《装配化工字组合梁桥通用图》解读

    交通运输部发布的《装配化工字组合梁桥通用图》（JTG/T 3911-2021，以下简称《通用图》），作为公路工程推荐性行业标准，自2022年4月1日起施行。为便于理解《通用图》的编制背景、定位与主要内容，充分掌握和用好《通用图》，推进我国钢结构桥梁高质量发展，提高常规跨径钢结构桥梁的设计技术水平，现将《通用图》解读如下：
    一、编制背景
    钢结构桥梁具有自重轻、抗震性能好、跨越能力强、使用寿命长、适合工业化建造、综合能耗低、对环境影响小等优势，有利于减少对传统建筑材料的依赖，提升桥梁结构安全和耐久性。
    标准化水平是一个国家科技与经济发展水平的反映，工程建设标准设计作为标准化的重要组成部分，在保证和加快工程建设速度、确保和提高工程建设质量、传播和推广科技创新成果等方面发挥着极其重要的作用。
    钢-混凝土工字组合梁构造简洁、受力明确、建造方便，可以充分发挥钢材及混凝土各自的受力特性，且易形成标准化和规格化的产品，适用于标准化设计、工业化建造，既可提高结构建设效率也易保障质量。
    为贯彻落实《交通强国建设纲要》和《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》，推进桥梁建设高质量发展，进一步提升我国公路桥梁结构安全性和耐久性水平，推动钢结构材料、制造工艺、建设水平的提升，促进钢桥设计、施工、管养高质量发展和产业化发展，我部组织并完成了《通用图》的编制工作。
    二、《通用图》的定位及特点
    （一）《通用图》的定位。《通用图》和《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64—2015）、《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》（JTG/T D64-01—2015）、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）形成一个完整的钢结构桥梁设计、建造技术体系。《通用图》是在国内各地近年钢桥建设经验的基础上，借鉴国内外相关建造技术，经过系统研究、总结、提炼我国常规跨径钢结构桥梁结构形式，统筹技术的成熟性、先进性后编制而成。
    （二）《通用图》编制指导思想。通过“标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用”，推动我国钢结构桥梁产业数字化转型升级，实现“绿色、循环、低碳和高质量发展”。
    （三）《通用图》适用范围。适用于高速公路、一级公路双向四车道和六车道的主线桥，平曲线半径不小于1000m。
    （四）《通用图》跨径范围。考虑到公路桥梁跨径的适应性和经济性，在满足规范车辆荷载通行的前提下，《通用图》工字组合梁跨径为30m、40 m、50 m、60 m，按照三跨连续结构控制设计，可推展到四跨、五跨、六跨连续结构使用。
    （五）《通用图》技术特点。按照工业化建造理念进行设计，具有“工厂化、模块化、装配化、无模化、高性能、非预应力、BIM技术、非超限运输”等技术特点。
    1.工厂化：将钢结构、桥面板、护栏等构件按照工厂流水线制造生产。
    2.模块化：将组合梁结构、混凝土护栏等结构在工厂内按模块单元制造。
    3.装配化：将运输至现场的钢主梁、桥面板、混凝土护栏等结构模块进行搭积木式的安装施工。
    4.无模化：完成安装后，桥面板湿接缝等采用无模板浇筑。
    5.高性能：采用高强度钢、耐候钢等高性能材料。
    6.非预应力：采用钢筋混凝土桥面板与工字钢梁组合结构，不使用预应力钢绞线。
    7.BIM技术：采用BIM技术进行通用图正向设计、参数化设计。
    8.非超限运输：将工厂化制造的结构模块按照陆路或水路非超限运输方式运至施工现场。
    三、主要内容
    《通用图》涵盖了3×30m、3×40m、3×50m及3×60m双向四车道和双向六车道工字组合连续梁桥上部结构的施工图设计，主要内容如下：
    （一）编制原则。《通用图》按照“安全、适用、耐久、美观”的理念和原则进行编制，主要工程材料的技术指标、设计水平等与国际先进水平接轨。
    （二）“装配化”理念。《通用图》中涉及的组合梁的主要构件如钢主梁、桥面板、护栏均采用工厂制造、工地现场装配的模式；预制桥面板采用非预应力结构，湿接缝为无模化浇筑；装配化率达到95%，大大减少了现场作用人员和工作量，实现了施工快捷；施工安全、品质、进度、成本、环保等要素可期可控。
    （三）设计荷载。设计荷载按公路—Ⅰ级选取；主梁疲劳荷载采用计算模型Ⅰ和计算模型Ⅱ，桥面系构件采用疲劳模型Ⅲ；系统温差按整体升温39℃，整体降温－32℃选用；竖向温度梯度正温差T1=14℃，T2=5.5℃，反温差为正温差乘以-0.5；支座不均匀沉降取10mm；支座摩阻系数取0.03；抗震设防烈度为6度，设计基本地震动峰值加速度值为0.05g；与汽车荷载组合时，桥面处风速取25m/s。
    （四）主要材料。钢梁构件采用Q370qD～Q420qD钢材；钢梁连接用高强度螺栓性能等级为10.9S；预制桥面板采用C55混凝土，桥面板湿接缝采用C55自密实微膨胀混凝土，混凝土护栏采用C50混凝土；桥面铺装采用沥青混凝土；混凝土桥面板普通钢筋采用HRB500钢筋。
    （五）主体结构。
    1.横断面形式。上部结构采用“工字型钢梁+混凝土桥面板”的形式，双向四车道单幅桥采用三片钢梁，双向六车道单福桥采用四片钢梁。钢主梁主要由上翼缘板、腹板、腹板加劲肋、底板及横肋组成，采用工厂分节段制造，节段间采用高强度螺栓工地现场连接。
    2.桥面板。为实现桥面板制造及安装标准化、工厂化和装配化，简化现场安装架设工艺，本通用图桥面板采用预制钢筋混凝土结构，通过调整梁高和配筋控制桥面板的开裂。桥面板与桥面板之间采用自成底模的形式浇筑湿接缝。桥面板在圆柱头焊钉处设置预留槽，便于后浇混凝土湿接缝。
    3.垫条。为避免混凝土桥面板与钢主梁上翼缘顶面直接接触损伤，保证接触面紧密贴合，在主梁上翼缘板的两侧边缘、顺桥向通长设置并固定两道50mm宽的可压缩垫条，随后吊装和安装预制桥面板。在桥面板自重作用下，垫条被压紧，并通过自身压缩适应桥面板横坡。
    4.护栏。为实现护栏制造及安装的标准化、工厂化和装配化，提高施工效率和护栏品质，护栏采用预制装配式混凝土护栏，外侧采用SS级，内侧采用SA级。预制护栏与预制桥面板之间采用高强度螺纹钢棒连接。为提高护栏抗冲击能力，预制护栏之间、预制护栏和预制桥面板之间均设置混凝土剪力键，匹配面涂抹环氧树脂。
    5.伸缩装置及支座。伸缩装置采用多向变位梳形板伸缩装置，伸缩装置顶面标高具有可调节功能。支座选用非抗震型双水平摩擦面球型钢支座，适用于不超过地震烈度6度区或非抗震控制区域。
    6.结构耐久性。通用图钢结构均采用重防腐涂装，涂装体系寿命不小于25年。钢结构也可以根据环境条件采用耐候钢材，若主体结构采用耐候钢材，与之相匹配的伸缩装置、支座、高强度螺栓、圆柱头焊钉及拼接板等金属构件，均应使用耐候钢材。
    （七）施工方案。
    1.钢梁架设。对于桥跨数较多的主线桥梁，推荐采用架桥机施工；对于跨河、跨谷以及桥墩较高的主线桥梁，可采用在一侧岸进行主梁组拼，随后顶推就位施工，若跨径较大，可根据需要设置临时墩支撑；其余地形条件可采用支架法施工。
    2.桥面板安装。钢梁架设完成后，应从一侧或两侧同时吊装铺设桥面板。首先进行各跨正弯矩区桥面板预留剪力槽口及湿接缝混凝土的浇筑，待正弯矩区桥面板湿接缝混凝土达到设计强度和满足弹性模量要求后，再进行中墩负弯矩区桥面板预留剪力槽口及湿接缝混凝土的浇筑。
    （八）采用公路及城市桥梁设计规范的荷载，对本通用图结构进行验算评估，各项指标均满足规范要求。
    （九）《通用图》编制采用了BIM正向设计技术，实现了BIM技术与通用图一体化，通过参数化设计修改，任何一处参数发生变更，所有相关信息即随之变化，可以实现梁高、板厚、板件位置等参数的变化，进而实现了不同跨径和桥宽的设计需求，自动完成工程量统计，实现二维及三维出图等。
    四、实施注意事项
    （一）《通用图》使用者应充分理解通用图，根据具体工程项目的建设条件、荷载条件、施工方案与装备条件等进行计算复核、论证，确保工程项目的质量、安全和耐久。项目的设计者依法对《通用图》在工程项目中的应用负有全部设计责任。
    （二）《通用图》编制过程中，已对其中的装配式混凝土护栏开展实车碰撞试验验证，结果表明：装配式混凝土护栏的各项技术指标均符合《公路护栏安全性能评价标准》（JTG B05-01-2013）中SS级评价要求。护栏、伸缩装置及支座等按图推荐选用，因桥梁实际条件需求，在充分研究论证的情况下可采用其它类型。
    （三）《通用图》工字组合梁上部结构可以与立柱盖梁式桥墩、箱型薄壁式桥墩等下部结构配合使用。《通用图》使用者应根据结构特点及工程项目特点自行选定，并注意根据荷载组合条件，特别是特种荷载和地震、碰撞等偶然荷载条件,对下部结构进行设计验算，确保结构安全。
    （四）精心组织宣贯培训。《通用图》服务于各省（自治区、直辖市）的交通运输主管部门、建设单位、勘察设计等单位，在公路建设中有广泛的使用需求，需加强宣贯培训，尤其对一线桥梁设计人员，以期正确理解并应用好《通用图》。同时建议对《通用图》的使用情况进行跟踪，进一步收集相关工作意见，利于修订时研用。