¶ 公路橋梁設計規範-第九章 鋼結構(1/2)
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181第九章 鋼結構
9.1材料及一般需求
9.1.1 符號A:斷面積,cm2(m2),見9.2.4、9.2.7、9.3.7、9.3.10 及9.3.18 節A′ :彎矩係數,見9.3.10 節AF :放大因數,見9.2.7 及9.3.18 節Af:翼板面積,cm2(m2),見9.2.10、9.3.7、9.3.15 及9.3.19 節Afc :受壓翼板面積,cm2(m2),見9.3.7 節As :鋼材斷面積,cm2(m2),見9.2.9 及9.3.17 節d0 :中間加勁材之間距,cm(m),見9.2.4 及9.3.7 節bf:翼板寬度,cm(m),見9.1.18 節E:鋼材之彈性模數,見表9.8、9.2.6~9.2.7、9.2.10 及9.3.17~9.3.18 節Fa :容許軸向應力,kgf/cm2 MPa,見表9.8、9.2.6~9.2.7 節及9.3.18 節Fb :容許彎曲應力,kgf/cm2 MPa,見表9.8、9.2.7 節及9.3.18 節Fe :歐拉挫屈應力,kgf/cm2 MPa,見9.2.7 及9.3.17~9.3.18 節Fcr :挫屈應力,kgf/cm2 MPa,見9.3.12 及9.3.17 節
F.S :安全因數,見表9.8 及9.2.6 節Fv :容許剪應力,kgf/cm2 MPa 見表9.8、9.2.2 節、9.2.4 節及9.2.11 節fa:計得之軸向應力,kgf/cm2 MPa,見9.2.5~9.2.7 及9.3.18 節fb:計得之彎曲壓應力,kgf/cm2 MPa,見9.2.4、9.2.7、9.2.10 及9.3.18 節f'c:混凝土圓柱試體28 天之抗壓強度,kgf/cm2 MPa,見9.2.9、9.3.4 及9.3.10節。
fdl1 :非合成靜重在上翼板所產生之壓應力,kgf/cm2 MPa,見9.2.4 及9.3.9 節ft:作用載重所產生之拉應力,kgf/cm2 MPa,見9.2.2 及9.3.19 節fv:剪應力,kgf/cm2 MPa,見9.2.2 及9.2.4 節g:聯結物間之行距,見9.1.23 及9.2.5 節
| (m2) |
|---|
| (m2) |
| MPa | 見表9 MPa, | ||
|---|---|---|---|
| MPa | |||
| MPa | |||
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I:慣性矩,cm4,見9.2.4、9.2.9 及9.3.7 節J:一個豎向加勁材與腹板之剛度需求比,見9.2.4 及9.3.7 節K:挫屈面上之有效長度因數,見表9.8、9.2.7 及9.3.17 節,及見附錄GLb :未支撐間距,cm(m),見表9.15、9.2.6、9.3.7 及9.3.15 節Mu :最大彎矩,見9.3.7、9.3.12、9.3.15 及9.3.17 節r :迴轉半徑,cm(m),見表9.8、9.1.6、9.2.5、9.2.7、9.2.12、9.3.7 及9.3.17~9.3.18節Ss:橫向加勁材之斷面模數,cm3(m3),見9.2.10 及9.3.7 節tf:翼板厚度,cm(m),見9.1.18,9.2.7 及9.3.18 節ts:加勁材板厚,cm(m),見9.2.7 及9.3.18 節tw :腹板厚度,cm(m),見9.1.15、9.2.4、9.2.7、9.2.11、9.3.7~9.3.8 及9.3.18~9.3.19節t':加勁材突出元件厚度,cm(m),見9.2.10、9.3.12 節V:剪力,見9.2.5、9.3.7 及9.3.12 節Vp :腹板之降伏剪力,見9.3.7 及9.3.15 節Vu :最大剪力,見9.3.7 及9.3.15 節Vw :腹板設計剪力,見9.2.10 及9.3.12 節Z:塑性斷面模數,cm3(m3),見9.3.7、9.3.15 及9.3.17 節β :腹板斷面積除以受拉翼板斷面積,見9.2.11 及9.3.15 節θ:腹板對垂直線之傾斜角,見9.2.10 及9.3.12 節
9.1.2 材料本規範適用於下列各節內所列鋼材,使用其他鋼材則須另外訂定其材料性質、強度、
容許應力及工作性等規定。
1. 結構鋼材應符合表9.1.2節1.項所列之規定,表列應力之單位為kgf/cm2 MPa,表列所有各級結構鋼材之彈性模數假定為2.1×106kgf/cm2 2×105MPa,線膨脹係數為每攝氏一度11×10-6。
2. 樞承、滾承及可搖動支承用之鋼材
| m(m), cm(m) | (m) | , | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| (m) | ||||||
| (m) | ,見 | |||||
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本鋼材應符合表9.1.2節1.項或表9.1.2節2.項所列規格,或使用符合ASTM A 240或ASTM A 276 HNS 21800之不銹鋼材。
3. 聯結物-螺栓聯結物可為碳鋼螺栓(ASTM A307)或AASHTO M164 (ASTM A325),AASHTOM253(ASTM A490)高強度螺栓。設計應力,依「容許應力設計法」時應依照9.2.2節3.項,依「強度設計法」時應依照9.3.19節1.項(3)之規定。
4. 銲接材料,應符合ANSI/AASHTO/AWS橋梁銲接規範之需求。設計應力,依「容許應力設計法」時應依照9.2.2節2.項節,依「強度設計法」時應依照9.3.19節1.項(2)
節之規定。
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184表9.1 結構鋼材基本條件(括弧內數值以MPa 為單位)
附註
(1) 對於支承構件或非結構構件可使用板厚超過100mm。
(2) 除第3、4 及5 組外,第1 組及第2 組包括所有型鋼。
第3 組包括厚度超過l9mm 之角鋼,超過152kgf/m 之HP 型鋼及下列W 型鋼:
W36×230 至300(單位:深度mm,重量kgf/m)
W33×200 至240W14×142 至211W12×120 至190第4 組包括下列W 型鋼:W14x219 至550第5 組包括下列W 型鋼:W14x605 至730對於第1 及第2 組之細節見ASTM A6.
(3) 除規定之衝擊韌性及可銲性需求外,ASTM 規格與AASHTO 規格相同。符合AASHTO 需求之鋼材可用於銲接橋梁。
(4) 淬火及回火之合金結構型鋼與無縫機械鋼管之所有機械與化學性質能符合ASTM A709100/100W 級之需求者,除其規定最大拉力強度,用於結構型鋼時可為9,800kgf/cm2
965.3MPa,用於無縫機械鋼管時可為10,150kgf/cm2 999.7MPa 外,可視同ASTM A709100/100W 級之鋼材。
(5) M270 36 級與A709 36 級相當於M183 與A36。
M270 50 級與A709 50 級相當於M223 50 級與A572 50 級。
M270 50W 級與A709 50W 級相當於M222 與A588。
M270 70W 級與A709 70W 級相當於A852。
M270 100/100W 級與A709 100/100W 級相當於M244 與A514。
(6) 應審慎使用高降伏強度之鋼材。
(7) 以 AASHTO M270 HPS70W 級取代AASHTO M270 70W 級,此目的為推動使用高性能鋼材取代傳統橋梁鋼材,因其材料特性之提升。AASHTO M270 70W 級在業主同意情況下仍可使用。
| 鋼 類 | 結構鋼 kgf/cm2 | 高強度低合金鋼 kgf/cm2 | 淬火及回火低 合金鋼(7) kgf/cm2 | 高降伏強度 淬火及回火合金鋼(6) kgf/cm2 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| AASHTO 規格(3)(5) | M270 36 級 | M270 50 | 級M270 50W | 級M270 70W 級 & HPS70W | M270 100/100W 級(4) | |
| ASTM 相當規格(3) (5) | A709 36 級 | A709 50 | 級A709 50W | 級A709 70W 級 & HPS70W | A709 100/100W 級(4) | |
| 板厚(mm) (1) | 100 及 以下 | 100 及以下 | 100 及以下 | 100 及以下 | 64 及以下 | 大於64 至100 |
| 型鋼(2) | 各組(1) | 各組 | 各組 | 不適用 | 不適用 | 不適用 |
| 最小拉力強度Fu | 4060 | 4550 | 4900 | 6300 | 7700 | 7000 |
| (399.9) | (448.2) | (482.6) | (620.6) | (758.4) | (689.5) | |
| 最小降伏點或最小降伏 | 2520 | 3500 | 3500 | 4900 | 7000 | 6300 |
| 強度Fy | (248.2) | (344.8) | (344.8) | (482.6) | (344.8) | (620.6) |
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表9.2 樞承、滾承及可搖動支承鋼棒及鍛造鋼材基本條件(括弧內數值以MPa 為單位;伸脹滾承之直徑不得小於100mm)
5. 鑄鋼品、韌性鑄鐵品、可鍛鑄鐵品及鑄鐵品
(1) 鑄鋼品及韌性鑄鐵品公路橋梁用之鑄鋼規格應符合AASHTO Ml92(ASTM A486),一般用低或中強度碳鋼鑄鋼品規格AASHTO M103 (ASTM A27),及一般用防蝕鉻鐵合金(corrosion-resistant iron-chromium)、鉻鎳鐵或鎳合金(nickel based alloy)之鑄鋼品 AASHTO M163 (ASTM A 743) 及 ASTM A536 韌性鑄鐵品。
(2) 可鍛鑄鐵品應符合ASTM A47 35018級(最小降伏應力為2450kgf/cm2)規定之。
(3) 鑄鐵品應符合灰鐵鑄鐵品規格 AASHTO M105 (ASTM A48) 30 級之規定。
6. 青銅或銅合金青銅鑄品應符合AASHTO M107 (ASTM B22) 銅合金913或911之規定,銅合金板應符合AASHTO M108 (ASTM Bl00)之規定。
¶ 9.1.3 重複載重及衝擊韌性之規定
1. 容許疲勞應力構材及聯結物承受反復變化或正反方向之應力,設計時最大應力不得超出9.1.2與9.2.2節2.項所規定之基本容許應力;依表9.4所示之材料適當分類及位置與圖9.1所示實例,其實際應力差值不得超出表9.3所定之容許疲勞應力差值。構材全長度設有剪力連接器且滿足9.2.9節4.項規定者,可假設混凝土板在正彎矩及負彎矩皆完全
| AASHTO 規格尺寸限制 | M-169 直徑100mm 或以下 | M-102 至直徑500 mm | M-102 至直徑500 mm | M-102 至直徑250 mm | M-102 至直徑500 mm | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM 規格分類或等級 | A-108 1016 至 1030 | A-668 C 類 | A-668 D 類 | A-668 F 類 | A-668* G 類 | |
| 最小降伏點kgf/cm2 | Fy | 2520** | 2310 | 2630 | 3500 | 3500 |
| (248.2) | (227.5) | (258.6) | (344.7) | (344.7) |
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186有效以計算其應力差值。
對於不作表面處理之耐候鋼(規格A709),不論其級數為何,其容許疲勞應力差值依表9.3應力分類A'所示。其設計及細節應依循 FHWA Technical Advisory onUncoated Weathering Steel in Structure, dated October 3, 1989。
承受拉力之主要承載構件可視為「非贅餘載重途徑結構物 (non redundant loadpath structures)」,設計時應依照表9.3「非贅餘載重途徑結構物」之容許應力差值規定。
應力差值,乃最大應力與最小應力之代數差。拉應力之符號應與壓應力相反。
表9.4中,〝T〞表示僅有拉應力範圍,"Rev."表示應力範圍在一次應力循環中包括有拉應力與壓應力。
表9.3 容許疲勞應力差值kgf/cm2(括弧內數值以MPa 為單位)
| 反復次數 應力分類 見表 9.4 | 100,000次 | 500,000次 | 2,000,000次 | 2,000,000次以上 |
|---|---|---|---|---|
| A | 4410(434.4) | 2590(255.1) | 1680(165.5) | 1680(165.5) |
| A' | 3430**(337.9) | 2030**(200.0) | 1260**(124.1) | 1120**(110.3) |
| B | 3430(337.9) | 2030(200.0) | 1260(124.1) | 1120(110.3) |
| B' | 2730(268.9) | 1610(158.6) | 1015(100.0) | 840(82.7) |
| C | 2485(244.8) | 1470(144.8) | 910(89.6) | 700(69.0) 840*(82.7) |
| D | 1960(193.1) | 1120(110.3) | 700(69.0) | 490(48.3) |
| E | 1540(151.7) | 910(89.6) | 560(55.2) | 315(31.0) |
| E' | 1120(110.3) | 643(63.1) | 410(40.0) | 180(18.0) |
| F | 1050(103.4) | 840(82.7) | 630(62.1) | 560(55.2) |
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187非贅餘載重途徑結構物(2)
* 用於銲接於大梁腹板或翼板之橫向加勁材。
** 用於A709所有級數之不作表面處理耐候鋼,其設計應依循 FHWA Technical Advisory onUncoated Weathering Steel in Structure, dated October 3, 1989。
***部分銲長之蓋板不可使用於翼板厚度大於20mm之非贅餘載重途徑結構物。
附 註:(1) 結構型式有多種載重傳遞途徑,當構材中一個構件破壞時,不致引起結構體崩塌。
例如並排簡支梁或由多根眼桿組成之桁架構材。
(2) 結構型式只有單一載重途徑,當一個構件破壞時導致結構體崩塌。例如單一或兩根梁橋之翼板與腹板、主要單件之桁架構材、吊索座板、單或雙柱排架之帽梁等。
| 反復次數 應力分類 見表 9.4 | 100,000次 | 500,000次 | 2,000,000次 | 2,000,000次以上 |
|---|---|---|---|---|
| A | 3500(344.8) | 2030(200.0) | 1680(165.5) | 1680(165.5) |
| A' | 2730**(268.9) | 1610**(158.6) | 1120**(110.3) | 1120**(110.3) |
| B | 2730(268.9) | 1610(158.6) | 1120(110.3) | 1120(110.3) |
| B' | 2170(213.8) | 1260(124.1) | 770(75.8) | 770(75.8) |
| C | 1960(193.1) | 1120(110.3) | 700(68.0) 840*(82.7) | 630(62.1) 770*(75.8) |
| D | 1540(151.7) | 910(89.6) | 560(55.2) | 350(34.5) |
| E | 1190*** (11.7) | 700*** (69.0) | 420*** (41.4) | 161*** (15.9) |
| E' | 840(82.7) | 490(48.3) | 280(27.6) | 90(8.9) |
| F | 840(82.7) | 630(62.1) | 490(48.3) | 420(41.4) |
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188表9.4 應力分類
| 一般條件 | 情 況 | 應 力 種 類 | 應力分類 (見表9.3) | 實例 (見圖9.1) |
|---|---|---|---|---|
| 素材(plain material) 組合構材 開槽銲 開槽銲之附屬 構件-應力方 | 滾軋面或表面潔淨之母材具有ANSI 1000 或以 下粗糙度之焰切邊。 以連續全滲透開槽銲(去除背墊板)或以平行於 應力方向連續填角銲所組成無附屬構件之構 材,組合鋼板或型鋼之母材與銲接材料。 以連續全滲透開槽銲(未去除背墊板)或以平行 於應力方向連續部份滲透開槽銲所組成無附屬 構件之構材,組合鋼板或型鋼之母材與銲接材 料。 銲接於大梁腹板或翼板上之橫向加勁材趾部之 計得彎曲應力。 部份銲接蓋板端處之母材,該蓋板端部為採用 摩阻型高強度螺栓接合者。 部份銲接蓋板端處之母材,該蓋板寬度較翼板 為窄,且端部為方形或漸變形,銲接或無銲接 者;或蓋板寬度較翼板為寬且端部有銲接者: (a)翼板厚度≦20mm (b)翼板厚度>20mm 部份銲接蓋板端處之母材,該蓋板寬度較翼板 為寬且端部無銲接者。 具相同斷面之熱軋或銲接組合構材用全滲透開 槽銲續接時,其接頭處或其附近之母材及銲接 材料,惟銲道應沿應力方向磨平,且銲接品質 須經非破壞檢驗評定。 寬度以610mm 半徑漸變之全滲透開槽銲續接, 其接頭處或其附近之母材及銲接材料,惟銲道 應沿應力方向磨平,且銲接品質須經非破壞檢 驗評定。 寬度或厚度漸變之全滲透開槽銲接頭處或其附 近之母材及銲接材料,銲道在應力方向須以不 大於1:21 之坡度磨平,銲接品質並須經非破 2 壞檢驗評定者: (a)母材材質為AASHTO M270 100/100W 級 (ASTM A709) (b)母材為其他材質者 全滲透開槽銲接頭處或其附近之母材或銲接材 料,以相同斷面或用不大於1:21 之坡度續接, 2 惟銲冠不磨平,銲接品質應經非破壞檢驗評定。 以全部或部份滲透開槽銲之附屬構件附近之母 材,其銲長L 小於50mm 者。 | T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. | A B B' C B E E' E' B B B' B C C | 1,2 3,4,5,7 3,4,5,7 6 22 7 7 7 8,10 13 11,12 11,12 8,10,11 12 6,15 |
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189
| 一般條件 | 情 況 | 應 力 種 類 | 應力分類 (見表9.3) | 實例 (見圖9.1) |
|---|---|---|---|---|
| 向平行銲道 開槽銲之附屬 構件-應力方 向垂直銲道 (1) 填角銲接頭 填角銲之附屬 構件-應力方 向平行銲道 (1)(3) | 以全部或部份滲透開槽銲之附屬構件附近之母 材,其銲長L 介於50mm 及12 倍板厚之間,但 不得大於100mm 者。 以全部或部份滲透開槽銲之附屬構件附近之母 材,其銲長L 大於12 倍板厚或100mm 者: (a)附屬構件板厚<25mm (b)附屬構件板厚≧25mm 漸變段半徑為 R,以全部或部份滲透開槽銲之 附屬構件附近之母材: -銲接端部有磨平者 (a)漸變半徑R≧610mm (b)610mm>漸變半徑R≧150mm (c)150mm>漸變半徑R≧50mm (d)50mm>漸變半徑R≧0mm -銲接端部未磨平者 以全滲透開槽銲之附屬構件接頭處之母材,其 漸變段半徑為 R,垂直於應力方向之銲接品質 須經非破壞檢驗評定者: -板厚相等,銲冠磨除者 (a)漸變半徑R≧610mm (b)610mm>漸變半徑R≧150mm (c)150mm>漸變半徑R≧50mm (d)50mm>漸變半徑R≧0mm -板厚相等,銲冠不磨除者 (a)漸變半徑R≧150mm (b)150mm>漸變半徑R≧50mm (c)50mm>漸變半徑R≧0mm -板厚不等,銲冠不磨除者 (a)漸變半徑R≧50mm (b)50mm>漸變半徑R≧0mm -板厚不等,銲冠磨除者 銲道垂直應力方向之填角銲接頭處之母材: (a)銲接板厚≦13mm (b)銲接板厚>13mm 不連續填角銲接頭處之母材。 填角銲喉部之剪應力。 附屬構件在應力方向銲長 L 小於 50mm 之填角 銲接頭附近或大頭剪力榫銲接處附近之母材。 附屬構件在應力方向之銲長 L 在 50mm 以上, 板厚之 12 倍以下,且小於 100mm 之填角銲接 頭處之母材。 附屬構件在應力方向之銲長L 大於板厚之12 倍 或大於100mm 之填角銲接頭處之母材: (a)銲接板厚<25mm | T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. . T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. 剪力 T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. | D E E' B C D E E B C D E C D E D E E C 見附註(2) E F C D E | 15 15 15 16 16 16 16 16 16 16 14 9 15,17 18,20 15,17 7,9,15,17 |
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附註:
(1) 載重方向垂直銲道者,不得使用部份滲透開槽銲。
(2) 載重方向垂直銲道之填角銲喉部,其容許疲勞應力差值為有效喉厚及板厚之函數:
(公式來源參見Frank and Fisher, Journal of the Structural Division , ASCE, Vol. 105, No.
ST9, Sept. 1979)
79.006.0(6/1pcrrtHSS+=此處crS 為表9.3中C類之容許疲勞應力差值。
(3) 連接板僅以橫向填角銲銲於梁翼板者不得使用。
| 一般條件 | 情 況 | 應 力 種 類 | 應力分類 (見表9.3) | 實例 (見圖9.1) |
|---|---|---|---|---|
| 填角銲之附屬 構件-應力方 向垂直銲道 (3) 機械式聯結物 之接頭 眼桿或樞板 | (b)銲接板厚≧25mm 不考慮附屬構件在應力方向之銲長,當漸變半 徑為R 時其填角銲接頭處之母材: -銲接端部磨平者 (a)漸變半徑R≧50mm (b)50mm>漸變半徑R≧0mm -銲接端部未磨平者 不考慮附屬構件在應力方向之銲長,當漸變半 徑為R 時,其填角銲接頭處之母材(銲喉之剪應 力由F 類之應力控制): -銲接端部磨平者 (a)漸變半徑R≧50mm (b) 50mm>漸變半徑R≧0mm -銲接端部未磨平者 摩阻型高強度螺栓接頭總斷面處之母材,但軸 壓接頭導致構材結合處產生載重作用面外之彎 曲者除外。 承壓型高強度螺栓接頭淨斷面處之母材。 鉚釘接頭淨斷面處之母材。 眼桿頭或樞板淨斷面處之母材。 眼桿桿身或樞板全斷面處之母材: (a)滾軋面或表面磨平者 (b)焰切邊 | T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T 或Rev. T T T | E’ D E E D E E B B D E A B | 7,9,15 16 16 16 14 16 21 21 21 23,24 23,24 23,24 |
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1919*在銲接端部後無延伸長度者圖9.1 (表9.4 實例)
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192
2. 載重循環次數設計所考慮最大應力差值之載重反復次數,應依據表9.5選用,除非有交通量、
地磅測定值、或其他具公信力之資料。對於疲勞應力檢核,得不採用大於HS20-44(MS18)之活重。
容許疲勞應力應適用於含活重或風力之各載重組合。
用於考慮風力與靜重組合時,除非結構物另有考慮不同之反復次數者,其應力差值之反復次數應為100,000次。
表9.5 應力反復次數承載主載重(縱向)之構材承受輪重之橫向構材及細部附 註:(1) 縱向(橋軸方向)構材亦應以貨車載重核算之。
(2) 將一輛貨車置於橋上時,構材產生「超過二百萬次」之應力反復次數亦應核算。大梁所承受之輪重分擔係數可自4.l節2.項中之一個車道載重時查得。對單一貨車載重情況,大梁腹板之剪力不得大於0.58FyDtwC。
| 道 路 型 式 | 類 別 | 單向平均 每天貨車量 (次) | 貨 車 載 重 (次) | 車 道 載 重(1) (次) |
|---|---|---|---|---|
| 高速公路,快速公路, 主要公路及街道 | I | 2,500或以上 | 2,000,000(2) | 500,000 |
| 高速公路,快速公路, 主要公路及街道 | II | 小於 2,500 | 500,000 | 100,000 |
| 不屬於I或II之其他 公路及街道 | III | ....... | 100,000 | 100,000 |
| 道 路 型 式 | 類 別 | 單向平均 每天貨車量 (次) | 貨 車 載 重 (次) |
|---|---|---|---|
| 高速公路,快速公路, 主要公路及街道 | I | 2,500或以上 | 大於2,000,000(2) |
| 高速公路,快速公路, 主要公路及街道 | II | 小於 2,500 | 2,000,000 |
| 其他公路及街道 | III | ....... | 500,000 |
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3. 沙丕V形缺口(Charpy V-Notch)之衝擊需求傳遞主載重之拉力構材必須符合材料規範內所述衝擊性能之補充需求。衝擊需求因鋼材類別,建造型式,銲接或機械聯結物及結構物可能承受之最小平均使用溫度而異。各種溫度區域級別列如表9.6種溫度區域級別需要有衝擊性能之構材必須明訂於設計圖上,其適用之溫度區域級別應明訂於購料合約文件。
4. 剪力屬於表9.5類別I之橋梁縱向構材,將一輛貨車置於橋上時,應檢核「超過二百萬次」之應力反復次數,此時大梁之總剪力不得大於CDtFwy58.0。常數C乃挫屈剪應力及抗剪降伏應力之比值,其定義可參見9.2.4或9.3.7節。
¶ 9.1.4 跨徑之有效長度
計算應力時,跨徑之有效長度應假定為支承或與其他支點間之中心距離。
¶ 9.1.5 深度比
梁(含大梁)之深度與跨徑之比,應不小於1/25為宜。
合成梁之大梁總深度(混凝土橋面板加鋼梁深度)與其跨徑之比應不小於1/25,合成梁中之鋼梁深度與其跨徑之比,應不小於1/30為宜。
桁架之深度與跨徑之比,應不小於1/10為宜。
連續梁之深度比,其跨徑可視為靜重所產生反曲點間之距離。
上列有關梁橋之規定,如設計者能用公認之理論加以檢討者得不在此限。
¶ 9.1.6 構材長度之限制
主要受壓構材,或構材之主要應力來自靜重、活重或兩者兼有者,其細長比(即有效未支撐間距與其迴轉半徑之比)KL/r,不得超過120。次要受壓構材,或構材之主要目的係
| 最小使用溫度 | 溫度區域級別 |
|---|---|
| -18℃及以上 | 1 |
| -19℃至-34℃ | 2 |
| -35℃至-51℃ | 3 |
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194用作支撐以抵抗側向或縱向力者,或用以支撐或減小其他主或次要構材之未支撐間距者,其細長比不得超過140。
在決定迴轉半徑r時,為符合達到使用細長比KL/r之限制,可將構材任何部份之面積省略不計,但使用省略部份面積後之斷面與使用全斷面各依其KL/r所求得之構材強度,兩者均應等於或大於該構材應承受之總力。
有孔蓋板之受力構材計算其迴轉半徑及有效面積時,應取孔寬最大處之橫斷面。若相對兩蓋板之穿孔錯開時,則計算該構材之橫斷面仍應將此項穿孔視作在同一橫斷面內。
實際未支撐間距L,應假定如下:
半穿式桁架之上弦,應為9.2.5節11.項所規定橫向支撐之節點間間距;其他主構材,則應為節點間、支撐點中心間或端部接頭中心間之間距;次要構材,則應為此構材端部接頭間之中心間距或支撐點之中心間距。
除拉桿、眼桿、鋼索及鋼板外之受拉構材,主構材之未支撐間距與迴轉半徑之比不得超過200,支撐構材不得超過240,承受主構材正負相反應力者不得超過140。
¶ 9.1.7 撓度
此處所稱「撓度」係指依計算構材應力時之假設載重計算所得之撓度。
簡支或連續鋼梁之設計,以使活重加衝擊力所產生之撓度不超出跨徑之1/800為宜,但市區內附有人行道之橋梁則以不超出1/1000為宜,對於撓度檢核,不需採用大於HS20-44(MS18)之活重。
懸臂梁由活重加衝擊力所產生之撓度,以不超出懸臂長度之1/300為宜,但附有人行道者以不超出1/375為宜。
有橫撐或橫隔梁之鋼橋,且其橫撐與隔梁有充份深度與強度,能保證使載重作橫向分佈者,則其撓度可照H或HS(M或MS)標準載重計算之,並視所有鋼梁或縱梁(stringers)同時作用且具相等之撓度。
計算梁之撓度時,其慣性矩應以總斷面積計算。若梁為合成結構之一部分時,其使用活重可視為作用於合成斷面。
計算桁架之撓度時應以桁架上每一構材之總斷面計算。若用有孔蓋板時,其有效面積應為其淨體積除以孔與孔之中心間距。
有關梁系橋之上列規定,如設計者能用公認之理論加以檢討其撓度時(可參考AISC
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195〝Bulletin No.19,Criteria for the Deflection of Steel Bridges 〞),得不在此限。
¶ 9.1.8 鋼材之最小厚度
結構鋼材(包括支撐、橫構架及各種連接板等)除軋型鋼之腹板,鋼橋面板之閉合肋條、
填板及欄杆外,其厚度不得小於8mm。軋型鋼梁或槽型鋼之腹板厚度不得小於6mm,鋼橋面板之閉合肋條之厚度不得小於5mm。
鋼料曝露於嚴重腐蝕影響之處,除依規定做防蝕保護外,其厚度應酌量增加。
本規範對於填板、受壓構材之某些部分、及連接板等之厚度另有規定,應依下列相關章節為準。
對加勁材及角鋼之突出腳等,參閱9.1.10節。
對加勁材及其他鋼板,參閱「板梁」一節。
對受壓構材,參閱「桁架」一節。
¶ 9.1.9 受拉角鋼及T型鋼之有效斷面積
單角鋼受拉構材、T型鋼受拉構材、或兩個角鋼在連接板同一側背對背相接之雙角鋼受拉構材,其有效斷面積均應為連接部份之角肢或翼板之淨斷面積加其突出肢面積之一半。
若兩個角鋼或T型鋼受拉構材,以角鋼或T型鋼之翼板背與背分別連接在連接板之兩側者,其全淨斷面積均為有效。
當角鋼與分離之連接板結合,如雙腰桁架,角鋼由緊靠連接板之連繫板(stay-plate)結合,或另用其他有效辦法加固者,角鋼之全淨斷面積均為有效。若角鋼不用上法連接者,則僅其80%之淨斷面可視為有效。
若加接角鋼(lug angles)連結之聯結物數量超過由應力計算所需之數量至少三分之一時,則該角鋼之傳遞應力可認為有效。
¶ 9.1.10 角鋼之突出腳
受壓角鋼之突出腳寬度(用鋼板加勁者除外),不得超過下列規定:
用於主構材承受軸向應力者:厚度之12倍。
用於支撐及其他次要構材者:厚度之16倍。
其他限制參閱9.2.5 節14.項。
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¶ 9.1.11 膨脹與收縮
所有橋梁應在設計時考慮能抵抗溫度應力,或對於溫度變化所產生之移動應予以適當處置,因活重應力所產生之跨徑變化亦應計入。跨徑90m以上之橋梁,其橋面應能容許膨脹及收縮,膨脹端須防止發生橫向移動。
¶ 9.1.12 撓曲構材
除於「強度設計法」使用結實斷面時須依照9.3.7節1.項、9.3.10節1.項與9.3.11節1.項規定外,撓曲構材應使用彈性斷面模數設計。在計算受拉翼板有開孔之撓曲構材斷面強度時,應依據公式(9-4g)取有效翼板面積Ae計算彈性斷面性質。開孔直徑應依據表9.7計算,在「強度設計法」中,受拉翼板有開孔之結實斷面強度不得大於起始降伏彎矩容量。
¶ 9.1.13 蓋板
軋型鋼梁上之蓋板長度,不得小於(2d+0.915)公尺,其中d為梁之深度,以公尺為單位。
鋼梁翼板上所附加之單塊蓋板,其厚度不得大於翼板厚度之2倍,所有蓋板之總厚亦不得大於翼板厚度之21 倍。
蓋板之厚度與寬度可依照9.1.16節需求設置漸變段,用不同厚度或寬度之鋼板予以對銲銲接,此類蓋板應在銲接於翼板前先行組合銲接,並加以磨平。蓋板可以較翼板寬度稍寬或稍窄。蓋板寬度大於翼板寬度時必須有橫向端銲,該端銲可以回繞翼板端部停銲於過翼板趾部一小段。
部份銲接蓋板之長度應自理論終端延伸一定距離(terminal distance),或延伸至一斷面,該斷面處之梁翼應力差值等於「填角銲接頭部份或其附近之母材」之容許疲勞應力差值,並採用其中較大者。蓋板之理論終端若採用「容許應力設計法」時,乃大梁無蓋板時之翼板應力等於不考慮疲勞時之翼板容許使用載重應力處。若採用「強度設計法」,則蓋板之理論終端為大梁無蓋板時之翼板強度等於不考慮疲勞時之設計載重所需強度處。所謂一定距離,乃蓋板端部不銲接時,為其標稱寬度之兩倍,端部銲接時,為其標稱寬度之121倍。漸變型蓋板之端部寬度不得小於76mm。於一定距離內連接蓋板與翼板之銲道,必須連續且有足夠尺寸以傳遞不小於蓋板在其理論端處所計得之總應力。所有蓋板與翼板之銲接均應連續並不得小於9.1.22節2.項所規定之填角銲最小尺寸。
「非贅餘載重途徑結構」承受反復載重導致構材產生拉力或相反應力時,厚度超過
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19720mm之翼板不得採用部份銲接蓋板。
於蓋板終端以螺栓部份接合之蓋板長度,應自理論終端延伸相當於螺栓接合部份長度之一定距離(terminal distance),或延伸至一斷面,該斷面處之梁翼應力範圍等於「採摩阻型(slip-critical)高強度螺栓(表9.4)之部份銲接蓋板終端部份母材」之容許疲勞應力差值。於蓋板終端以螺栓接合之梁應依循下列之製造程序:鑽孔、清除密接表面、安裝螺栓、銲接。
以螺栓接合之蓋板,其理論終端與以銲接接合之蓋板相同。連接蓋板與翼板之摩阻型螺栓數目應足以提供於蓋板理論終端處所計得之載重。接合螺栓之滑動阻力若採「容許應力設計法」,可依9.2.2節3.項之規定求得;若採「強度設計法」,則依9.3.19節1.項之規定求得。
連接蓋板與梁翼之縱向銲接應為連續且於第一排螺栓前之一個螺栓間距處停止。
¶ 9.1.14 拱度
大梁應加預拱以抵消靜重撓度。並須符合縱斷面坡度所需之豎曲度。
¶ 9.1.15 熱彎軋型梁及銲接板梁
1. 範圍本節適用於熱軋型梁及銲接I型板梁用熱彎以獲得水平曲度者。除HPS70W外,鋼材規定標稱降伏應力大於3,500kgf/cm2者,不得使用熱彎。
2. 最小曲率半徑熱彎梁沿腹板中心線之水平曲率半徑不得小於45m,且全長中所有斷面之曲率半徑不得小於下列二公式中計得之較大者:
wy t
bDR117=wtbD162.1(9-1)
527300φFbR =69.
51φ
Fb(9-2)
式中,yF :大梁腹板鋼材之規定標稱降伏應力,kgf/cm2 MPa。
φ :總橫斷面積與兩翼板斷面積之比。
b:最寬翼板之寬度,cm(m)。
D :兩翼板間之淨距離,cm(m)。
R:半徑,cm(m)。
除上述需求外,當翼板厚度超出75mm,或翼板寬度超出760mm時,其曲率半
| 1.162bD | |
|---|---|
| F φt y w | |
| (m) | 。 | |
|---|---|---|
| cm | (m) | |
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徑不得小於305m。
3. 拱度為補償熱彎大梁在使用時可能因其殘留應力之消散致拱度減少,大梁全長L中,任一斷面上之拱度△,以cm(m)為單位須等於:
)
(RMMDLΔ+ΔΔΔ=Δ(9-3)
305(02.0Δ2RFLyR−=(9-4)
△R=0,當R>305m式中,△DL 為在長度L 中任何一點之拱度,以cm(m)為單位。該拱度以通常方式計算,用以抵消靜重或其他特定載重所產生之撓度。
△M 為在長度L 中△DL 之最大值,cm(m)。
E :彈性模數,kgf/cm2 MPa。
Fy :大梁翼板之標稱降伏應力,kgf/cm2 MPa。
Y0 :中立軸至最外緣之距離,cm(m)。(不對稱斷面用最大距離)。
R :曲率半徑,以cm(m)計。
L :簡支單跨徑之長度、或簡支端至靜重反曲點之距離、或為連續跨徑上靜重反曲點間之距離,cm(m)。
橋墩附近之靜重反曲點間之拱度消失量很小,可以忽略不計。
註:在橋梁施工中產生一部份拱度之消失,歸因於施工之載重,全部拱度消失,將在負擔使用載重數月後完成。因此,在橋梁縱坡度內應含有一部份增加之拱度(約計50%)。此項性質之拱度消失量(通常並不大)在直線大小梁上亦會發生,那是眾所周知的。
¶ 9.1.16 續接
1. 通則
(1) 設計強度續接可使用高強度螺栓或銲接。除本節其他規定外,一般而言,不論拉力、壓力、彎矩或剪力之續接,採用「容許應力設計法」或「強度設計法」
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199設計應取不小於續接點之需求設計強度與設計構材強度之平均值,且不得小於設計構材強度之75%。撓曲構材之螺栓續接須滿足9.1.16節2.項之需求;受壓構材之螺栓續接須滿足9.1.16節3.項之需求;受拉構材之螺栓續接須滿足
9.1.16節4.項之需求;銲接續接須滿足9.1.16節4.項之需求。若續接處斷面有變化時,上述續接設計使用較小一邊之斷面。
(2) 填板對於軸向載重構材使用大於6mm以上填板之螺栓續接,包括板梁翼板續接,應加額外之聯結物以均佈分散構材總應力於構材與填板之組合斷面,填板應延伸超出續接材料並外加螺栓鎖固,或另對延伸之填板以相當數量之螺栓包含於續接中。等於或小於6mm之填板不必加以延伸發展,惟若以「強度設計法」依據9.3.19節1.項(3)以「容許應力設計法」依據表9.10之聯結物設計剪力強度須乘以以下折減係數R:
式中:
Af =被連接板之上下填板面積和Ap =被連接板或被連接板之上下續接板面積和之較小值對於設計滑動力,以「強度設計法」依據9.3.20節3.項(1)及以「容許應力設計法」依據表9.11,摩阻型(slip-critical)之連接不必因填板效應而調整。除工程師特別允許外,等於或大於6mm以上之填板不得使用多於兩片鋼板作組合。
腹板差異小於1.6mm之螺栓續接,不需設置填板。
銲接續接之填板應符合 ANSI/AASHTO/AWS D1.5 Bridge Welding Code之規定。
(3) 翼板續接板之設計力對於使用內外續接板之翼板,當連接處內外續接板兩者面積差不超過10%時,翼板設計力可假設由內外續接板平分;當內外續接板兩者面積差超過10%時,連接處每續接板之設計力應將翼板設計力依內外續接板面積比率分擔,在此情況下,連接處之剪力強度應檢核計算續接板單剪(single shear plane)之最
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200大剪力強度。不論如何,翼板以內外續接板連接,使用高強度螺栓之抗滑剪力強度皆應取兩滑動面平分翼板設計力加以檢核。
(4) 桁架弦桿及柱桁架弦材及柱材之續接處應儘可能接近節點,通常設置於較小應力發生之側。鋼板,角鋼及其他續接物之配置應使能充分抵抗續接構材之軸向力及力矩兩者所產生之應力。
2. 撓曲構材
(1) 通則連續跨徑橋之續接,應儘量設置於靜載重反曲點或其附近為宜。
翼板及腹板之續接,其接頭每邊應至少使用兩行以上之螺栓。
過大孔或槽型孔不得使用於螺栓接頭中之構材或續接板。
翼板及腹板使用高強度螺栓續接設計時,應考量在鋼構架設及澆鑄或安置橋面板過程中不致發生滑動。
在「強度設計法」中,續接處之結實斷面強度不得大於依據9.1.12節規定,考慮有開孔受拉翼板計算得之起始降伏彎矩容量。
在反復應力區之翼板及腹板續接,其正彎曲及負彎曲皆應加檢核。
以螺栓作角鋼翼板之續接應包含兩個角鋼,在撓曲構材每側各一。
(2) 翼板續接
a.
在「強度設計法」中,控制翼板(controlling flange)之續接板應至少以設計力Pcu設計之,控制翼板應取續接處較小斷面的上翼板或下翼板,該翼板在因數載重條件下,板厚中央(mid-thickness)的彈性彎曲應力與其最大強度之比須為最大者。Pcu應取為設計應力Fcu乘以續接處兩邊之較小有效翼板面積Ae,Ae依9.1.16節2.項(2)節定義,Fcu定義如下:
/Fcu≥+=(9-4b)
式中α = 1.0 除非在受壓翼板處斷面之Mu 小於My 則可使用較小值(Mu/My)
Mu = 受正負彎曲續接處斷面之最大彎曲強度,此彎曲對所考量翼板在因數載重條件下,在其厚度中央(mid-thickness)產生最大壓應力
| ( | f /R cu | +αF ) yf |
|---|
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My = 用以計算Mu之續接處斷面起始降伏之彎矩容量,對合成斷面而言,My應依9.3.9節3.項計算,對混合斷面而言,My應依9.3.14節計算
= 續接處之控制翼板在因數載重條件下,其厚度中央(mid-thickness)
之彈性彎曲應力R = 混合大梁依據9.3.15 節2.項之折減係數;當fcu 小於或等於Fyw 時,R 應取為1.0,其中Fyw 為腹板之規定最小降伏強度;對均質梁而言,R 一律取為1.0。
Fyf = 翼板之規定最小降伏強度。
非控制翼板(noncontrolling flange)應至少以設計力Pncu設計之,Pncu應取為設計應力Fncu乘以續接處兩邊之較小有效翼板面積Ae,Fncu定義如下:
()
yfncuFRfRα75.0/Fncu≥=(9-4c)
式中Rcu=控制翼板其Fcu/ fcu 之絕對值fncu=非控制翼板在續接處,其板厚中央(mid-thickness)與fcf 同時發生之彎曲應力在計算fcu、fncu、 Mu、 My及R時,應依9.1.12節之規定考慮受拉翼板之開孔。翼板以內外續接板連接者,翼板之設計力應依9.1.16節1.項(3)之規定由內外續接板及其連接物共同分擔。每一續接板之有效面積Ae應足以分擔計算設計力不致發生降伏,有效面積Ae應依據9.1.16節2.項(2)定義。
對於接頭處上下翼板之續接,依據9.3.19節1.項(3)計算藉由螺栓剪力及螺栓孔承壓力發展之強度,至少應足以承受翼板設計力。需要使用填板者,亦應滿足9.1.16節1.項(2)之需求。
b. 在「強度設計法」中,上下翼板續接以高強度螺栓連接者,至少應可承受超載設計力Pfo,不致發生滑動。對於所考慮翼板,Pfo值計算如下:
goARf /Pfo =(9-4d)
式中fo = 在續接點對所考慮翼板較小斷面者受D+βL (L+I)載重所產生最大彎曲應力
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R = 混合大梁依據9.3.15 節2.項之折減係數;當fo 小於或等於Fyw 時,R 應取為1.0,其中Fyw 為腹板之規定最小降伏強度;對均質梁而言,R 一律取為1.0Ag = 續接兩邊翼板全斷面積較小者fo 及R 應取構材全斷面積計算,接頭之抗滑動強度應依公式(9-172)計算
c.
在「容許應力設計法」中,控制翼板(controlling flange)之續接板至少應以設計力Pcf設計之,控制翼板應取續接處上翼板或下翼板較小斷面者,其翼板在其厚度中央(mid-thickness)之彈性彎曲應力與其容許應力比較,佔有最大比率。Pcf 應取為設計應力Fcf 乘以續接處兩邊之較小有效翼板面積Ae,Ae依9.1.16節2.項(2)定義,Fcf定義如下:
/≥+=(9-4e)
式中fcf = 控制翼板在續接處,其厚度中央(mid-thickness)之最大彈性彎曲應力Fb = 在續接點對所考慮翼板之容許彎曲應力R = 混合大梁依據9.2.11 節2.項(1)之折減係數;當fcf 小於或等於腹板之容許彎曲應力時,R 應取為1.0;對均質梁而言,R 一律取為1.0非控制翼板(noncontrolling flange)之續接板至少應以設計力Pncf設計之,Pncf應取為設計應力Fncf乘以續接處兩邊之較小有效翼板面積Ae,Fncf定義如下:
()
bncfFRfR75.0/Fncf≥=(9-4f)
式中Rcf = 控制翼板其Fcf/ fcf 之絕對值fncf = 續接處之非控制翼板在其厚度中央(mid-thickness)之彎曲,與fcf 同時發生在計算Fcf、fncf、 R時,應依9.1.12節之規定考慮受拉翼板之開孔。翼板以內外續接板連接者,翼板之設計力應依9.1.16節1.項(3)之規定由內外續接板及其連接物共同分擔。每一續接板之有效面積Ae應足以分擔計算設
| ( | f /R cf | ) +F b |
|---|
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203計力不致超出容許彎曲應力,有效面積Ae應依據9.1.16節2.項(2)定義。對於接頭處上下翼板之續接,依據表9.10計得藉由螺栓剪力及螺栓孔承壓力發展之強度,至少應足以承受翼板設計力。需要使用填板者,亦應滿足
9.1.16節1.項(2)之需求。高強度螺栓接頭至少亦應足以承受在D+(L+I)載重條件下,對所考慮續接處較小斷面計得翼板厚度中央最大彈性彎曲應力乘以續接兩邊較小翼板全斷面積所得力量而不致發生滑動,接頭之抗滑動強度應依據9.2.2節3.項(3)規定。
d. 在檢核翼板續接強度上,對於翼板及個別續接板應使用有效面積Ae如下:
對於翼板及個別續接板受張力者:
式中Wn = 依據9.2.5 節13.項計算翼板或續接板之最小淨寬Ag = 翼板或續接板全斷面積β = 0.0 用於M270 100/100W 級鋼材,或當開孔直徑大於32mm= 0.15 用於其他鋼材,或當開孔直徑不大於32mm開孔直徑應依據9.2.5節13.項計算。
對受壓力之翼板及其續接板
(3) 腹板續接一般而言,腹板續接板及其接頭應分擔剪力、在續接點因偏心剪力產生之彎矩,及部分假設由腹板分擔之彎矩*,腹板應以兩側對稱之鋼板續接;實務上,腹板續接板應儘可能延伸接近翼板間之全梁深。
*另關於結實鋼材斷面之做法,可參考Firas I. Sheikh-Ibrahim and Karl H. Frank, " TheUltimate Strength of Symmetric Beam Bolted Splices," AISC Engineering Journal, 3rdQuarter, 1998,及"The Ultimate Strength of Unsymmetric Beam Bolted Splices" ,AIAC Engineering Journal, 2nd Quarter, 2001.
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在「強度設計法」中,腹板續接板及其接頭至少應以續接處之腹板設計剪力Vwu設計之,Vwu定義如下:
對於V<0.5Vu
對於V≧0.5Vu[]2VwuVV +=(9-4j)
式中V = 因數載重下續接處腹板之最大剪力Vu = 續接處腹板之剪力強度在「強度設計法」中,腹板續接板及其接頭至少應以續接處由設計剪力偏心產生之腹板設計彎矩Mvu設計之,Mvu定義如下:
Mvu= Vwue(9-4k)
式中Vwu= 續接處之腹板設計剪力,如公式(9-4i)或(9-4j)
e = 自續接中心線至所考慮接頭一側中心點之距離在「強度設計法」中,腹板續接板及其接頭至少應足以承受續接處之腹板設計彎矩Mwu,作為假設由腹板分擔抵抗之彎矩,Mwu應作用於腹板深度中間。對於中性軸不在腹板深度中間之斷面,應加考慮一設計水平合力Hwu作用於腹板深度中間,Mwu與Hwu可計算如下:
ncuwfRRFDtM−=22wu(9-4l)
()
ncuwfRRFDtH+=2wu(9-4m)
式中Fcu = 續接處控制翼板(controlling flange)之設計應力,如公式(9-4b),拉力為正,壓力為負R = 混合大梁依據9.3.15 節2.項之折減係數;當fcu 小於或等於Fyw 時,R 應取為1.0,其中Fyw 為腹板之規定最小降伏強度;對均質梁而言,R 一律取為1.0
| cu cu ncu |
|---|
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Rcu=控制翼板其 Fcu/ fcu 之絕對值fncu= 續接處之非控制翼板在因數載重條件下,其厚度中央(mid-thickness)
之彎曲應力,與fcu 同時發生(拉力為正,壓力為負)
在「強度設計法」中,腹板續接板及其接頭至少應足以承受由Vwu、Mvu、
Mwu及Hwu組合之控制力。接頭設計須考慮偏心載重,依據9.3.19節1.項(3)計算藉由螺栓剪力及螺栓孔承壓力發展之強度應足以承受偏心載重設計力。此外,最低條件下,接頭受偏心載重時,腹板以高強度螺栓續接應在下列最具控制性之組合(most critical combination)條件下不致發生滑動:(1)超載設計剪力Vwo(2)超載剪力偏心作用所產生設計彎矩Mvo(3) 超載設計彎矩Mwo,作用於腹板深度中間假設由腹板分擔抵抗之彎矩(4)對於中性軸不在腹板深度中間之斷面,應另加考慮超載下之水平設計合力Hwo作用於腹板深度中間,如下:
式中Vo=受D+βL (L+I)載重,在續接點腹板所產生之最大產生剪力,βL 依3.23節定義
Mwo 及Hwo 可計算如下:
ofowffDtM−= 12wo(9-4p)
()
ofowffDtH+=2wo(9-4q)
式中fo = 在續接點對所考慮較小斷面者受D+βL (L+I)載重所產生翼板厚度中央最大彎曲應力(拉力為正,壓力為負)
fof = 所考慮較較小斷面另一翼板受D+βL (L+I)載重所產生翼板厚度中央之彎曲應力,與所考慮翼板之fo 同時發生(拉力為正,壓力為負)
fo及fof應以構件全斷面計算。受偏心載重接頭之最大合成力不得超過以公式(9-172)取Nb=1.0計得之抗滑動強度。
在「容許應力設計法」中,腹板續接板及其接頭至少應以續接處腹板之
| o of |
|---|
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設計剪應力Fw設計之,Fw定義如下:
對於fv<0.5Fv
對於fv≧0.5 Fv()
2wvvFfF+=(9-4s)
式中fv = 續接處腹板之最大剪應力Fv = 續接處腹板之容許剪應力在「容許應力設計法」中,腹板續接板及其接頭至少應以續接處由設計剪力偏心產生之腹板設計彎矩Mv設計之,Mv定義如下:
Mv= FwDtwe(9-4t)
式中Fw = 續接處腹板之最大剪應力,依(9-4r)或(9-4s)定義D = 腹板深度tw = 腹板厚度在「容許應力設計法」中,腹板續接板及其接頭至少應足以承受續接處之腹板設計彎矩Mw,作為假設由腹板分擔抵抗之彎矩,Mw應作用於腹板深度中間。對於中性軸不在腹板深度中間之斷面,應另加考慮一設計水平合力Hw作用於腹板深度中間,Mw與Hw可計算如下:
2w(9-4u)
()
ncfwfRRFDtH+=2w(9-4v)
式中Fcf = 續接處控制翼板(controlling flange)之設計應力,如公式(9-4e),拉力為正,壓力為負R = 混合大梁依據9.2.11 節2.項(1)之折減係數;當Fcf 小於或等於腹板之容許彎曲應力時,R 應取為1.0;對均質梁而言,R 一律取為1.0Rcf = 控制翼板其Fcf / fcf 之絕對值
| cf cf ncf |
|---|
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fncf = 續接處之非控制翼板在其厚度中央(mid-thickness)之彎曲應力,與fcf 同時發生(拉力為正,壓力為負)
在「容許應力設計法」中,腹板續接板及其接頭至少應足以承受由FwDtw、
Mv、Mw及Hw組合之控制力。接頭設計須考慮偏心載重,依據表9.10計得藉由螺栓剪力及螺栓孔承壓力發之展強度應足以承受偏心載重設計力。此外,最低條件下,接頭受偏心載重時,續接點腹板以高強度螺栓續接應在D+(L+I)所產生剪力、彎矩、及水平力最具控制性之組合(most critical combination)條件下不致發生滑動。假設由腹板分擔之彎矩部分及水平合力應以構材全斷面計算。受偏心載重接頭之最大合成力不得超過依據9.2.2節(3)取Nb=1.0計得之抗滑強度。
3. 受壓構材用螺栓續接之受壓構材如柱與弦材等,其材端應密接。在週密檢查下製作及安裝,材端磨平至完全密接之受壓構材接頭,可用續接板及高強度螺栓連接,以固定其位置,其設計應力不得小於續接斷面之較低容許設計應力之50%。以續接板及高強度螺栓連接之受壓構材強度應以全斷面計算。
4. 受拉構材之續接至少應以設計力Pu設計之,Pu等於9.1.16節1.項(1)所規定之設計強度乘以構材有效面積Ae,定義如下:
式中:
An=依據9.2.5 節13.項計算之構材淨斷面積β= 0.0 用於AASHTO M270 100/100W 級(ASTM A709 100/100W 級)鋼材,或當開孔直徑大於32mm=0.15 用於其他鋼材,或當開孔直徑不大於32mmAg=構材全斷面積開孔直徑應依據9.2.5節13.項計算。「強度設計法」依9.3.19節1.項(3)計算,「容許應力設計法」依據表9.10計算,續接藉由螺栓剪力及螺栓孔承壓力發展之強度至少應足以承受設計力。