管内混凝土脱空 类型主要为球冠型，如图7.2.7所示。为简化计算，I类、I类球冠型脱空面积均按I类球冠型计算。

图7.2.7球冠形脱空型式