¶ 公路橋梁設計規範-981223_本文(Final)(第 251–287 頁)
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與主要支持構材。在樞接合之桁架上,若橫梁設於下弦樞之下,則豎向桿件應充分延長至樞之下方俾與橫梁連接牢固。
3. 橫構架具有木橋面及鋼縱梁之橋梁,若縱梁長度在6m以上,縱梁間應設置中間橫構架(或隔板)。
4. 伸縮縫為容納膨脹及收縮而產生之移動,橋面應在每孔之活動端或其他需要處所設置伸縮縫。
如使用懸出板以掩蓋接縫者,應使固接於端橫梁且須儘量使橋面髒物不致積聚於橋座為宜。
5. 橫梁與縱梁之端部接合應依規定之載重設計之。橫梁與縱梁之端部接合角鋼,其加工後之厚度應不小於9mm。除特殊端橫梁之細部設計外,橫梁與縱梁之每一端部接合處應使用2根角鋼,此項角鋼之長度,在梁翼之許可範圍內應儘量加長。托架(bracket)或架形(shelf)
角鋼用於架設時支持用者,不應視為用作決定傳遞末端剪力用之聯結物數量。
端部接合之細部設計應特別注意,使工地接合時有足夠工作空間。縱梁與橫梁之端部接合最好使用強力螺栓,但使用銲接亦可。採用銲接時,應依照構材由撓度所產生之垂直力與端部彎矩設計之。
木縱梁與鋼橫梁接合時,應用架形角鋼及其加勁材以承受全部反力,架形角鋼之厚度不得小於11mm。
6. 端橫梁方形端部之桁架橋或大梁橋,橋端應設置端橫梁,至於斜橋亦以使用為宜。用於桁架橋之端橫梁,其設計以能允許在其下使用千斤頂將上部結構頂起為宜。此時其容許應力可增加50%。
端橫梁之佈置應使梁靠近橋之背牆面,有空間可施油漆。
7. 斜橋之端節間(End Panel)
斜橋如無端橫梁時,其端節間之縱梁須用尾撐(end struts)將其連接於主桁架或大梁上以保持其正確位置。端節間之側向斜撐應連接於主桁架或大梁,亦須連接於
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尾撐上,並應設置允許縱梁膨脹移動之適當設施。
8. 人行道托架之接合,應使彎曲應力能直接傳遞至橫梁。
9. 現場免拆橋面模板(Stay-in-Place Deck Forms)
(1) 混凝土橋面底板預鑄預力橋面底板用於梁、縱梁或大梁間做為永久性模板時,應符合第七章有關橋面底板之規定。
(2) 金屬現場免拆模板用於梁、縱梁或大梁間做為永久性模板時,除了支撐混凝土重量,設計還應考慮至少包含250kgf/m2之施工載重及模板自重。於施工載重作用下,模板應以彈性設計法設計之。因模板自重、混凝土及鋼筋所產生之彈性變位則不得大於下列規定:
Min(L/180,13mm),若模板跨徑L≦3mMin(L/240,19mm),若模板跨徑L>3m
9.2容許應力設計法
9.2.1 範圍容許應力設計係使用工作載重,使構材產生之應力不得超過容許應力之設計,作為結構構材設計之一種方法。
¶ 9.2.2 容許應力
1. 鋼材鋼材之容許應力依照表9.8規定辦理。
2. 銲接材料除另有規定者外,銲接金屬之降伏點及極限強度應等於或大於其母材之最小規定值,銲接金屬有效面積之容許應力如下:
對銲-與所連接之母材相同,但如連接之母材有不同降伏應力,則以低者為準。
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223填角銲-
式中,Fv=容許剪應力:
Fu=銲條等級之拉力強度。
為淬火及回火鋼材設計填角銲時,設計者可使用低於母材強度之銲條等級,但應在設計圖上註明。
塞銲-Fv=868 kgf/cm2 85.5MPa 僅用於抗剪力之容許剪應力
3. 螺栓
(1) 容許應力聯結物之容許應力詳列於表9.9、9.10及摩阻型(slip-critical)接合的容許應力詳如9.2.2節3.項(3)。
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224表9.8 結構鋼材之容許設計應力(括弧內數值以MPa 為單位)
| 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(12) kgf/cm2 | 高降伏強度 淬火及回火合金鋼(11) kgf/cm2 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AASHTO 規格(7)(10) | M270 36 | 級M270 50 | 級M270 50W | 級M270 70W 級& HPS70W | M270 100/100W 級(8) | |||
| ASTM 相當規格(7) (10) | A709 36 | 級A70950 | 級A709 50W | 級A709 70W 級& HPS70W | A709 100/100W 級(8) | |||
| 板厚(mm) (5) | 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(6) | 各組(5) | 各組 | 各組 | 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強度Fy | 2520 | 3500 | 3500 | 4900 | 7000 | 6300 | ||
| (248.2) | (344.8) | (344.8) | (482.6) | (344.8) | (620.6) | |||
| 構材無開孔之軸向拉應力 | 0.55Fy | 1400 | 1890 | 1890 | 2660 | 不 適 用 | ||
| (137.9) | (186.2) | (186.2) | (262.0) | |||||
| 構材無開孔之軸向拉應力 | 0.46Fu | 不適用 | 3542 (348.9) | 3220 (317.2) | ||||
| 構材有開孔之軸向拉應力,以 及有開孔之熱軋型鋼,熱軋型 梁,組合斷面等構材受彎曲產 生最大拉應力,應同時檢核總 斷面積及淨斷面積應力 | 總斷 面積 0.55Fy | 1400 (137.9) | 1890 (186.2) | 1890 (186.2) | 2660 (262.0) | 不適用 | ||
| 梁,組合斷面等構材受彎曲產 生最大拉應力,應同時檢核總 斷面積及淨斷面積應力 | 淨斷 面積 0.46Fu | 1869 (184.0) | 2093 (206.2) | 2254 (222.0) | 2898 (285.5) | 3542 (348.9) | 3220 (317.2) | |
| 構材總斷面之軸向壓應力,板梁加勁材。 | 1400 | 1890 | 1890 | 2660 | 3850 | 3430 | ||
| 連接板之總斷面壓應力。 0.55 Fy | (137.9) | (186.2) | (186.2) | (262.0) | (379.2) | (337.8) | ||
| 熱軋型鋼、熱軋型梁及組合斷面梁受彎曲時 總斷面之最大壓應力,當壓力翼板為: (a)全長埋藏於混凝土內有側向支撐時 0.55Fy (b)部份支撐或未支撐時 (1)(2)...... | 1400 | 1890 | 1890 | 2660 | 3850 | 3430 | ||
| 5.3 × 10 6 C ⎛ I yc ⎞ J ⎛ d ⎞ 2 F b = b ⎜⎜ ⎟⎟ .0 772 + .9 87 ⎜ ⎟ ≤ .0 S xc ⎝ l ⎠ I yc ⎝ l ⎠ Cb=1.75+1.05(M1/M2)+0.3(M1/M2)2≦2.3,其中M1 率時,M1/M2 取正號,若彎矩造成單一曲率時,M1/M2取負號。 | (137.9) | (186.2) | (186.2) | (262.0) | (379.2) | (337.8) | ||
| (b)部份支撐或未支撐時 (1)(2)...... | ||||||||
| 5.3 × 10 6 C ⎛ I yc ⎞ J ⎛ d ⎞ 2 | ||||||||
| F b = b ⎜⎜ ⎟⎟ .0 772 + .9 87 ⎜ ⎟ ≤ .0 55 F y | ||||||||
| S xc ⎝ l ⎠ I yc ⎝ l ⎠ | ||||||||
| Cb=1.75+1.05(M1/M2)+0.3(M1/M2)2≦2.3,其中M1 與M2 分別為梁中未支撐間距中端彎矩較小值與較大值;若彎矩造成逆轉曲 | ||||||||
| 率時,M1/M2 取正號,若彎矩造成單一曲率時,M1/M2取負號。 | ||||||||
| Cb=1.0,用於無支撐懸臂梁,或者當桿件中未支撐間距內有彎矩值大於等於其較大端彎矩時。 | ||||||||
| 5.3 × 10 6 C ⎛ I yc ⎞ J ⎛ d ⎞ 2 | ||||||||
| F b = b ⎜⎜ ⎟⎟ .0 772 + .9 87 ⎜ ⎟ ≤ .0 55 F y | ||||||||
| S xc ⎝ l ⎠ I yc ⎝ l ⎠ | ||||||||
| Cb=1.75+1.05(M1/M2)+0.3(M1/M2)2≦2.3,其中M1 與M2 分別為梁中未支撐間距中端彎矩較小值與較大值;若彎矩造成逆轉曲 | ||||||||
| 率時,M1/M2 取正號,若彎矩造成單一曲率時,M1/M2取負號。 | ||||||||
| Cb=1.0,用於無支撐懸臂梁,或者當桿件中未支撐間距內有彎矩值大於等於其較大端彎矩時。 | ||||||||
| F b ⎜⎜ ⎟⎟ .0 772 .9 87 ⎜ ⎟ .0 55 F y | ||||||||
| S xc ⎝ l ⎠ I yc ⎝ l ⎠ | ||||||||
| Cb=1.75+1.05(M1/M2)+0.3(M1/M2)2≦2.3,其中M1 與M2 分別為梁中未支撐間距中端彎矩較小值與較大值;若彎矩造成逆轉曲 | ||||||||
| 率時,M1/M2 取正號,若彎矩造成單一曲率時,M1/M2取負號。 | ||||||||
| Cb=1.0,用於無支撐懸臂梁,或者當桿件中未支撐間距內有彎矩值大於等於其較大端彎矩時。 | ||||||||
| 軸向載重柱之壓應力(3) 式中Cc= ( 2 π 2 E / F y )1/2= 當KL/r≦Cc F y ( KL / r ) 2 F y Fa= 1[. − 2 ] = F . S 4 π E 當KL/r>Cc Fa= π 2 E 9,450,052 2 = 2 F . S .( KL / r ) ( KL / r ) 式中F.S.=2.12 | 126.1 1190-0.037 × ( KL) 2 r (117.1-0.004 × ( KL) 2 ) r | 107.0 1650-0.07 × ( KL) 2 r (162.6-0.007 × ( KL) 2 ) r | 107.0 1650-0.07 × ( KL) 2 r (162.6-0.007 × ( KL) 2 ) r | 90.4 2310-0.14 × ( KL) 2 r (227.5-0.014 × ( KL) 2 r ) | 75.7 3300-0.29 × ( KL) 2 r (325.1-0.028 × ( KL) 2 ) r | 79.8 2970-0.23 × ( KL) 2 r (292.7-0.023 × ( KL) 2 ) r | ||
| F . S 1[. 4 π 2 E 當KL/r>Cc Fa= π 2 E 9,450,052 2 = 2 F . S .( KL / r ) ( KL / r ) 式中F.S.=2.12 | ( r (117.1-0.004 × ( KL) 2 ) r | ( r (162.6-0.007 × ( KL) 2 ) r | ( r (162.6-0.007 × ( KL) 2 ) r | ( r (227.5-0.014 × ( KL) 2 r ) | ( r (325.1-0.028 × ( KL) 2 ) r | ( r (292.7-0.023 × ( KL) 2 ) r | ||
| 當KL/r>Cc Fa= π 2 E 9,450,052 2 = 2 F . S .( KL / r ) ( KL / r ) 式中F.S.=2.12 | × ( r | × ( r | × ( r | r ) | × ( r | × ( r | ||
| F . S .( KL / r ) 2 ( KL / r ) 2 | ||||||||
| 式中F.S.=2.12 | ||||||||
| 大梁腹板總斷面之剪應力 | 840 | 1190 | 1190 | 1610 | 2310 | 2100 | ||
| Fv=0.33Fy | (82.7) | (117.2) | (117.2) | (158.6) | (227.5) | (206.8) | ||
| 磨平加勁材與其他鋼材接觸(螺栓除外) | 2030 | 2800 | 2800 | 3920 | 5600 | 5040 | ||
| 面之承壓應力 0.80Fy | (199.9) | (275.8) | (275.8) | (386.1) | (551.6) | (496.4) | ||
| 樞承之最外纖維應力(4) 0.80Fy | 2030 | 2800 | 2800 | 3920 | 5600 | 5040 | ||
| (199.9) | (275.8) | (275.8) | (386.1) | (551.6) | (496.4) | |||
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225表9.8 之附註
(1) 若欲採用較大之Cb 值,參見Structural Stability Research Council Guide to Stability Design Criteria forMetal Structures, 3rd Ed., p. 135。採用蓋板時,理論終端處之靜力容許應力應由該公式決定之。
(2) l :側向接頭、隅撐(knee bracing)或其他支撐間之未支撐翼板間距,cm。
Iyc:受壓翼板對於腹板面內垂直軸的慣性矩,cm4。
d :大梁深度,cm)
J =3)]()
()
[(333wtcDtbtbt++(cm4),其中b 與t 分別表示受壓及受拉翼板之寬度與厚度,D 為翼板間之淨距離。
Sxc:受壓翼板之斷面模數,cm3。
(3) L:實際未支撐間距。
本公式有關圖表,詳見附錄F。本公式不適用於慣性矩變化之構材,對慣性矩變化之構材,設計步驟可參考下列資料:
"Engineering Journal", American Institute of Steel Construction, January, 1969 Volume 6, No.1 及October, 1972, Volume 9, No.4 與"Steel Structures" by William McGuire, 1968, Prentice-Hall, Inc.,Englewood Cliffs, N.J.。對於偏心載重之構材見第9.2.6 節。單對稱及不對稱受壓構材如角鋼或T 形斷面,雙對稱受壓構材如十字形或薄壁組合斷面,同樣也需考慮彎曲扭轉(flexural-torsional)及扭轉挫曲(torsional buckling)效應,可參考"Manual of Steel Construction, 1989, American Institute of SteelConstruction"。
(4) 見9.1.2 節2.項。
(5) 對於支承構件或非結構構件可使用板厚超過100mm。
(6) 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19mm 之角鋼,超過152kgf/m 之HP 型鋼及下列W 型鋼:
W36x230 至300(單位:深度mm,重量kgf/m)
W33x200 至240W14x142 至211W12x120 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.
(7) 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。
(8) 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A709 100/100W 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A709 100/100W 級之鋼材。
(9) 本表適用於以軸向載重為主之構材,如桁架構材與鋼索、調整鏈等之樞承,不適用於構材因伸脹或撓曲產生轉動之構材樞承。
(10)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。
(11)應審慎使用高降伏強度之鋼材。
(12)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(12) kgf/cm2 | 高降伏強度 淬火及回火合金鋼(11) kgf/cm2 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 樞承剪應力 Fv=0.40Fy | 980 | 1400 | 1400 | 1960 | 2800 | 2520 |
| (96.5) | (137.9) | (137.9) | (193.1) | (275.8) | (248.2) | |
| 不轉動樞承之承壓應力(9) 0.80Fy | 2030 | 2800 | 2800 | 3920 | 5600 | 5040 |
| (199.9) | (275.8) | (275.8) | (386.1) | (551.6) | (496.4) | |
| 轉動樞承(如搖動支承及鉸樞)之承壓應力 | 980 | 1400 | 1400 | 1960 | 2800 | 2520 |
| 0.40Fy | (96.5) | (137.9) | (137.9) | (193.1) | (275.8) | (248.2) |
| 接合材料採用低碳鋼螺栓(ASTM | ||||||
| A307),旋製螺栓,加肋螺栓之承壓應力 | ||||||
| 參見表9.9。 | ||||||
| 表9.8 之附註 | ||||||
| (1) 若欲採用較大之Cb 值,參見Structural Stability Research Council Guide to Stability Design Criteria for | ||||||
| Metal Structures, 3rd Ed., p. 135。採用蓋板時,理論終端處之靜力容許應力應由該公式決定之。 | ||||||
| (2) l :側向接頭、隅撐(knee bracing)或其他支撐間之未支撐翼板間距,cm。 | ||||||
| Iyc:受壓翼板對於腹板面內垂直軸的慣性矩,cm4。 | ||||||
| d :大梁深度,cm) 3 3 3 | ||||||
| [( bt ) c + ( bt ) t + ( Dt w )] | ||||||
| J = (cm4),其中b 與t 分別表示受壓及受拉翼板之寬度與厚度,D 為翼板間之淨距離。 | ||||||
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226
(2) 通則除另有說明者外,設計聯結物之剪力或拉力時應使用以標稱直徑為基準的橫斷面積。
聯結物之有效承壓面積應為其直徑乘以其承壓金屬之厚度。承壓金屬之厚度小於9mm者,埋頭聯結物應假定不承載應力。承壓金屬之厚度等於或大於9mm者,計算承壓面積時,埋頭聯結物一半深度應省略不計。
為決定螺紋是否在剪力面以外,螺栓之螺紋長度計算應比規定螺紋長度多兩條螺紋以作為伸出剪力面之容許範圍。
承壓型接合中,應於板端與末行聯結物之間檢討板之拉出剪力撕裂(Pullout shear)。參閱表9.10。
除高強度螺栓外,所有依9.1.23節規定旋緊之螺栓均應使用單自鎖螺帽(Single self-locking nut)或雙螺帽。
連接部份需要抵抗剪力而使用高強度螺栓時,可選用摩阻型(參閱9.1.23節)或承壓型接合。承受反復應力之剪力接合或不允許滑動之處應使用摩阻型接合。載重期間,接頭的潛在滑移應予檢視,尤其是位於合成區域的接頭。
3.23節載重組合所示單位應力增加百分比適用於高強度螺栓摩阻型接合之容許應力。惟容許應力百分比不超過133%,且不可超過9.2.2節3.項(4)之規定。
承壓型螺栓接合應限用於受壓構材及次要構材。
(3) AASHTO M164 (ASTM A325)及AASHTO M253(ASTM A490)螺栓之容許剪應力、承壓應力及拉應力如表9.10所列。
如9.1.23節所定義作用於摩阻型接頭之力除本節之容許應力規定外,不得超過下式容許的接頭滑動力PS。
式中,Fs:表9.11 所示每單位螺栓面積之標稱抗滑動力,kgf/cm2 MPaAb:螺栓標稱面積,cm2。
Nb:接頭之螺栓個數。
Ns:滑動面個數。
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除下文所允許者之外,表9.11所定義之A、B或C級之栓接構材表面狀況始得用於摩阻型接合設計。
具有摩擦係數小於0.33之塗料,若經由工程師之同意可依下述之規定,藉試驗建立其平均滑動係數以及建立每單位面積的抗滑力,則得使用之,每單位面積抗滑力將取等於表9.11中孔型及栓型A級塗刷的每單位面積抗滑力乘上藉試驗所決定的摩擦係數再除以0.33。
使用於摩阻型接合之密接表面的塗料,必須依據如the Research Council onStructural Connections 所採用之“Test Method to Determine the Slip Coefficientfor Coatings Used in Bolted Joints”藉試驗予以檢定。參見The Research Councilon Structural Connections出版的“Allowable Stress Design Specification forStructural Joints Using ASTM A325 or A490 Bolts”的附錄A。
(4) 拉力、聯合拉力與剪力聯結物承受拉力或承受拉力與剪力聯合作用時,宜採用高強度螺栓。螺栓藉直接拉力支持載重時,其平均拉應力計算應根據螺栓標稱斷面積且不超過表9.10所列適當應力。作用載重應為外載重與因槓桿作用而引起拉力之和。
由槓桿作用產生之拉力為:
a328式中,Q :每支螺栓之槓桿拉力(負數時,視為零)。
T :每支螺栓由外力產生之直接拉力。
a :所考慮螺栓群中心至板邊緣之距離,cm。
b :所考慮螺栓群中心至填角銲趾之距離,cm。
t :最薄接合構材之厚度,cm。
剪力與拉力共同作用之摩阻型接合的高強度螺栓,在作用力減少鉗夾力之摩擦面處,其每單位面積之抗剪應力fv不得超過下列公式求得之數值
式中,ft:由作用載重包括槓桿作用引起之拉應力,kgf/cm2 MPaFs:螺栓的每單位面積標稱抗剪應力,由表9.11 查得。
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228= 7,350kgf/cm2 720.8MPa M164(A325)直徑25mm 以上螺栓當高強度螺栓同時承受剪力及拉力時,其拉應力不得超過下式之數值:
F t' =
2)
/(1vvtFfF−vv Ff /> 0.33(9-17)
式中,fv :螺栓計算所得之剪應力,kgf/cm2。
Fv :螺栓之容許剪應力,由表9.9 或9.10 查得,kgf/cm2。
Ft :螺栓之容許拉應力,由表9.9 或9.10 查得,kgf/cm2。
F t' :由於剪應力作用,螺栓折減之容許拉應力,kgf/cm2 。
註:原規範式(8-18)已刪除。
(5) 疲勞承受拉力疲勞載重時,由使用載重加上因使用載重之作用所引致之槓桿力所產生的螺栓拉應力不可超過下列設計應力kgf/cm2 MPa。計算螺栓應力時應使用螺栓標稱直徑,槓桿力不得超過外載重的60%。
表9.9 低碳鋼螺栓之容許應力kgf/cm2 MPa附註:a. ASTM A307 螺栓不能用於抵抗疲勞之連接。
b. 適用於以標稱栓體直徑為基準的聯結物橫斷面積。
c. 適用於聯結物標稱直徑乘以鋼材厚度。
d. 傳遞軸力之續接,其平行於力量方向最外兩端聯結物之間之長度超過127cm 時,表內值應折減少20%。
| 720.8MPa | |
|---|---|
| 1029.7MPa | |
| 疲勞 承受拉力疲勞載重時,由使用載重加上因使用載重之作用所引致之槓桿 力所產生的螺栓拉應力不可超過下列設計應力kgf/cm2 MPa。計算螺栓應力時 應使用螺栓標稱直徑,槓桿力不得超過外載重的60%。 AASHTO AASHTO 反復次數 M164 M253 (ASTM A325) (ASTM A490) 2670 3300 20,000 以下 261.7 323.4 2500 3100 20,000~500,000 245 303.8 1930 2390 500,000 以上 189.1 234.2 表9.9 低碳鋼螺栓之容許應力kgf/cm2 MPa | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 反復次數 | AASHTO | AASHTO | |||||
| M164 | M253 | ||||||
| (ASTM A325) | (ASTM A490) | ||||||
| 20,000 以下 | 2670 | 3300 | |||||
| 261.7 | 323.4 | ||||||
| 20,000~500,000 | 2500 | 3100 | |||||
| 245 | 303.8 | ||||||
| 500,000 以上 | 1930 | 2390 | |||||
| 189.1 | 234.2 | ||||||
| 表9.9 低碳鋼螺栓之容許應力kgf/cm2 MPa | |||||||
| 聯 結 物 之 型 式 | 拉應力 b | 支壓應力 c | 剪 應 力, 承壓型連接 b | ||||
| 低碳鋼螺栓 a,旋製螺栓 (ASTM A307),及加肋螺栓 | 1260 124.1 | 1400 137.9 | 770d 75.8d | ||||
| 聯 結 物 之 型 式 | 拉應力 b | 支壓應力c | 剪 應 力, 承壓型連接b |
|---|---|---|---|
| 低碳鋼螺栓 a,旋製螺栓 (ASTM A307),及加肋螺栓 | 1260 124.1 | 1400 137.9 | 770d 75.8d |
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229表9.10 高強度螺栓容許應力kgf/cm2 MPa附註:a. 直徑大於2.54cm M164(A325)螺栓的拉力強度應予折減,表列設計值適用螺栓至2.54cm 直徑,直徑大於2.54cm 者,其設計值應乘以0.875。
b. 螺栓必須符合9.1.23 節之規定。
c. 承受拉力疲勞之螺栓詳見9.2.2 節(5)。
d. 傳遞軸力之接頭,其平行軸力方向最外端螺栓間之長度超過1.3m時,表內值應減少20%。
e. 假如鋼材厚度或接合細節使得螺紋不在剪力面,表內數值乘1.25。
f. Fu 為連接構材之規定最小拉力強度。
g. 載重作用力方向非近似正交於孔的軸線(介於80 至100 度)之槽型高強度螺栓接頭以及使用過大型孔螺栓接頭應依照9.2.2 節3.項(3)作抗滑設計。
h. Lc 係沿作用力方向孔間或孔與邊緣間之淨距;d 為螺栓標稱直徑;Lc及d 皆以cm(m)為單位。
i. 接頭之容許承壓力等於接頭中螺栓個別的容許承壓力總和。
j. AASHTO M164 (ASTM A325)及AASHTO M253(ASTM A490)強力螺栓有三種型式,即型式1,型式2 及型式3。如用未塗漆之AASHTOM270(ASTM A709 Grade 50w)鋼材,應採用型式3 之螺栓。
| 載 重 條 件 | AASHTO M164 (ASTM A325) j 螺 栓 | AASHTO M253 (ASTM A490) j 螺 栓 |
|---|---|---|
| 靜態拉力b,c | 2675a | 3300 |
| 262.2 | 323.4 | |
| 剪力(FV),螺紋在剪力面d,e | 1330a | 1690 |
| 131.0 | 165.6 | |
| 承壓應力 F p ,在所連接的材 料上為標準孔,過大、短槽孔 型,在任何方向承受載重或平 行於作用承壓力之長槽型孔 | 5.0 L c F u f , g , h , i ≤ F u d | |
| 型,在任何方向承受載重或平 行於作用承壓力之長槽型孔 | d u | |
| 承壓應力, F p ,在所連接的 | 4.0 L F u f , g , h , i | |
| 材料係為垂直於作用承壓力 | C ≤ 8.0 F | |
| 的長槽型孔 | d u | |
| 材料係為垂直於作用承壓力 的長槽型孔 | d u | |
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230表9.11 摩阻型接頭之標稱抗滑剪應力
a. 直徑大於25mm 之M164(A325)螺栓拉力強度將折減,表列設計值適用螺栓直徑至25mm,直徑大於25mm 之設計值必須乘以0.875。
b. 分類如A 級或B 級塗料分別包含了平均滑動係數不小於0.33 或0.50 之塗料,以“TestingMethed to Determine the Slip Coefficient for Coatings Used in Bolted Joints ”所決定者。見9.2.2節3.項(3)。
4. 樞承、滾承及搖動支承樞軸之有效承壓面積應為其直徑乘以其所支承材料之厚度。當接觸部份具有不同之降伏應力時,yF 應採用較小值。
冷拉面、標準品質之AASHTO M169 (ASTM A108)碳鋼棒及普通工業用AASHTO M102 (ASTM A668)碳合金鍛造鋼之設計容許應力見表9.12。
| 栓接構材表面狀況 | 孔 型 及 載 重 作 用 方 向 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 栓接構材表面狀況 | 任 何 方 向 | 側 向 | 平 行 | |||||
| 栓接構材表面狀況 | 標 準 型 | 過大型及短槽型 | 長 槽 | 長 槽 | ||||
| 栓接構材表面狀況 | AASHTO | AASHTO | AASHTO | AASHTO | AASHTO | AASHTO | AASHTO | AASHTO |
| M 164 | M 253 | M 164 | M 253 | M 164 | M 253 | M 164 | M 253 | |
| (ASTM | (ASTM | (ASTM | (ASTM | (ASTM | (ASTM | (ASTM | (ASTM | |
| A325)a | A490) | A325)a | A490) | A325)a | A490) | A325)a | A490) | |
| A級(滑動係數0.33) 去黑皮、噴砂處理 | 1050 | 1330 | 910 | 1120 | 770 | 910 | 630 | 770 |
| 表面並使用A級塗 料b | 103.4 | 131.0 | 89.6 | 110.3 | 75.8 | 89.6 | 62.0 | 75.8 |
| B級(滑動係數0.50) 噴砂處理或噴砂處 | 1610 | 2040 | 1330 | 1680 | 1120 | 1400 | 980 | 1190 |
| 理表面並使用B級 塗料b | 158.6 | 199.9 | 131.0 | 165.5 | 110.3 | 137.9 | 96.5 | 117.2 |
| C級(滑動係數0.33) 熱浸鍍鋅並以鋼刷 作粗糙處理 | 1050 103.4 | 1330 131.0 | 910 89.6 | 1120 110.3 | 770 75.3 | 910 89.6 | 630 62.0 | 770 75.8 |
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231表9.12 樞承、滾承及可搖動支承鋼棒及鍛造鋼材之容許設計應力*可用同品質之軋型鋼代替。
** 僅適用於設計,並非A108 規範之一部份。材料之補充需求規定,必須保證該材料能符合這些數值*** 本項僅適用於以軸向載重為主之樞軸,如桁架構材及鋼索,調整鏈(cable adjusting links) 等之樞軸上。不適用於因伸脹或撓曲而產生轉動之構材樞軸上。
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符合公路橋梁用之鑄鋼規格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 韌性鑄鐵品之容許應力應符合表9.13規定,表列應力之單位應為kgf/cm2(MPa)。
不同降伏應力之鑄鋼品或鋼材相接合時,其容許承壓應力應依其降伏應力較低者為準。
(2) 可鍛鑄鐵品符合ASTM A47 35018級(標稱降伏應力為2450kgf/cm2)規定之可鍛鑄鐵品,其容許應力(以kgf/cm2 MPa為單位)如下:
| 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) | ||
| 最外纖維應力kgf/cm2 | 0.80Fy | 2030** | 1820 | 2100 | 2800 | 2800 |
| (199.9) | (179.3) | (206.8) | (275.8) | (275.8) | ||
| 剪應力kgf/cm2 | 0.40Fy | 980** | 910 | 1050 | 1400 | 1400 |
| (96.5) | (89.6) | (103.4) | (137.9) | (137.9) | ||
| 不轉動樞軸之承壓應力 | 0.80Fy | 2030** | 1820 | 2100 | 2800 | 2800 |
| ***kgf/cm2 | (199.9) | (179.3) | (206.8) | (275.8) | (275.8) | |
| 轉動樞承(如搖動支承及 | 0.40Fy | 980** | 910 | 1050 | 1400 | 1400 |
| 鉸承)之承壓應力kgf/cm2 | (96.5) | (89.6) | (103.4) | (137.9) | (137.9) |
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拉力1,260
124.1最大彎曲應力1,260
124.1彈性模數1,750,000172,000.0
(3) 鑄鐵品應符合灰鐵鑄鐵品規格 AASHTO Ml05 (ASTM A48)30B 級之規定,其容許應力(以kgf/cm2 MPa為單位)如下:
最大彎曲應力210
20.7剪應力210
20.7軸壓應力(短柱)
840
82.7表9.13 鑄鋼品及韌性鑄鐵品之容許應力表kgf/cm2(括弧內數值以MPa 為單位)
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。
青銅鑄品或銅合金板之容許承壓應力應為140kgf/cm2 13.8MPa。
¶ 7 圬工之承壓應力
各類圬工材料之容許承壓應力(以kgf/cm2 MPa為單位)如下:
| 124.1 | |
|---|---|
| 124.1 | |
| 172,000.0 | |
| AASHTO 規格 | M103 | M192 | M192 | M163 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM 規格 | A27 | A486 | A486 | A743 | A536 | |
| 分類或等級 | 70-36 | 70 | 90 | 120 | CA-15 | 60-40-18 |
| 標稱降伏應力 Fy | 2520 (248.2) | 4200 (413.7) | 6650 (655.0) | 4550 (448.2) | 2800 (275.8) | |
| 軸拉應力 | 1020 (100.0) | 1580 (155.1) | 2380 (234.4) | 1680 (165.5) | 1120 (110.3) | |
| 最大拉應力 | 1020 (100.0) | 1580 (155.1) | 2380 (234.4) | 1680 (165.5) | 1120 (110.3) | |
| 軸壓應力 | 1400 (137.9) | 2100 (206.8) | 3150 (310.3) | 2240 (220.6) | 1540 (151.7) | |
| 最大壓應力 | 1400 (137.9) | 2100 (206.8) | 3150 (310.3) | 2240 (20.6) | 1540 (151.7) | |
| 剪應力 | 630 (62.1) | 950 (93.1) | 1470 (144.8) | 980 (96.5) | 700 (68.9) | |
| 鋼材接觸面之承壓應力 | 2100 (206.8) | 3150 (310.3) | 4760 (468.8) | 3360 (330.9) | 2310 (227.5) | |
| 不轉動樞軸之承壓應力 | 1820 (179.3) | 2800 (275.8) | 4200 (413.7) | 3010 (296.5) | 1960 (193.1) | |
| 轉動樞軸之承壓應力 (用於搖動鉸樞及鉸樞) | 910 (89.6) | 1400 (137.9) | 2100 (206.8) | 1510 (148.2) | 980 (96.5) | |
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233花岡岩56
5.5砂岩及石灰岩28
2.8上項橋梁支座之單位應力,僅適用於該支座之邊緣超出橋梁支承之底座或底板邊緣外平均至少8cm,否則容許應力應為上列數值之75%。
混凝土圬工之容許承壓應力依照6.2.2節1.項之規定。
¶ 9.2.3 軋型梁
1. 通則軋型梁,包括具有銲接蓋板者,應依慣性矩法設計。軋型梁具有螺栓接合蓋板者,其設計應與螺栓接合板梁之原則一致。
支持木橋面之軋型梁,除非橋面及其聯結物經特殊設計具有足夠支持力,其橋面不得考慮作為受壓翼板之側向支撐。
2. 支承加勁材軋型梁支承處附近腹板之剪應力超過腹板容許應力75%時,軋型梁之腹板應予加強,可參照9.2.4節6.項之規定使用適當之加勁材。
¶ 9.2.4 板梁
1. 通則板梁應依照慣性矩法設計。主要受撓曲構材計算拉應力及壓應力時,應用整個總斷面。對於不大於32mm之高強度螺栓開孔,假如每一翼板所移除之面積不超過翼板15%,則其開孔可予以忽略;超過15%的面積應從總斷面積扣除。
支持木橋面之板梁,除非橋面及其聯結物經特殊設計具有足夠支持力,其橋面不得考慮作為受壓翼板之側向支撐。
2. 翼板
(1) 銲接梁每一翼板可用多塊鋼板以端對端全熔透對銲連接製成。翼板面積變化可用不同厚度及/或寬度之鋼板或另加蓋板組成之。不同厚度或寬度鋼板之連接處,其續接應依照9.1.16節之規定,銲縫應於連接腹板前磨平。組合I型梁受壓翼板寬度b宜不小於0.2倍腹板深度,但不得小於0.15倍腹板深度,如受壓翼板
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234面積小於受拉翼板面積,則最小翼板寬度可取為兩倍受壓腹板深度而不用腹板高度。受壓翼板厚度t宜不小於1.5倍腹板厚度;受拉翼板之寬厚比b/t不得超過24。
使用蓋板時,應依照9.1.13節之規定設計。
受壓翼板之寬厚比,不得超過下式之值:
bf270 但b/t 不得超過24(9-19)
當計得之彎曲壓應力等於0.55yF 時,各級鋼材之b/t比不得超過下列數值:
(其中Y.P. Min為鋼材之最小降伏點)
2,520kgf/cm2 248.2MPaY.P. Min. b/t=233,500kgf/cm2 344.7MPa Y.P. Min. b/t=204,900kgf/cm2 482.7MPa Y.P. Min. b/t=176,300kgf/cm2 620.5MPa Y.P. Min. b/t=157,000kgf/cm2(689.5MPa)Y.P. Min. b/t=14以上b為翼板寬度,t 為厚度,bf 為計得之最大彎曲壓應力(混合鋼梁參閱
9.2.11節3.項)。
合成梁受壓上翼板之寬厚比不得超過下式數值:
10241320dlf但b/t 不得超過24(9-20)
式中1dlf係由非合成靜載重所造成上翼板之壓應力。
(2) 螺栓接合梁翼板角鋼應儘可能佔翼板面積之大部份。除角鋼之厚度超過22mm或必要者外不得使用側板。
受壓翼板角鋼之突出腳除用鋼板加強者外,其寬厚比不得超過下式數值:
875.
134但b'/t 不得超過12(9-21)
當計得彎曲壓應力等於0.55yF 處,各級鋼材之b'/t比不得超過下列數值:
(其中Y.P. Min為鋼材之最小降伏點)
2,520kgf/cm2 248.2MPa Y.P. Min. b'/t=11
| t | f b |
|---|
| t | f dl1 |
|---|
| 134.875 | |
|---|---|
| f b | |
| t | f b |
|---|
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2353,500kgf/cm2 344.7MPa Y.P. Min. b'/t=104,900kgf/cm2 482.7MPa Y.P. Min. b'/t=8.56,300kgf/cm2 620.5MPa Y.P. Min. b'/t=7.57,000kgf/cm2 669.5MPa Y.P. Min. b'/t=7合成梁受壓上翼板角鋼之突出腳除用鋼板加強者外,其寬厚比不得超過下式數值:
512'1
2.
160dlf但b'/t 不得超過12(9-22)
以上b'為翼板角鋼之寬度,t為厚度,bf 為計得之最大彎曲壓應力,而1dlf為非合成靜載重所引致之上翼板最大彎曲壓應力。
除合成設計者外,受壓翼板之總面積不得小於受拉翼板之總面積。
各翼板應為相同厚度或應自翼板角鋼向外遞減其厚度。所有翼板之厚度均不得大於翼板角鋼之厚度。
除翼板有混凝土覆蓋者外,上翼板至少應有一塊蓋板延伸至板梁之全長。非全長之任一蓋板,應延伸至其理論切斷點之外相當距離,以充分發揮其功能,或延伸至某一斷面使剩餘翼板之應力等於其容許疲勞應力,擇其大者用之。蓋板之理論切斷點,係指翼板不加蓋板時之應力,不考慮疲勞因素,等於其容許應力之斷面處。
連接翼板角鋼與腹板上之聯結物數量,應足將翼板增加應力以及直接作用於翼板之任何載重之合力傳遞至翼板角鋼。
角鋼突出腳之寬度等於或大於150mm者,連接於腹板上時應有二行聯結物。蓋板之寬度超過350mm者,應使用四行聯結物。
3. 腹板厚度
(1) 無縱向加勁之大梁不使用縱向加勁材之板梁腹板厚度,不得小於下式數值:
6100bfD(見圖9.3)
(9-23)
無論如何,厚度均不得小於D/170。
| t | f dl1 |
|---|
| D | f b |
|---|---|
| 1909 | |
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236翼板計得之最大彎曲壓應力等於容許彎曲應力處,腹板厚度(腹板是否加強視豎向加勁材之需求決定)不得小於下列數值(其中Y.P. Min. 為翼板材料之最小標稱應力):
2,520kgf/cm2 248.2MPa Y.P. Min. D/1653,500kgf/cm2 344.7MPa Y.P. Min. D/1404,900kgf/cm2 482.7MPa Y.P. Min. D/1156,300kgf/cm2 620.5MPa Y.P. Min. D/l057,000kgf/cm2 689.5MPa Y.P. Min. D/100
(2) 有縱向加勁之大梁有縱向加勁之板梁腹板厚度,不得小於下式數值:
kfDb335(9-24)
4.0≥csDd22917.5⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛≥⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛
csDDdDk
4.0<csDd264.
11⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=scdDDk但無論如何,厚度不得小於D/340。屬對稱大梁者見圖9.3。
D = 腹板高度cm(m),翼板構件間之無支撐淨距。
=翼板計得之最大彎曲壓應力kgf/cm2 MPatw = 腹板厚度。
ds= 縱向加勁板中心或加勁角鋼之行距線(gage line)至受壓翼板內側面或腳間之距離。
Dc= 各載重階段累計應力計算所得腹板受壓深度。
承受負彎矩之合成斷面其腹板受壓深度Dc可不必取各載重階段累計應力計算。當腹板兩邊皆受壓時,取k=7.2。
翼板計得最大彎曲應力等於容許彎曲應力時,對稱大梁具有豎向加勁材及距離受壓翼板D/5位置有一根縱向加勁材之腹板厚度,不得小於下列數值(其中Y.P. Min. 為翼板材料之最小標稱應力):
2,520kgf/cm2 248.2MPa Y.P. Min. D/327
| f b | |
|---|---|
| 2 | k |
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2373,500kgf/cm2 344.7MPa Y.P. Min. D/2784,900kgf/cm2 482.7MPa Y.P. Min. D/2356,300kgf/cm2 620.5MPa Y.P. Min. D/2077,000kgf/cm2 689.5MPa Y.P. Min. D/196腹板之高度D為翼板間無支撐之淨距離,以cm(m)計。
4. 豎向中間加勁材在考慮斷面上,若腹板總斷面計得之平均剪應力vf小於下式值時,豎向中間加勁材可省略不用。
3//(1016.52)
6ywvFtDF≤×=3//(5053852)
ywFtD≤(9-25)
式中,D :翼板間腹板之無支撐高度,cm(m)。
tw :腹板厚度,cm(m)。
Fv :容許剪應力,kgf/cm2 MPa。
需用豎向中間加勁材處,其間距應使其實際剪應力不超過下列公式之數值。其最大間距限為3D,且以下列處理規定為條件。
⎥⎥⎦⎤⎡CCFFyv(9-26)
式中
1.0;
ywFktD1590/<C =ywFtDk1590)
/(;
ywyFktDFk1990)
/(1590≤≤(9-27)
ywFtDk26)
/(1017.3×;
wtD />yFk199020)
/(55Ddk+=(9-28)
式中,od :中間加勁材之間距。
Fy :腹板降伏強度,kgf/cm2。
其中,Fy /3:可用表9.8中之容許剪應力代替。
| 3 ⎢ ⎣ | 1+(d /D)2 o |
|---|
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圖9.3 腹板厚度與大梁高度之關係(彎曲應力之函數)
大於150則須配置豎向加勁材。加勁材間距不得超過板梁之簡支端,其第一中間加勁材之間距,應使其端格間之剪應力不超過下式數值。其最大間距限制為1.5D。
板梁之格間若同時承受剪力與彎矩,且其剪應力大於0.6vF 時,其彎曲受拉應力(
F )應限制為sF =(0.754-0.34fv/Fv)
式中,vf =斷面上計得之平均剪應力。在此斷面上,其活重應能產生最大彎矩者。
vF =前列公式所得之數值。
若計得之剪力等於容許剪應力,且腹板之厚度不小於下列數值時,豎向中間加勁材可省略不用:
| 對稱大梁具有豎向加勁材及距離受壓翼鈑D/5 位置有一根縱向加勁材 之腹鈑高度 | ||
|---|---|---|
| 對稱大梁具有豎向加勁材及距離受壓翼鈑D/5 位置有一根縱向加勁材 之腹鈑高度 | ||
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2,520kgf/cm2 248.2MPa Y.P. Min. D/783,500kgf/cm2 344.7MPa Y.P. Min. D/664,900kgf/cm2 482.7MPa Y.P. Min. D/566,300kgf/cm2 620.5MPa Y.P. Min. D/507,000kgf/cm2 689.5MPa Y.P. Min. D/47中間加勁材用於銲接板梁上者宜用鋼板,用於螺栓接合板梁上者宜用角鋼。加勁材可以成對設置,腹板每側連接一個,並密接於受壓翼板上。但亦可使用單加勁材連接於腹板之一側,而僅設於腹板一側之加勁材必須與受壓翼板銲接並與受拉翼板密接。然而連接橫隔梁或橫向撐構至大梁或板梁之豎向加勁板則須固接於上、下翼板。
當加勁材成對時,其慣性矩應對腹板之中心線計算。加勁材單側使用時,其慣性矩應對其與腹板之接觸面計算,任何型式之豎向加勁材之慣性矩,不得小於下式數值:
2)
(
5.20−=dDJ,但不得小於0.5(9-32)
式中 I :任何型豎向中間加勁材之最小需求慣性矩,cm4(m4)。
0d :加勁材間之實際距離,cm(m)。
D :豎向加勁梁翼板間之腹板無支撐距離,cm(m),或縱向加勁梁之最大次格間深度,cm(m)。
wt :腹板厚度,cm(m)。
中間豎向加勁材之總橫斷面積應大於下式數值:
2]18)
)(1(15.0[wcrwebVVwtFFyFfCtDBA−−=(9-32a)
式中stiffenercrFytbF≤⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=2'631750(9-32b)
式中 Fy stiffener:加勁材降伏強度B =1.0 成對加勁材=1.8 單角綱
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=2.4 單片板
C:9.2.4 節4.項計算所得之值。
當上式計得之A值趨近於0或為負值時,則豎向加勁材只須符合公式(9-31)慣性矩規定以及本節末有關加勁板寬度之相關規定即可。
豎向中間加勁材無須承壓於受拉翼板上。加勁材銲縫末端至腹板與翼板間填角銲縫之近邊距離不得小於4 wt ,亦不得大於6 wt 。在集中載重點之加勁材應成對設置,並應依照9.2.4節6.項之規定設計。
中間加勁板或中間加勁角鋼突出腳之寬度,不得小於5cm(0.05m)加1/30板梁高度,且不小於板梁翼板全寬1/4為宜。加勁板或加勁角鋼突出腳之厚度,不得小於其寬度之1/16。中間加勁材可用A36級鋼材。
5. 縱向加勁材對稱大梁之縱向加勁板中心線或縱向加勁角鋼之行距線(Gage Line)至受壓翼板之內側面或腳間之距離ds取D/5為最佳。對非對稱合成大梁受正彎矩區可以下式計算:
DLLLDLcsffDd++=
5.1(9-32c)
式中Dcs :非合成鋼梁或大梁腹板受壓深度。
fDL :受壓翼板非合成靜重應力。
fDL+LL:在腹板斷面應力最大處受壓翼板之全部合成及非合成靜重加合成活重應力合成斷面負彎矩區加勁板之距離ds取2Dc/5為最佳,Dc為合成斷面在腹板斷面應力最大處腹板受壓深度。
縱向加勁材之設計應符合:
)
13.0
4.2(2203−=DdDtIW(9-33)
式中,I:縱向加勁材對其與腹板接觸面之最小慣性矩,cm4(m4)。
D :翼板間之無支撐距離,cm(m)。
0d :豎向加勁材間之實際距離,cm(m)。
wt :腹板厚度,cm(m)。
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縱向加勁材之厚度不得小於:
690'yFb(9-34)
式中,'b =加勁材之寬度cm(m)。
Fy = 縱向加勁材之降伏強度kgf/cm2 MPa。
加勁材之應力不得大於其鋼材本身之基本容許彎曲應力。
縱向加勁材通常僅設置於腹板之一側,並不須連續且可終止於與豎向加勁材相會之處。
縱向加勁梁之豎向加勁材應依照9.2.4節4.項規定之剪應力,空出od 之距離,但不大於1.5倍腹板深度。9.2.4節4.項所述之處置規定不適用於縱向加勁梁。縱向加勁梁簡支端之第一道豎向加勁材的距離應使得端節間之剪應力不超過9.2.4節4.項規定之值。其最大距離為1.5倍腹板深度。以9.2.4節4.項決定縱向加勁梁之容許剪力時,應以全腹深度D計算之。具有縱向加勁材板梁格間之豎向加勁材應依9.2.4節4.項設計。
6. 支承加勁材
(1) 銲接板梁之端支承上及連續銲接板梁之中間支承上,必須設置加勁材。
加勁材應儘量延伸至翼板外緣為宜,且最好使用鋼板置於腹板之兩側。支承加勁材應依柱之方法設計,其與腹板之連接應能傳遞全部端反力於支承上。
使用兩塊鋼板之加勁材,其柱斷面應假定包括該兩鋼板與其中之腹板帶,腹板帶寬度不得大於其厚度之18倍。使用四塊或更多之鋼板所組成之加勁材,其柱斷面應假定包括該四塊或更多鋼板與其中之腹板帶,腹板帶寬度等於該四塊或更多之鋼板所包含之寬加以不超過18倍之腹板厚度。(混合板梁參閱
9.2.11節4.項)。柱之迴轉半徑應以腹板之中心線為軸計算之。加勁材應磨平密貼於翼板面,或以全熔透開槽銲接連接於翼板上,俾可承受全部反力。僅翼板與腹板銲縫以外之部份可視為加勁材之有效承壓部份。支承加勁材之厚度不得小於下式:
| b' | F y |
|---|---|
| 216 | |
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232512'yFb22812'yFb(9-35)
加勁材之容許壓應力及承壓應力不得超過9.1.2節之規定值。
(2) 螺栓接合板梁之末端支承上必須設置加勁角鋼,角鋼之突出腳應儘量延伸至翼板角鋼之外緣。支承加勁角鋼應依支承於翼板角鋼之突出腳設計,其與翼板角鋼墊塊相連接之腳不得考慮在內。支承加勁材應妥為安排,其與腹板之連接應能傳遞全部反力於支承上,且不得摺曲。其加勁材厚度不得小於下式數值:
232512'yFb22812'yFb(9-36)
加勁材之容許壓應力及承壓應力不得超過9.2.2節之規定值。
¶ 9.2.5 桁架
1. 通則單一桁架構材之各部份可用銲接或強力螺栓連接之。
桁架之腹材系統以用單交式為宜。其構材應與桁架中央面對稱。
桁架以設置斜端柱為宜。無側向支撐之隅角節點應予避免。
主桁架間應有足夠之距離以抵抗假定之橫向力所產生之傾覆作用。
分析應力時,桁架之有效高度假定如下:
螺栓接合桁架,應為弦材重心間之距離。
樞接桁架,應為弦材樞中心間之距離。
2. 桁架構材桁架之弦材與腹材,常使用下列形狀:
「H」形斷面,由兩邊部材(角鋼或鋼板組成)與實心腹材、有孔腹材、或聯繫板及繫條腹材所組成。
槽形斷面,由兩邊側角鋼與實心腹材、有孔腹材、或聯繫板及繫條腹材所組成。
單孔箱形斷面,以邊側槽鋼、I型梁、角鋼及鋼板或僅用鋼板之邊部材與頂面使用有孔鋼板或聯繫板及繫條所連接而成。
單孔箱形斷面,以邊側槽鋼、I型梁、角鋼及鋼板或僅用鋼板之邊部材與頂面
| b' 12 | F y 2325 |
|---|
| b' 12 | F y 228 |
|---|
| b' 12 | F y 2325 |
|---|
| b' 12 | F y 228 |
|---|
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243使用實心蓋板,底面用有孔鋼板或聯繫板及繫條所連接而成。
雙孔箱形斷面,以邊側槽鋼、I形梁、角鋼及鋼板或僅用鋼板之邊部材,中間用一塊實心腹板與頂底兩面使用有孔鋼板或聯繫板及繫條所連接而成。
如桁架形狀許可,其受壓弦材應予連續。
弦材以角鋼構成之槽形構材,其角鋼之突出腳應朝下設置為宜。
如腹材承受正負交替應力時,其端接頭不能使用樞接。交向斜構材(Counters)
最好使用剛性接頭。如使用可調整之交向斜構材應有開口鬆緊螺旋扣(Openturnbuckle),設計該構材時應用4540kgf 44480N作為其初應力。任一節間,僅限有一組可調整之交向斜構材。套筒螺帽(Sleeve Nuts)及環頭桿(Loop Bars)均不能使用。
3. 二次應力結構設計應儘量使二次應力減小。任一構材如其平行於扭曲面之寬小於其長度之1/10,通常不必考慮桁架之扭曲與橫梁撓度所生之二次應力。如受拉構材之二次應力超過280kgf/cm2 27.6MPa及受壓構材之二次應力超過210kgf/cm2 20.7MPa時,其超出值應視為主應力處理。構材由於撓曲產生之靜重彎曲應力應視為增加之二次應力。
4. 隔板桁架內橫梁之端接頭處應設置隔板。
桁架端連接墊座樞軸(Pedestal Pin)之連接板應使用隔板連接之。同理,墊座之腹材亦儘可能以隔板連接之。
如主構材端之繫板距離構材之交會點達到1.2m或以上時,則主構材之連接板間應以隔板連接之。
5. 拱度桁架構材之長度應可使桁架拱度等於或大於靜重所產生之撓度。
6. 工作線及重心軸主構材之重心軸應儘量安排接近於其斷面之中心。
不對稱斷面之受壓構材,諸如弦材含有邊部材及一塊蓋板者,其斷面之重心軸應儘可能與其工作線重合,除非由偏心可以抵消靜重之彎矩。由兩角鋼所構成之下弦構材或斜構材,其工作線可以為角鋼最接近背面之行距線(Gage Line)或為銲接桁
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架之重心。
¶ 7 橋門與抗搖撐構
穿式桁架橋應設置橋門撐構,以雙面式或箱式為宜,應固結於端柱及上弦材之翼板上,其高度儘量伸至淨空所許可者。如採用單面橋門撐構,則其位置最好設於端柱之橫向中央平面內,端柱之腹板間應設置隔板,以分佈門撐之應力。橋門撐構設計時應能承受上弦材橫撐系統之全部反力,且端柱應能傳遞此項反力於桁架支承上。
穿式桁架中間節點處應設置1.5m或更高之抗搖撐構。頂橫撐(Top Lateral Struts)
之高度至少應與上弦材相同。
上承式桁架橋應在端柱平面及所有中間節點處設置抗搖撐構。此項撐構應延伸至橋面系以下桁架之全部高度。桁架端之抗搖撐構應能負荷全部頂部橫向力經由端柱傳遞至支承上。
8. 填板填板應參照9.1.16節之規定辦理。
9有孔蓋板及繫條垂直於繫條面或連續有孔蓋板面內構材之剪力應假定平均分配於所有此種平行面上。剪力應包括由於構材重量及任何其他外力產生者。對於受壓構材應另加下列公式求得之剪力:
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++=23250010100yFrlrlpVγ:斷面對垂直於繫條面或有孔鋼板之軸之迴轉半徑, cm(m)。
yF :所用鋼材規定之最小降伏點,kgf/cm2 MPa。
(1) 有孔蓋板使用有孔蓋板時應依照下列規定設計:
a.
順應力方向,孔之長度與寬度比不得大於2。
b. 順應力方向,孔間淨距離不得小於支持點間之距離。
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245
c.
端孔與蓋板端之淨距離不得小於支持點間距離之1.25倍。
d. 支持點應在連接有孔蓋板與翼板之聯結物內線或填角銲線上。如鋼板用對銲連接於軋型鋼翼板邊時,當軋型鋼突出緣之寬厚比小於7時,其支持點可在銲縫上,否則支持點應在軋型鋼翼板之根部。
e.
孔周圍任一點之最小半徑應為38mm。
f.
金屬厚度應依照9.2.5節14.項之規定辦理。
(2) 繫條使用繫條時應依照下列規定設計:
a.
受壓構材之繫條間距,應使繫條連接點間翼板部份之細長比不大於40,亦不大於構材本身細長比之2/3。
b. 繫條之斷面應依照軸向壓力柱之公式決定之,其中l應為單繫條在主部材上連接點間之長度。雙繫條則為此長度之70%。
c.
如橫過構材翼板聯結物線間之距離大於38cm,使用一個聯結物之繫條應改用雙繫條並在其交點以聯結物固定。
d. 構材軸與繫條所成之角度,雙繫條約為45°,單繫條約為60°。
e.
繫條可用型鋼或扁鋼。在主構材中,扁鋼繫條之最小厚度,單繫條不得小於順繫條方向接頭間距之1/40,雙繫條為1/60。在支撐構材中其限制為單繫條1/50,雙繫條1/75。
f.
繫條聯結物之直徑不得超過繫條寬度三分之一。翼板寬度大於12.5cm者,繫條每端至少須用兩個聯結物連接於該翼板上。
10. 連接板除用樞接者外,主構材之連接宜使用連接板。各構材之連接聯結物應儘量與構材之軸線成對稱,且應考慮構材之各元件能充份發揮其強度。連接板應具有足夠之厚度以抵抗作用於最弱或臨界斷面之剪力、直接力及彎曲等所產生之最大應力。
凹入之切割,除因外觀上須作成曲線者外,應儘量避免。
若連接板無支撐邊之長度,超過下式乘以厚度之數值時,則其邊緣應予加強。
yF2910913(9-37a)
| 913 | |
|---|---|
| F y | |
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各級鋼材之yF2910
11. 半穿式桁架橋之豎向構材、橫梁及其接頭之設計應足以抵抗作用於各桁架之上弦材節點處不小於450kgf/m 4350N/m之橫力。
上弦材應視為在節點處有彈性橫向支撐之柱。依此所求得柱之臨界挫屈力應大於靜重、活重及衝擊力在上弦材任一節間所產生之最大力之50%。
12. 受壓構材端部之聯結物間距在受壓構材之端部,其連接各部份之聯結物間距,從端部至構材最大寬度之1.5倍長度範圍內不得超過聯結物直徑之4倍。過該長度之同一長度範圍內,其間距逐漸遞增,達到最大間距為止。
13. 高強度螺栓連接之受拉構材淨斷面為其組合部份淨斷面之和。組合部份之淨斷面積為其厚度與其最小淨寬度之乘積。
橫貫部材之任一連串孔,其部份之淨寬應自其總寬減去沿此連串孔各孔徑之和,一連串之每一行距應再另加下式數值:
g4s2(9-37b)
式中,s:兩連續孔中心之縱距,平行於應力方向g:兩連續孔中心之橫距,垂直於應力方向部材淨斷面應由產生最小淨寬之一連串孔求得。
角鋼之總寬應為腳寬之和減其厚度。角鋼相對兩腳上孔,其行距為自角鋼背面之行距之和減其厚度。
在續接處被續接構材之全部應力應由聯結物傳遞至續接材料上。
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247無論續接材料或被續接構材,在決定其最小淨寬之應力時應考慮由聯結物傳來鄰接斷面之應力。
除依照9.1.23節之規定許可有較大之孔徑者外,計算孔徑應較強力螺栓之標稱直徑大3.2mm。
14. 受壓構材及其板厚受壓構材之設計應使斷面之主要元件直接連接於連接板、樞或其他構材上。
組合斷面之重心應儘量與斷面之中心相合。各構成部份最好使用實心腹板或有孔蓋板連接之。
單邊支持之板、角鋼之突出腳及有孔板--突出板、角鋼之突出腳及有孔板之開孔處,用於受壓構材時,板或角鋼之b/t不得大於下式之數值:
135(9-38)
無論如何,主要構材之b/t不得大於12,次要構材不得大於16。
(註:b為板之邊緣或開口之邊緣至支持點之距離)
當壓應力等於
1.25F
0.55y 時,上述各構成部份之各級鋼材之b/t不得大於下列數值:
2,520kgf/cm2 248.2MPa Y.P. Min. b/t=123,500kgf/cm2 344.7MPa Y.P. Min. b/t=114,900kgf/cm2 482.7MPa Y.P. Min. b/t= 96,300kgf/cm2 620.5MPa Y.P. Min. b/t= 87,000kgf/cm2 689.5MPa Y.P. Min. b/t=7.5兩邊支持之板或主要組合部材之腹板--含有主鋼板、軋型斷面、或由組合部材與蓋板等所組成箱型構材用於受壓構材時,其主鋼板或部材腹板之b/t應不得大於下式之數值:
332(9-39)
無論如何,b/t不得大於45。
(註:b為板之支持點間之距離及軋型部材翼板根部間之腹板高度。)
當壓應力等於
1.25F
0.55y ,時,上述板與部材之構成部份之各級鋼材其b/t不得大於下列數值:
| 135 | |
|---|---|
| f a | |
| t | f a |
|---|
| 332 | |
|---|---|
| f a | |
| t | f a |
|---|
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2482,520kgf/cm2 248.2MPa Y.P. Min. b/t=323,500kgf/cm2 344.7MPa Y.P. Min. b/t=274,900kgf/cm2 482.7MPa Y.P. Min. b/t=236,300kgf/cm2 620.5MPa Y.P. Min. b/t=207,000kgf/cm2 689.5MPa Y.P. Min. b/t=19兩邊支持之實心蓋板連接於主構材或部材之腹板--含有實心蓋板、連接於主鋼板或部材之實心腹板所組成之H型或箱型構材用於受壓構材時,其實心蓋板或腹板之b/t不得大於下式之數值:
415(9-40)
無論如何b/t不得大於50。
(註:b為支持點之無支撐距離。)
當壓應力等於
1.25F
0.55y 時,上述蓋板或腹板各級鋼材之b/t不得大於下列數值:
2,520kgf/cm2 248.2MPa Y.P. Min. b/t =403,500kgf/cm2 344.7MPa Y.P. Min. b/t =344,900kgf/cm2 482.7MPa Y.P. Min. b/t = 286,300kgf/cm2 620.5MPa Y.P. Min. b/t =257,000kgf/cm2 689.5MPa Y.P. Min. b/t =24兩邊支持之有孔蓋板--箱型構材含有孔蓋板連接於主鋼板或部材者,當用於受壓構材時,有孔蓋板之b/t不得大於下式數值:
498(9-41)
無論如何b/t不得大於55。
(註:b為支持點間之距離,注意開孔處之板厚,即單邊支持板亦應符合需求。)
當壓應力等於
1.25F
0.55y 時,有孔蓋板各級鋼材之b/t不得大於下列數值:
2,520kgf/cm2 248.2MPa Y.P. Min. b/t=483,500kgf/cm2 344.7MPa Y.P. Min. b/t=414,900kgf/cm2 482.7MPa Y.P. Min. b/t= 34
| 415 | |
|---|---|
| f a | |
| t | f a |
|---|
| 498 | |
|---|---|
| f a | |
| t | f a |
|---|
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2496,300kgf/cm2 620.5MPa Y.P. Min. b/t=307,000kgf/cm2 689.5MPa Y.P. Min. b/t=29前列各公式中af :計得壓應力。
b:寬度(依照各公式之規定)。
t:板或腹板之厚度。
支持點應為聯結物內線或鋼板與主部材連接之填角銲,如鋼板使用對銲連接於軋型斷面之翼板邊上,而該軋型部材突出翼板之寬厚比小於7時,其銲縫可視為支持點,否則支持點應為軋型斷面翼板之根部。對銲之末端應予磨平。
15. 連繫板受壓構材開口側不用有孔蓋板連接處,應設置繫條並於儘量靠近兩端處設置連繫板。繫條終止處之中間點亦須設置連繫板。主要構材之端連繫板其端聯結物間之長度不得小於其支持點間距離之1.25倍,中間連繫板之長度不得小於該距離之0.75倍,橫撐及其他次要構材,兩端及中間連繫板之每塊總長度不得小於其支持點間距離之0.75倍。
支持點應為聯結物內線或鋼板與主部材連接之填角銲。如連繫板使用對銲連接於軋型斷面之翼板邊上,而該軋型部材突出翼板之寬厚比小於7時,其銲縫可視為支持點,否則支持點應為軋型斷面翼板之根部。當連繫板以對銲連接於構材之軋型部材上時,構材之容許應力應依9.1.3節之規定處理。對銲之末端應予磨平。
由型鋼組成之受拉構材,其各構成部份可用有孔板、連繫板或端連繫板及繫條連接之。受拉構材之端連繫板最小長度應與主要受壓構材之連繫板規定相同。而中間連繫板之最小長度為主要受壓構材中間連繫板所規定長度之0.75倍,受拉構材連繫板間之淨距離不得超過0.9m。
連繫板之厚度在主要構材不得小於支持點間距離之1/50,在支撐構材為1/60。
連繫板之每邊不得以小於三個聯結物連接,構材含有繫條者,連繫板之最末端聯結物以能通過鄰近繫條之末端為宜。
¶ 9.2.6 合應力
構材同時承受軸向壓力與彎曲應力者,其設計應符合下列需求:
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0.1)
'1()
'1(≤−+−+byeyaby
bxexabxaaFFffFFffFf(9-42)
及:
01FfFfF4720fbybybxbxya.
.
≤++(在支持點處)
(9-43)
式中22)
.(.
'bbberLKSFEFπ=(9-44)
bxfbyf:各對X 軸及Y 軸計得之彎曲壓應力。
aF :不考慮彎曲面,軸向力單獨存在時之容許軸向壓應力。
bxF 或byF :分別對X 軸或Y 軸彎矩單獨存在時之容許彎曲壓應力,依照表9.8中求得。
Kb :彎曲面之有效長度因數。(見附錄F、附錄G、附錄表G.2)
Lb :彎曲面之實際支撐長度。
rb :彎曲面之迴轉半徑。
mxC或myC:分別對X 軸或Y 軸之係數,可由表9.14 求得。
表9.14 彎矩-軸力互制係數1M :較小之端彎矩。
21 / M當構材之彎曲成單曲度時其值為正。
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當構材之彎曲成反向曲度時其值為負。
所有情況Cm 值可保守採用1.0。
¶ 9.2.7 實心肋拱
1. 彎矩放大與容許應力活重加衝擊力之彎矩若按不考慮拱肋撓度之影響而分析決定時,應乘以放大因
FAFTA
1.7011−=(9-45)
式中,T:拱肋在四分之一處,由靜重加活重加衝擊力所計得之軸力。
22)
(πrKLEFe =(歐拉挫屈應力)
(9-46)
L :拱肋長度之一半。
A :橫斷面積。
r :迴轉半徑。
K :有效長度因子。
拱肋之設計應符合下列需求:
1≤+bbaFfFf(9-47)
式中,af :計得之軸向應力。
bf :為最外纖維之計得彎曲應力,包括彎矩放大值。
aF :容許之軸向應力。
bF :容許之彎曲應力。
垂直面上之挫屈應力:
]4)
(1[12.2EFrKLFFyyaπ−=(9-48)
ea
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252側向細長比之影響應計入計算。將繫材與橋面系統懸吊於拱肋上之繫拱肋,不考慮彎矩放大,aF 所根據之有效長度應等於沿拱軸上懸吊材之間距。但較小之吊索斷面可能使有效長度較懸吊材之間距稍長。
2. 腹板無縱向加勁材之腹板,其深度與厚度比wtD /不得大於下式值:
af415 < 60(9-49)
如在腹板高度中央使用一縱向加勁材時,其最大wtD /值應為af
622.5 < 90(9-50)
且加勁材對其基底平行於腹板軸之慣性矩應為:
3wsDt750I.
=(9-51)
如在腹板高度D之1/3處使用兩縱向加勁材時,其最大之wtD /值如下:
af830 < 120(9-52)
且其每一加勁材之慣性矩應為:
3wsDt
2.2I=(9-53)
腹板加勁材任一突出元件,其寬厚比stb /'不得大於下式值:
3430'basfftb+=baff +< 12(9-54)
使用上列腹板公式時其限制如下:
0.7
0.2≤+≤babfff(9-55)
3. 翼板腹板間之翼板寬度,其ftb /不得大於下式值:
| 高跨比 | 三鉸拱 | 兩鉸拱 | 固端拱 |
|---|---|---|---|
| 0.1-0.2 | 1.16 | 1.04 | 0.70 |
| 0.2-0.3 | 1.13 | 1.10 | 0.70 |
| 0.3-0.4 | 1.16 | 1.16 | 0.72 |
| 側向細長比之影響應計入計算。將繫材與橋面系統懸吊於拱肋上之繫拱肋,不 | |||
| F a 所根據之有效長度應等於沿拱軸上懸吊材之間距。但較小之吊 | |||
| 索斷面可能使有效長度較懸吊材之間距稍長。 | |||
| 無縱向加勁材之腹板,其深度與厚度比 D / wt 不得大於下式值: | |||
| 1325 415 | |||
| = < 60 | |||
| f a af | |||
| 如在腹板高度中央使用一縱向加勁材時,其最大 D / t w 值應為 | |||
| 2000 622.5 | |||
| = < 90 | |||
| f a af | |||
| 且加勁材對其基底平行於腹板軸之慣性矩應為: | |||
| = 0 . 75 Dt 3 | |||
| w | |||
| 如在腹板高度D之1/3處使用兩縱向加勁材時,其最大之 D / t w | |||
| 2650 830 | |||
| = < 120 | |||
| f a af | |||
| 且其每一加勁材之慣性矩應為: | |||
| = 2.2 Dt 3 | |||
| w | |||
| 腹板加勁材任一突出元件,其寬厚比 b /' st 不得大於下式值: | |||
| 430 135 | |||
| = | |||
| f b f b < 12 | |||
| f a + f a + | |||
| 3 3 | |||
| 使用上列腹板公式時其限制如下: | |||
| f b | |||
| ≤ ≤ 0.7 | |||
| t w | f a |
|---|
| t w | f a |
|---|
| t w | f a |
|---|
| 135 | |
|---|---|
| f f + b a 3 | |
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350< 47(9-56)
翼板之突出緣寬度,其ftb /'不得大於下式值:
135< 12(9-57)
9.2.8 排架及塔架(BENTS AND TOWERS)
1. 通則排架宜由兩根支柱組成,且通常應成對連接以構成塔架。排架及塔架構材之設計,應依照本規範「一般需求」與「桁架」各節之規定辦理。
2. 單獨排架應具有鉸接端,否則應設計使其可抵抗彎曲。
3. 傾斜排架(Batter)
排架之基底最好應予足夠之擴展,以防止假設之側向載重所導致之上揚。通常排架之基底寬度,不得小於其高度之1/3。
4. 支撐(Bracing)
塔架應以強勁構材設置橫向及縱向支撐,以銲接、強力螺栓連接之。每一節間縱向支撐構材之斷面不得小於其同節間橫向支撐構材之斷面。長柱之支撐,設計時應使柱之兩方向固定於同一點或相近點上。柱之續接應置於斜撐節點處或接近之上方。有兩個以上垂直節間之所有塔架,應在交替之中間節點設置水平對角斜撐。
5. 底撐(Bottom Struts)
塔架之底撐應有足夠強度使結構物於無載重狀態下,假定摩擦係數為0.25時,可使活動支承移動。塔架支撐之伸脹規定應在柱之支承上決定。
¶ 9.2.9 合成梁
1. 通則本節規定適用於鋼梁與混凝土板,藉剪力連接器連結之結構。
有關混凝土與鋼結構設計之一般規定,凡能適用於合成梁之設計者,均應遵守。合成後之梁與橋面板應使用合成慣性矩法設計及計算應力,且應與預定使用各種材料之性質一致。
| 350 | |
|---|---|
| f + f a b | |
| t f | f + f a b |
|---|
| 135 | |
|---|---|
| f + f a b | |
| t f | f + f a b |
|---|
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254鋼材之彈性模數(2,100,000kgf/cm2) 200,000MPa與各種設計強度之常重混凝土(w=2,400kgf/m3)之彈性模數比如下:
n=鋼材之彈性模數與混凝土之彈性模數比,其值如下:
凡合成梁之靜重係由合成斷面承受者,設計時應考慮潛變之影響。此類結構物其合成斷面因靜重所產生之應力及水平剪力,應按上列n值計算,或將此值乘以3計算,選用二者中產生較高之應力及剪力者。
如採用具有膨脹性之混凝土,應將膨脹特性納入設計考量。
簡支跨以及連續跨正彎矩區域之合成斷面應適當設計以使其中性軸能置於鋼梁頂面下方。位於中性軸拉力側之混凝土,計算抵抗力矩時不可將其計入。於連續跨負彎矩區計算抵抗力矩時,僅能考慮板鋼筋與鋼梁合成作用。混凝土面板與鋼梁之接合平面間需配置剪力連接器,俾使二者結合成一體以傳遞該平面上之應力。
計算撓度用之慣性矩包括計算彎矩與剪力及依據9.1.3節1.項與9.2.9節5.項(1)計算疲勞應力範圍與疲勞剪力範圍所用勁度因子之決定,則位於中性軸拉力側之混凝土可考慮之。
鋼梁,尤其在未設置中間施工架支撐者,在澆築混凝土時及混凝土未硬化前,對其穩定性及強度應詳加檢討。計算鋼梁斷面之彎矩與剪力時應依設計圖規定合成斷面混凝土面板之澆置順序考慮之,翼板最大受壓應力不得大於表9.8之有部份支撐或未支撐受壓翼板容許應力之1.4倍且不大於0.55Fy。非合成及合成斷面靜重於腹板之加成剪力不得大於腹板剪力挫屈容量之1.35倍及下式容許應力:
其中C 依公式(9-27)計算
2. 剪力連接器
| 60kgf/cm2 13.8~15.9MPa f/cm2 16.5~19.3MPa f/cm2 20.0~24.lMPa f/cm2 24.8~31.0MPa f/cm2 31.7~40.7MPa 41.4MPa以上 | 13.8~15.9MPa | ||
|---|---|---|---|
| 41.4MPa | |||
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255在鋼梁及橋面板交接面配置剪力連接器,其目的在使該處具有抵抗剪力之能力,俾能產生合成作用。剪力連接器須符合有關材料之各項規定。剪力連接器之型式,應使混凝土能徹底搗實以確保連接器全周面均能與混凝土接觸。剪力連接器應能抵抗混凝土板與鋼梁間之水平及垂直移動。
銲接於鋼梁上之剪力釘或槽鋼剪力連接器之剪力強度,應依第9.2.9節5.項之規定辦理。槽鋼剪力連接器沿其跟部及趾部至少應有5mm之填填角銲。
覆蓋於剪力連接器頂部之混凝土保護層淨厚不得小於5公分,且剪力連接器至少應伸入橋面板底以上5公分。
鋼梁翼板邊與剪力連接器邊緣之淨距不得少於2.5公分。相鄰連接器中心至中心距離不得少於4倍的直徑。
3. 有效翼板寬合成梁結構中,可視同T型梁翼板之橋面板,其有效寬度不得超過下列數值:
(1) 梁跨徑之1/4。
(2) 梁間之中心距離。
(3) 橋面板最小厚度之12倍。
如合成梁具單側翼板,則其有效寬度不得超過下列數值:。
(1) 梁跨徑之1/12。
(2) 梁間中心距離之一半。
(3) 最小板厚之6倍。
4. 應力灌鑄橋面板混凝土時如不使用臨時支撐,則鋼梁之最大壓應力及拉應力,應為靜重單獨作用於鋼梁上所產生之應力與其他後加載重作用於合成梁所產生應力之和。如灌鑄橋面板混凝土時,在跨徑間備有足夠之有效臨時支撐,並支持至混凝土強度達到28天所需強度之百分之七十五時,則其靜重與活重所生之應力應按合成斷面計算。
連續合成橋梁可在正彎矩或橋梁全長使用剪力連接器加以建造。正彎矩部份可以簡支跨徑之合成斷面設計。埋置於混凝土中之鋼筋被視為合成斷面之一部份時,負彎矩區域應設置剪力連接器。如埋於混凝土內之鋼筋不計入負彎矩之斷面性質
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256時,則此部份跨徑不需用剪力連接器,但應依照9.2.9節5.項(1)之規定,在靜重反曲點區域加設錨碇連接器。剪力連接器之設置依照9.2.9節5.項之規定辦理。
當施工載重或設計載重使混凝土面板縱向拉應力大於7.2.2節1.項(1)規定之容許應力ft時,包含縱向分配鋼筋在內之最小縱向鋼筋面積,應等於或大於混凝土板斷面積之1%,混凝土板面積取結構厚度乘以橋面板全寬,使用不大於19∮鋼筋,間距不大於30cm,且此項鋼筋之2/3應置於混凝土板上層。分佈鋼筋可不必依4.3節9.項之規定擺置。。
負彎矩區內如不使用剪力連接器時,則其縱向鋼筋應予延伸至正彎矩區內,且需伸入錨碇連接器至少有40倍鋼筋直徑之距離。塗佈環氧樹脂的鋼筋,其延伸至正彎矩區越過錨碇連接器之長度應照7.1.13節修正之。
5. 剪力
(1) 水平剪力剪力連接器之最大間距不得超過60公分,但跨越連續梁內支點處可以使用較大間距,以避免連接器配置於受拉翼板之高應力處。
為抵抗水平剪力應在混凝土橋面板與鋼梁之交接面設置剪力連接器。剪力連接器應為機械性裝置,以規則或變化間隔橫向配置於梁翼板上。剪力連接器之設計應符合疲勞之規定,並校核其極限強度。
a.
疲勞水平剪力差值,應依下式計算:
式中,Sr : 在跨徑內所考慮點之混凝土板與梁交接處之水平剪力差值,kgf/m N/m。
Vr : 由活重及衝擊力所生之剪力差值,kgf N。在任一斷面上,剪力差值應取最小與最大剪力之差數(不含靜重)。
Q : 混凝土受壓部份之換算面積,或埋置於混凝土內之負彎矩鋼筋面積對合成斷面中性軸之面積力矩,m3。
I : 正彎矩區內為換算後合成梁之慣性矩;負彎矩區內為鋼梁含或不含埋置於混凝土內鋼筋面積之慣性矩,m4。
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257(上述受壓混凝土之面積應換算為等值鋼材面積,可由混凝土翼板有效寬度除以彈性模數比"n"而得之。)
每一連接器之水平剪力容許差值," Zr ",以kgf N為單位時如下所示:
槽鋼
銲接剪力釘(H/d等於或大於4)
式中,W:槽鋼剪力連接器在梁翼橫方向之長度,cm(m)。
d:剪力釘之直徑,cm(m)。
α = 910(100,000 反復次數時)
742(500,000 反復次數時)
550(2,000,000 反復次數時)
385(超過2,000,000 反復次數時)
B = 720(100,000 反復次數時)
540(500,000 反復次數時)
432(2,000,000 反復次數時)
378(超過2,000,000 反復次數時)
H:剪力釘之高度,cm(m)。
剪力連接器之所需間距係以鋼梁某一橫斷面上所有剪力連接器之合計水平剪力容許差值(∑Zr)除以水平剪力差值Sr。連續梁之內支點上,為避免連接器配置於受拉翼板之高應力處,在保持所需連接器總數不變之原則下,間距可以調整。
b. 極限強度為疲勞規定而設置之連接器數量,應檢查其數量是否足夠極限強度所需。所需之剪力連接器數量,應等於或大於下式所得之值:
式中,N1:最大正彎矩點至鄰近端支點間之連接器數量。
Su :剪力連接器極限強度。