前言

中华人民共和国国家标准

钢-混凝土组合桥梁设计规范

Code for design of steel and concrete composite bridges

GB 50917-2013

主编部门：中华人民共和国住房和城乡建设部

批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部

施行日期：2014年5月1日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

第144号

住房城乡建设部关于发布国家标准《钢-混凝土组合桥梁设计规范》的公告

   现批准《钢-混凝土组合桥梁设计规范》为国家标准，编号为GB 50917-2013，自2014年5月1日起实施。其中，第4.2.2条为强制性条文，必须严格执行。

   本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部

2013年9月6日

前 言

   根据原建设部《关于印发<2007年工程建设标准规范制订、修订计划(第一批)>的通知》(建标[2007]125号)的要求，本规范由上海市城市建设设计研究总院和同济大学会同有关单位调查研究，认真总结实践经验，参考有关国内外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，制定本规范。

   本规范共分8章和4个附录，主要内容包括总则，术语和符号，材料，基本规定，承载能力极限状态计算，正常使用极限状态验算，抗剪连接件，构造要求等。

   本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。

   本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，由上海市城市建设设计研究总院负责具体技术内容的解释。在执行过程中，若有意见和建议请寄送上海市城市建设设计研究总院(地址：上海市东方路3447号，邮政编码：200125)，以便今后修订时参考。

   本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人：

   主编单位：上海市城市建设设计研究总院

             同济大学

   参编单位：天津市市政工程设计研究院

             交通运输部公路科学研究院

             中国中铁二院工程集团有限责任公司

             中交第二公路勘察设计研究院有限公司

             宏润建设集团股份有限公司

   主要起草人：周良  薛伟辰  陆元春  邓玮琳  都锡龄 吕建鸣  彭元诚  彭俊  闫兴非  郭卓明 朱敏  吴勇  李雪峰  康莉  宋建永 袁明  朱玉  郭建勋  袁翔  韩高茂 吉伯海  白丽丽  孙天荣  蒋栓

   主要审查人：范立础  包琦玮  王用中  高宗余  程为和 周志祥  吴冲  李宗平  宗周红  蔡忠明

▼ 展开条文说明
                                                            中华人民共和国国家标准
                                                          钢-混凝土组合桥梁设计规范
                                                                GB50917-2013
                                                                     条文说明
                                                                     制订说明
《钢-混凝土组合桥梁设计规范》GB50197-2013，经住房和城乡建设部2013年9月6日以第144号公告批准发布。
钢-混凝土组合梁由于能充分发挥钢材与混凝土材料各自的优点，在我国得到了广泛的应用。然而目前国内尚没有针对钢-混凝土组合梁在桥梁结构中应用的设计规范，现行公路规范中钢-混凝土组合梁的条文归并在《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86中，采用容许应力设计方法，年代久远，且与现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60的总体设计要求不尽一致，这使得钢-混凝土组合梁的优良性能在桥梁结构中的应用受到一定程度的限制，这也是编制本规范的意义所在。本规范在制订过程中，编制组进行了广泛的调查研究，认真总结了实践经验，同时参考了有关国际标准和国外先进标准。
为便于广大设计、施工、科研等单位有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定，《钢-混凝土组合桥梁设计规范》编写组按照章、节、条顺序编写了本规范的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与规范正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规范规定时的参考。

1总则

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。

▼ 展开条文说明
1.0.1钢-混凝土组合桥梁在公路工程、城市桥梁工程中已经得到广泛的应用。现行公路规范中钢-混凝土组合梁的条文归并在《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86中，采用容许应力设计方法，年代久远，且与现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60的总体设计要求不尽一致。为了使钢-混凝土组合桥梁的结构设计更具有科学性、先进性及合理性，总结理论研究和工程实践经验，并按照桥梁结构设计总体性规范的要求进行钢-混凝土组合桥梁设计规范的编制非常具有必要性。

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。

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1.0.2本规范依据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153规定的设计原则编制，适用范围为公路桥梁、城市桥梁(统称为道路工程中的桥梁)，与目前公路桥梁、城市桥梁采用的结构设计规范的适用范围是一致的。基于工程实践经验，适用跨度定为120m。轨道交通桥梁，由于其工程特点对结构尚有其他要求，可参照使用。本规范不适用于特种混凝土的组合桥梁设计，也不适用于组合桥梁的加固工程。
本规范规定的钢-混凝土组合梁系指由混凝土桥面板和工字形或槽形等钢梁通过抗剪连接件结合而成的组合桥梁。本规范的规定不适用其他截面形式的组合桥梁结构(如钢结构外包混凝土或混凝土外包钢结构)。

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。

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1.0.3按照极限状态法进行设计是现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153的基本要求。极限状态分为承载能力和正常使用两类。
承载能力极限状态涉及桥梁的结构安全，包括构件及连接强度、疲劳、结构整体稳定等；正常使用极限状态涉及桥梁的使用条件及耐久性，包括结构的变形、抗裂性等。桥梁结构满足两种极限状态。保证了结构的安全性、适用性及耐久性，使桥梁结构满足可靠性的要求，达到全部预定的功能。
以概率理论为基础的极限状态设计，在基准期内结构的可靠指标满足目标指标，结构安全是指在统计基准期中概率意义上的安全。

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。

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1.0.4需要满足的其他相关规范由本规范的适用范围所确定，公路工程中的组合桥梁的设计需要满足公路桥梁规范的要求，城市组合桥梁的设计需要满足城市桥梁规范的要求。

2术语和符号

2.1 术语

2  术语和符号

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术语列出了与组合桥梁相关的专业性术语，以达到概念解释与表达统一的目的。符号按材料性能、作用与作用效应、计算系数等几个部分列出。主体符号参照公路桥梁规范，以达到设计使用习惯的一致性。

2.1  术    语

2.1.1  钢-混凝土组合梁    steel-concrete composite beam

   由混凝土桥面板与钢梁通过抗剪连接件组合而成能整体受力的梁。

2.1.2  抗剪连接件  shear connector

   用于连接钢梁与混凝土桥面板并承受二者之间的水平剪力，能抵抗二者相对滑移、竖向分离，保证二者共同工作的部件。

2.1.3  有效宽度    effective width

   在进行截面强度和稳定计算时，假定板件有效的那一部分宽度。

2.1.4  有效弹性模量    effective modulus of elasticity

   将混凝土徐变随时间变化引起的应力-应变非线性关系等效为线性关系的等效弹性模量。

2.1.5  材料强度标准值    characteristic value of material strength

   设计结构或构件时采用的材料强度的基本代表值。

2.1.6  材料强度设计值    design value of material strength

   材料强度标准值除以材料强度分项系数后的值。

2.1.7  作用效应基本组合    fundamental combination for action effects

   承载能力极限状态设计时，永久作用设计值效应与可变作用设计值效应的组合。

2.1.8  作用效应标准组合    standard combination for action effects

   永久作用标准值效应与主导可变作用标准值效应、伴随可变作用组合值效应的组合。

2.2 符号

2.2  符    号

2.2.1  材料性能

   Ec——混凝土的弹性模量；

   EcΦ——混凝土的有效弹性模量；

   Ep——预应力筋的弹性模量；

   Er——普通钢筋的弹性模量；

   Es——钢材的弹性模量；

   Gc——混凝土的剪切模量；

   Gs——钢材的剪切模量；

   ck、cd——混凝土轴心抗压强度标准值、设计值；

   tk、td——混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值；

  y——钢材屈服强度；

   d——钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值；

   vd——钢材抗剪强度设计值；

   ced——钢材端面承压强度设计值；

   ystd、std——栓钉的屈服强度和抗拉强度；

   sk、sd——普通钢筋抗拉强度标准值、设计值；

   pk、pd——预应力筋抗拉强度标准值、设计值；

   ′sd、′pd——普通钢筋、预应力筋抗压强度设计值。

2.2.2  作用与作用效应

   M——弯矩设计值；

   Ns——计算荷载下单个抗剪连接件承受的剪力；

   Ncv——抗剪连接件的抗剪承载力设计值；

   Pd——高强度螺栓的预拉力设计值；

   Tp——预应力筋有效预拉力；

   V——剪力设计值；

   σc——混凝土桥面板应力；

   σs——钢梁应力；

   σpe——体外预应力筋的有效应力；

   σpu——体外预应力筋的极限应力；

   σpu,d——体外预应力筋的极限应力设计值；

   △σe——体外预应力筋的弹性应力增量；

   △σpu——体外预应力筋的极限应力增量。

2.2.3  几何参数

   Ac——混凝土桥面板的截面面积；

   As——钢梁的截面面积；

   A0——混凝土桥面板与钢梁组成截面的换算面积；

   Asc——钢梁受压区的截面面积；

   Ap——体外预应力筋的截面面积；

   Ar——混凝土桥面板内纵向钢筋的截面面积；

   Art——负弯矩区混凝土桥面板有效宽度范围内的纵向钢筋截面面积；

   Asd——栓钉的栓杆截面面积；

   H——组合梁截面高度；

   L——组合梁计算跨度；

   I0——组合梁截面换算截面惯性矩；

   bc——混凝土桥面板的有效宽度；

   h——钢梁截面高度；

   h0——钢梁腹板计算高度；

   hc1——混凝土桥面板的厚度；

   hc2——混凝土桥面板的承托高度；

   ld——栓钉纵向间距；

   nr——一个剪跨区的抗剪连接件数目；

   nf——每个剪跨区段内抗剪连接件的数目；

   y1——混凝土桥面板受压区截面形心至钢梁受拉区截面形心的距离；

   y2——钢梁受压区截面形心至钢梁受拉区截面形心的距离；

   y3——体外预应力筋的截面形心至钢梁受拉区截面形心的距离；

   y4——混凝土桥面板内纵向钢筋的截面形心至钢梁受拉区截面形心的距离；

   yc——混凝土桥面板顶至组合梁弹性中和轴的距离；

   ys——钢梁下翼缘至组合梁弹性中和轴的距离。

2.2.4  计算系数及其他

   n0——钢与混凝土的弹性模量比；

   nL——钢与混凝土的有效弹性模量比。

3材料

3.1 混凝土

3  材    料

3.1  混  凝  土

3.1.1  混凝土强度等级应按边长为150mm立方体试件的抗压强度标准值确定。

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3.1.1抗压强度标准值系指试件用标准方法制作、养护至28d龄期，以标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度(以MPa计)。
混凝土强度等级为边长150mm的立方体抗压强度总体分布平均值减去1.645倍标准差(方差)的值，前冠C，是混凝土各项力学指标的基本代表值。

3.1.2  钢-混凝土组合梁的主要受力构件中混凝土强度等级应符合下列规定：

   1  钢筋混凝土构件不应低于C30，且不宜大于C60。

   2  预应力混凝土构件不应低于C40。

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3.1.2主要受力混凝土构件一般系指桥面板，根据当前国内材料的使用及施工的特点，混凝土强度等级选用C30～C60。

3.1.3  混凝土轴心抗压强度标准值fck和轴心抗拉强度标准值ftk应按表3.1.3采用。

表3.1.3  混凝土强度标准值(MPa)

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3.1.3轴心抗压强度标准值是以棱柱体强度为基础的，并考虑实体结构与试件的差异对强度的影响，且适当考虑混凝土的脆性对强度的影响。轴心抗压强度标准值与立方体强度(强度等级)的关系为：
_ck＝k_c1k_c2k_c3cu,k(1)
式中：_ck——混凝土轴心抗压强度标准值；
k_c1——棱柱体强度与立方体强度的换算系数，按试验数据统计取值，C50及以下混凝土取0.76，C55～C80取0.78～0.82(线性内插)；
k_c2——构件强度与试件强度的换算系数，按试验数据及经验取0.88；
k_c3——混凝土的脆性系数，C40以下取为1.0，C40～C80取1.0～0.87(线性内插)；
_cu,k——混凝土强度等级。
如混凝土强度等级C50的抗压强度标准值为：50×0.76×0.88×0.97＝32.4(MPa)。

3.1.4  混凝土轴心抗压强度设计值fcd和轴心抗拉强度设计值ftd应按表3.1.4采用。

表3.1.4  混凝土强度设计值(MPa)

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3.1.4混凝土强度设计值是在标准值的基础上，根据可靠度指标所确定的材料分项系数进行计算得到。本规范的取值与现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62中的取值一致。

3.1.5  混凝土受压或受拉时的弹性模量Ec应按表3.1.5采用。

表3.1.5  混凝土的弹性模量(MPa)

注：当采用引气剂及较高砂率的泵送混凝土且无实测数据时，表中C50～C60的Ec值应乘以折减系数0.95。

▼ 展开条文说明
3.1.5混凝土弹性模量同现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62中的取值。

3.1.6  混凝土的剪切模量Gc可按本规范表3.1.5数值的0.4倍采用，混凝土的泊松比υc可采用0.2，混凝土的温度线膨胀系数αc可取为1×10-5/℃。

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3.1.6混凝土的其他物理力学指标(剪切模量、泊松比、线膨胀系数)同现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62中的取值。

3.2 钢材

3.2  钢    材

3.2.1  钢-混凝土组合梁的钢结构应根据结构形式、受力特点、连接方式及所处环境条件合理选用钢材的牌号和质量等级。

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3.2.1钢材的生产过程，包括熔炼、脱氧、轧制及后期的处理等，这些都对钢材的物理力学性能有较大的影响。钢材的制作安装、受载方式、低温和腐蚀介质的影响，则会对结构的性能产生较大的影响。
结构工程中所用的钢材都是塑性比较好的材料，与其他结构材料比较，强度要高得多，截面尺寸也要小得多。同时，虽然结构钢材有比较好的韧性，但材质、板厚、受力状态、温度都会对它有影响。
对于桥梁结构中用的钢材，由于应力水平高、受力复杂、动力作用大等因素，钢材的牌号及质量等级需要针对结构的特点进行匹配。
钢材的质量等级，主要是钢材的韧性指标，反映钢材韧性对温度的敏感程度，即脆断敏感性。质量等级中对应的温度为试验温度，相对于同一韧性指标，试验温度越低，则表示钢材脆断敏感性越低。
设计选用何种质量等级的钢材，需要根据最大板厚、工程所在地最低温度、构造细节、应力水平及应变速率等多种因素来综合考虑。直接采用工程所在地最低温度对应试验温度来选用钢材质量等级，不能保证材料选择的安全性及合理性，且对于一般的工程而言偏于保守。最大板厚选择与试验温度和最低温度的关系及控制要求可参见英国钢桥规范《Steel，concreteandcompositebridges—Part3：Codeofpracticefordesignofsteelbridges》BS5400-3：2000中关于最大容许板厚的相关条文。

3.2.2  钢-混凝土组合梁的钢材可采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。钢材强度设计值应按表3.2.2采用。

表3.2.2  钢材的强度设计值(MPa)

注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。

▼ 展开条文说明
3.2.2现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700、《低合金高强度结构钢》GB/T1591是结构用钢材的基本材料标准。

3.2.3  设计使用年限为100年的钢-混凝土组合梁宜采用桥梁用结构钢，其质量应符合现行国家标准《桥梁用结构钢》GB/T 714的规定。钢材强度设计值应按表3.2.3采用。

表3.2.3  钢材的强度设计值(MPa)

注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。

▼ 展开条文说明
3.2.3现行国家标准《桥梁用结构钢》GB/T714是适用桥梁结构特点的专用钢材标准。对于设计使用年限为100年的组合桥梁的钢结构材料宜采用桥梁用结构钢。
钢材的强度设计值是根据极限状态下可靠度指标要求的、含材料分项系数的设计计算值。
(1)抗拉、抗压和抗弯强度设计值_d是以钢材的屈服点为基础除以材料抗力分项系数γ_R并取5的整倍数而得。材料的抗力分项系数取γ_R＝1.25。钢材的屈服点取自现行国家标准《桥梁用结构钢》GB/T714。例如：厚度为50mm以下的Q345q钢，其屈服强度_y＝345MPa，则抗拉、抗压和抗弯强度设计值_d＝_y/γ_R＝345/1.25＝276(MPa)，取为275MPa。
(2)钢材的抗剪强度设计值_vd是以_d为基础，_vd＝_d/√3＝0.577_d，与国内其他相关规范保持一致。
(3)钢件端面承压(刨平顶紧)使接触处产生局部塑性变形，扩大了接触面积，相当于提高了钢材承压承载力，取_ced＝1.5_d，与国内其他相关规范保持一致。

3.2.4  钢梁及连接件的焊接应符合下列规定：

   1  手工焊接采用的焊接材料应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB 5117或《低合金钢焊条》GB 5118的规定。选用的焊条型号应与主体金属性能相适应。

   2  自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，应与主体金属性能相适应，并应符合国家现行相关标准的规定。

▼ 展开条文说明
3.2.4焊接材料及相应的焊接工艺，直接影响焊接接头的性能，选择经过工艺评定所确认的与主体钢材匹配的焊接材料及工艺，是保证焊接质量的基本要求。

3.2.5  钢梁及连接件使用的高强螺栓应符合下列规定：

   1  高强度螺栓、螺母、垫圈应符合现行国家标准《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/T 1231或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632的规定。

   2  高强度螺栓的预拉力设计值Pd应按表3.2.5采用。

   3  高强度螺栓连接的钢材摩擦面抗滑移系数宜采用0.45。

表3.2.5  高强螺栓的预拉力设计值(kN)

▼ 展开条文说明
3.2.5本条规定了采用高强度螺栓用于摩擦型连接的材料要求及设计预拉力。

3.2.6  构件中设置的栓钉应符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433的规定。栓钉的力学性能应符合表3.2.6的规定。

表3.2.6  栓钉的力学性能(MPa)

▼ 展开条文说明
3.2.6作为抗剪连接件的栓钉，其性能与焊接工艺有其明确特定的要求，应满足现行国家标准的要求。

3.2.7  钢材的物理性能指标应按表3.2.7采用。

表3.2.7  钢材的物理性能指标

▼ 展开条文说明
3.2.7物理性能是钢材的基本指标。其中，组合桥梁钢与混凝土在温度作用下由于不同的线膨胀系数会引起截面内的约束应力，因此一般不得采用与混凝土一致的线膨胀系数来简化计算温度作用的效应。钢材的线膨胀系数取为1.2×10^-5/℃。

670'>《钢-混凝土组合桥梁设计规范[附条文说明]》GB 50917-2013

 自2022年1月1日起废止的条文