計技術(shù)探討-20100722課件

中小跨徑公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)經(jīng)驗交流會

2010年7月22-23日，湖南長沙中小跨徑公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)經(jīng)驗交流會

2010年7月22-23日，湖南長沙報告安排：

1中小跨徑公路橋梁設(shè)計技術(shù)探討鮑衛(wèi)剛

2裝配式或現(xiàn)澆混凝土板橋設(shè)計技術(shù)彭立

3裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋設(shè)計技術(shù)楊耀銓

4裝配式和現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋設(shè)計技術(shù)余培玉

5數(shù)字化橋梁設(shè)計技術(shù)及其應(yīng)用袁國平

中小跨徑公路橋梁設(shè)計技術(shù)探討

鮑衛(wèi)剛

2010年7月根據(jù)交通部的統(tǒng)計資料：截止到2004年底，全國公路橋梁數(shù)達32.16萬座、1337.76萬延米，其中特大橋梁717座、117.56萬延米，大橋20672座、445.66萬延米，中橋66432座、364.06萬延米，小橋233805萬座、410.36萬延米，中小橋座數(shù)占總橋梁數(shù)的93.3%。截止到2005年底，全國公路橋梁達33.66萬座/1474.75萬延米，其中：特大橋梁876座、145.96萬延米，大橋23290座、512.53萬延米，中橋7.17萬座、393.74萬延米，小橋24.07萬座、422.53萬延米，中小橋座數(shù)占總橋梁數(shù)的92.8%。

因此，建設(shè)好中小跨徑橋梁是公路橋梁建設(shè)可持續(xù)發(fā)展、建設(shè)資源節(jié)約型公路交通的基本突破點，中小跨徑橋梁的設(shè)計、施工和養(yǎng)護水平反映了我國公路橋梁建設(shè)的整體技術(shù)水平和行業(yè)技術(shù)管理水平。

標(biāo)準化工作應(yīng)該是其中重要的一環(huán)。樹立和落實科學(xué)發(fā)展觀提升設(shè)計理念提高設(shè)計水平

——在全國公路勘察設(shè)計工作會議上的講話，馮正霖（2004年9月25日）六個堅持，六個樹立：堅持以人為本，樹立安全至上的理念；堅持人與自然相和諧，樹立尊重自然、保護環(huán)境的理念；堅持可持續(xù)發(fā)展，樹立節(jié)約資源的理念；堅持質(zhì)量第一，樹立讓公眾滿意的理念；堅持合理選用技術(shù)指標(biāo)，樹立設(shè)計創(chuàng)作的理念；堅持系統(tǒng)論的思想，樹立全壽命周期成本的理念。建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，保證量大面廣的中小跨徑公路混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的安全度，提高耐久性，提高社會的整體社會效益、工作效率和經(jīng)濟效益的關(guān)鍵工作之一是實現(xiàn)設(shè)計和施工的標(biāo)準化、生產(chǎn)的機械化和工廠化，使中小跨徑橋梁的構(gòu)件具有可維修性和可更換性。

在這樣的外部背景條件下，在交通部的直接領(lǐng)導(dǎo)和支持下，在各兄弟單位的大力協(xié)作下，交通部專家委員會組織全國20多家設(shè)計單位開展了《預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁通用設(shè)計圖成套技術(shù)》的研究。一、公路橋梁標(biāo)準（通用）圖的演變1953年前，完全引進前蘇聯(lián)的設(shè)計圖。1953年，交通部組織編制了15本標(biāo)準圖。1954年編制了54本標(biāo)準圖。1959年后編制了石拱橋的系列標(biāo)準圖。主要依據(jù)前蘇聯(lián)規(guī)范。1961年橋梁試行規(guī)范出來后，編制了混凝土結(jié)構(gòu)的系列標(biāo)準圖。小計有180冊。1961年，經(jīng)清理，保留了93本。1972年，再次清理，作廢木結(jié)構(gòu)圖，另分類：可用33冊，參考26冊，資料19冊，報廢42冊，計120冊。1972年技術(shù)標(biāo)準出來后，編制標(biāo)準圖35冊、設(shè)計圖32冊、人工構(gòu)造物標(biāo)準圖2冊、縣鄉(xiāng)公路工程設(shè)計圖4冊、高速公路橋涵設(shè)計圖13冊，共計86冊。很多圖紙延用至今。

交通部1999年以交公路發(fā)[1999]237號文“關(guān)于采用交通行業(yè)標(biāo)準《公路橋涵標(biāo)準圖》有關(guān)問題的通知”。對以往的標(biāo)準圖的使用條件進行了適當(dāng)?shù)南薅?，并進行了清理。對1973-85年間編制的35本標(biāo)準圖規(guī)定可繼續(xù)使用的為23本，作廢了12本。存在的問題：技術(shù)指標(biāo)落后、汽車荷載等級低、使用的建筑材料過時、涵蓋面不夠。

90年代部頒公路橋涵標(biāo)準圖序號編號名稱技術(shù)指標(biāo)1JT/GQB001—93裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土斜空心板橋上部構(gòu)造跨徑：10、13、16、20米2JT/GQB002—93裝配式鋼筋混凝土斜空心板橋上部構(gòu)造跨徑：6、8、10、13米3JT/GQB003—93鋼筋混凝土蓋板涵跨徑：1.5、2.0、2.5、3.0、4.0米4JT/GQB004—93石拱涵跨徑：1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0米5JT/GQB005—93裝配式后張法預(yù)應(yīng)力混凝土工型組合梁斜橋跨徑：20米6JT/GQB006—93裝配式后張法預(yù)應(yīng)力混凝土工型組合梁斜橋跨徑：30米7JT/GQB007—93裝配式后張法預(yù)應(yīng)力混凝土工型組合梁斜橋跨徑：40米8JT/GQB008—96整體式鋼筋混凝土連續(xù)板橋上部構(gòu)造跨徑：4×16、4×13、4×10、4×8、3×16、3×13、3×10、3×8米9JT/GQB009—96整體式鋼筋混凝土連續(xù)板橋下部構(gòu)造跨徑：4×16、4×13、4×10、4×8、3×16、3×13、3×10、3×8米10JT/GQB010—96裝配式后張法部分預(yù)應(yīng)力混凝土單懸臂梁橋上部構(gòu)造中跨跨徑：25、35、45米11JT/GQB011—96裝配式后張法部分預(yù)應(yīng)力混凝土單懸臂梁橋下部構(gòu)造中跨跨徑：25、35、45米12JT/GQB012—97裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土斜空心板橋下部構(gòu)造跨徑：10、13、16、20米13JT/GQB013—97裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土斜空心板橋下部構(gòu)造跨徑：6、8、10、13米14JT/GQB014—98（共兩冊）裝配式后張法預(yù)應(yīng)力混凝土工型組合梁斜橋下部構(gòu)造跨徑：20、30、40米15JT/GQB015—98鋼筋混凝土圓管涵孔徑：0.75、1.00、1.25、1.50、2.00米一、公路橋梁標(biāo)準（通用）圖的演變20世紀90年代，由公規(guī)院出面組織編制了15本標(biāo)準圖。

20世紀80年代以來，高速公路等在我國得到了快速的發(fā)展，公路橋涵結(jié)構(gòu)的標(biāo)準化技術(shù)的研究和設(shè)計出現(xiàn)了多樣化，甚至一院、一路一通用圖的局面，造成了巨量的人力資源的浪費，給行業(yè)的技術(shù)管理、公路橋梁的系統(tǒng)性養(yǎng)護管理造成了困難。交通部自2000年起不再安排公路橋涵標(biāo)準設(shè)計的研究和編制

（1998年僅安排“預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)橋標(biāo)準圖”--最后未編出來，1999年安排了“鋼筋混凝土蓋板涵標(biāo)準圖”和“石拱涵標(biāo)準圖”的修訂）存在問題：標(biāo)準化程度低、過分追求經(jīng)濟指標(biāo)、對超載現(xiàn)象產(chǎn)生的后果估計不足而病害嚴重、對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的認識程度不夠到位、個別標(biāo)準圖的設(shè)計質(zhì)量有所下降。新版《公路工程技術(shù)標(biāo)準》JTGB01-2003和橋涵設(shè)計規(guī)范頒布后，對結(jié)構(gòu)的安全度和耐久性有了進一步的要求，汽車荷載標(biāo)準模式改變了，荷載水平適度提高了，應(yīng)該予以總結(jié)、提高。二、《預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁通用設(shè)計圖成套技術(shù)》研究的基本工作情況和成果1主要工作過程項目自2005年5月正式啟動，按照交通部的要求，結(jié)合項目的技術(shù)特點開展相關(guān)的研究工作。期間，召開了計11次規(guī)模不等的技術(shù)交流會。序號時間地點12005.5.30-31青海西寧22005.6.24-25北京32005.9.28-29湖南長沙42006.3.17湖南長沙52006.8.24-26北京62006.9.13-14湖北武漢72006.12.11-12陜西西安82006.12.13-14湖北武漢92006.12.26-27湖南長沙102007.2.6-12云南昆明112007.4.10-12北京二、《預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁通用設(shè)計圖成套技術(shù)》研究的基本工作情況和成果2項目主要承擔(dān)單位牽頭單位：（1）交通部專家委員會；（2）中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司；（3）中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司；（4）中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司；（5）湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院；（6）中交橋梁技術(shù)有限公司主要參加單位：（7）四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院；（8）廣西自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院；（9）遼寧省交通勘測設(shè)計院；（10）陜西省公路勘察設(shè)計院；（11）福建省交通規(guī)劃設(shè)計院；（12）山東省交通規(guī)劃設(shè)計院；（13）江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計院；（14）湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院；（15）安徽省公路勘察設(shè)計院；（16）江西省交通設(shè)計院；（17）河北省交通規(guī)劃設(shè)計院；（18）云南省公路規(guī)劃勘察設(shè)計院；（19）中國公路工程咨詢集團有限公司；（20）重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計院；（21）吉林省公路勘察設(shè)計院；（22）上海市政工程設(shè)計研究總院；（23）湖南省交通科學(xué)研究院；（24）青海省公路科研勘測設(shè)計院二、《預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁通用設(shè)計圖成套技術(shù)》研究的基本工作情況和成果3組織方式（1）項目領(lǐng)導(dǎo)小組鳳懋潤、王玉、楊盛福、吳亞中、張喜剛、劉士林、廖朝華、鮑衛(wèi)剛（2）技術(shù)專家組廖朝華、劉士林、彭寶華、蘇善根、萬珊珊、宋文權(quán)、曾輝爵、王松華、吳寶詩、楊金保、陳陣、詹建輝、李懷峰、羅吉智、曹繼偉、劉新生、袁光宇、琚遠航、鄭遠鵠、雷作樵、王承格、王崇漢

等22人（3）項目總（執(zhí)行）負責(zé)人：王玉、鮑衛(wèi)剛（4）主要參加人員余培玉、楊耀銓、彭立、張喜剛、李軍、金曉宏、沈蘇平、劉麗萍、楊滬湘、馮鵬程、葛勝錦、王崇漢、陳長海、劉海青、張巍、黃德耕、王耀明、郭衛(wèi)民、李國清、李正、潘桂清、胡吉利、鐘明全、沈永林、焦明偉、胡盛、張劍英、邢現(xiàn)軍、陳建平、納啟財?shù)?35人

根據(jù)項目工作的需要，成立了箱梁研究組、T梁研究組、板梁研究組，分別由中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司、中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司、湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院牽頭負責(zé)。二、《預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁通用設(shè)計圖成套技術(shù)》研究的基本工作情況和成果

跨徑范圍在5m≤L＜20m內(nèi)的中小橋梁上部構(gòu)造通常以簡支體系的普通鋼筋混凝土板和先張法預(yù)應(yīng)力空心板為主。

裝配式T形梁適用跨徑范圍較大，早期T形梁跨徑在10m～20m時多為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁的適用跨徑一般為25、30m、35m、40m、45m。

裝配式小箱形梁橋的結(jié)構(gòu)以先簡支后連續(xù)的型式為主（簡支結(jié)構(gòu)的小箱梁很少見），跨徑主要為25m、30m、35m、40m。

5計算軟件：

所有通用圖結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算均采取一種基本計算軟件進行計算，再安排1-2個不同的軟件進行校對、考核和驗證，本項目研究主要采用的計算軟件有：

1．中交二公院編的《橋梁綜合設(shè)計計算程序JSL-BrgCal》2．橋梁結(jié)構(gòu)綜合分析程序GQJS3．Midas4．橋梁博士

5．ANSYS

二、《預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁通用設(shè)計圖成套技術(shù)》研究的基本工作情況和成果6專題研究成果：

1）公路橋涵標(biāo)準圖應(yīng)用情況調(diào)研報告

2）板式橋梁合理結(jié)構(gòu)型式研究

3）板式橋梁設(shè)計計算分析方法研究

4）板式橋梁板端結(jié)構(gòu)受力研究

5）T梁空間分析與平面桿系分析的對比研究

6）20m跨T梁橫隔板設(shè)置的研究

7）現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁橋通用設(shè)計圖成套技術(shù)研究

8）裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁橋通用設(shè)計圖成套技術(shù)研究

9）通用圖計算書編制格式和制圖規(guī)定

10）典型橋梁結(jié)構(gòu)通用設(shè)計圖計算成果匯總

二、《預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁通用設(shè)計圖成套技術(shù)》研究的基本工作情況和成果7通用圖成果（典型公路橋梁上部結(jié)構(gòu)）

序號圖冊名稱主要技術(shù)指標(biāo)1-4裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁通用圖跨徑：25m。汽車荷載等級：公路-Ⅱ級；路基寬度：10m。汽車荷載等級：公路-Ⅰ級；路基寬度：24.5m、33.5m、34.5m。5、6現(xiàn)澆等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁通用圖跨徑：（20＋32＋20）m、（16＋2×20＋16）m；汽車荷載等級：公路-Ⅱ級；路基寬度：7.5m、8.5m、10m、12m7-9裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋（簡支體系）上部構(gòu)造通用圖跨徑：20m；汽車荷載等級：公路-Ⅰ級。整體式或分離式路基寬度：23m、26.0m、28.0m。10、11裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋（先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)）上部構(gòu)造通用圖跨徑：35m；汽車荷載等級：公路-Ⅰ級；整體式路基寬度：24.5m、23.0m12裝配式先張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板橋上部構(gòu)造（1m板寬）跨徑：13m；汽車荷載等級：公路-Ⅰ級；橋梁寬度：2×11.25、2×12、2×12.75、2×13.5、2×16.5、2×16.75m13、14裝配式先張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板橋上部構(gòu)造（1.25m板寬）跨徑：13m、16m；汽車荷載等級：公路-Ⅰ級；橋梁寬度：2×11.25、2×12、2×12.75、2×13.5、2×16.5、2×16.75m15、16裝配式后張法預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)空心板橋上部構(gòu)造（1.25m板寬）跨徑：16m、20m；汽車荷載等級：公路-Ⅰ級；橋梁寬度：2×11.25、2×12、2×12.75、2×13.5、2×16.5、2×16.75m17、18裝配式鋼筋混凝土簡支板橋上部構(gòu)造（1m板寬）跨徑：6m、10m；汽車荷載等級：公路-Ⅰ級；橋梁寬度：2×11.25、2×12、2×12.75、2×13.5、2×16.5、2×16.75m二、《預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁通用設(shè)計圖成套技術(shù)》研究的基本工作情況和成果8主要技術(shù)指標(biāo)和計算參數(shù)路基寬度：依據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準》JTGB01-2003，典型公路橋梁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)通用圖編制所采用的路基寬度指標(biāo)按下表選用。

通用圖編制采用的路基寬度指標(biāo)荷載等級公路Ⅰ級公路Ⅱ級路基寬度(m)T梁23.024.526.028.033.534.58.510.012.0箱梁－10.012.0板8.510.012.0主要技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計參數(shù)：

1)斜交角：0°、15°、30°2)荷載等級：公路-Ⅰ級、公路-Ⅱ級。

3)環(huán)境類別：Ⅱ類。

4）支座布置：連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的T梁、箱梁及預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁結(jié)構(gòu)縱向采用單支座。二、《預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁通用設(shè)計圖成套技術(shù)》研究的基本工作情況和成果8主要技術(shù)指標(biāo)和計算參數(shù)

5）對應(yīng)于公路Ⅰ級汽車荷載的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件采用C50強度等級的混凝土；對應(yīng)于公路-Ⅱ級汽車荷載的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件采用C40強度等級的混凝土（現(xiàn)澆箱梁采用C50）；鋼筋混凝土構(gòu)件采用C30強度等級的混凝土。

6）考慮到通用圖的普及性，后張預(yù)應(yīng)力管道統(tǒng)一采用金屬波紋管，設(shè)計計算統(tǒng)一采用金屬波紋管的參數(shù)。鼓勵實際工程采用塑料波紋管，并按照有關(guān)參數(shù)對有關(guān)內(nèi)容予以微調(diào)。

7）在計算收縮徐變時，考慮存梁期為90天。

8）T梁和裝配式箱梁：正彎矩用全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，在最不利荷載組合，滿足規(guī)范要求即可，負彎矩區(qū)按部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件控制。空心板：正彎矩用預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件，負彎矩區(qū)采用鋼筋混凝土連續(xù)?？筛鶕?jù)具體情況適度考慮一定厚度的調(diào)平層混凝土參與結(jié)構(gòu)總體受力。二、《預(yù)應(yīng)力混凝土公路橋梁通用設(shè)計圖成套技術(shù)》研究的基本工作情況和成果8主要技術(shù)指標(biāo)和計算參數(shù)

9）橋面鋪裝

T梁和裝配式箱梁：橋面鋪裝為二層，下層為80mm現(xiàn)澆C50混凝土，不參與結(jié)構(gòu)受力；上層為瀝青混凝土，其厚度為：對應(yīng)于公路-Ⅰ級汽車荷載，瀝青橋面鋪裝厚取100mm。對應(yīng)于公路Ⅱ級汽車荷載，瀝青橋面鋪裝厚取80mm（小箱梁為100mm）?？招陌澹簶蛎驿佈b為二層，下層為100mm現(xiàn)澆C40混凝土，上層為瀝青混凝土，其厚度為：對應(yīng)于公路Ⅰ級汽車荷載，瀝青橋面鋪裝厚取100mm。對應(yīng)于公路Ⅱ級汽車荷載，瀝青橋面鋪裝厚取80mm?，F(xiàn)澆箱梁：不設(shè)混凝土調(diào)平層，面層按100mm瀝青混凝土或水泥混凝土兩種中的不利情況控制設(shè)計。橋面鋪裝統(tǒng)一采用Φ10R235鋼筋（小箱梁采用Φ6帶肋鋼筋網(wǎng)），間距100mm×100mm。

10)相鄰墩臺的支座沉降差為5mm；

11)瀝青混凝土的重力密度為24kN/m3；混凝土的重力密度：橋面為25kN/m3，主梁結(jié)構(gòu)為26kN/m3。

三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討１．標(biāo)準規(guī)范的定位作用：行為的基本規(guī)范、依據(jù)，但不是法律

目前對標(biāo)準規(guī)范存在的兩個主要誤區(qū)：一是唯標(biāo)準規(guī)范為上，二是不把標(biāo)準規(guī)范當(dāng)正事。

規(guī)范是以往工程實踐的總結(jié)，不可能完全適用各種情況。

計劃經(jīng)濟年代養(yǎng)成技術(shù)人員過分依賴規(guī)范的習(xí)慣并一切唯規(guī)范是從的行動準則，使他們的設(shè)計行為變成只對規(guī)范負責(zé)，而不是首先對工程質(zhì)量負責(zé)規(guī)范的錯誤定位，束縛了技術(shù)人員的創(chuàng)造性，阻礙了技術(shù)進步。市場經(jīng)濟條件下，規(guī)范的作用只建立在業(yè)主與設(shè)計、施工企業(yè)之間的合同或契約基礎(chǔ)上，作為共同認可的進行工程的一種規(guī)則，如果牽涉到違法，也只反映在是否存在背約的行為上。

對于重要或復(fù)雜工程，應(yīng)該專門制定設(shè)計施工標(biāo)準，原則上不能采用規(guī)范上的一般做法。三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討１．標(biāo)準規(guī)范的定位技術(shù)規(guī)范中的要求只是最低要求英國土建工程設(shè)計與施工的各種標(biāo)準的第一頁，都寫有：

遵守英國規(guī)范（標(biāo)準）本身，并不給予豁免法律責(zé)任

美國ACI混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的第一章、第一句話：

“本規(guī)范提供設(shè)計與施工……的最低要求”。

美國公路部門ASSHTO橋梁設(shè)計規(guī)程的第一章第一節(jié)中寫道：

“本規(guī)程無意取代設(shè)計人所具有的專門教育和工程判斷的訓(xùn)練，僅在規(guī)程中規(guī)定為保證公共安全的最低要求。業(yè)主或設(shè)計人可能需要在設(shè)計中采用新的先進技術(shù)，或需對材料及施工質(zhì)量提出更高的要求”。

與此相反，我國現(xiàn)行規(guī)范帶著短缺計劃經(jīng)濟年代的深刻烙印，回避最低要求的提法，并時常在客觀上暗示標(biāo)準規(guī)范要求的唯一性。三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討設(shè)計理論的基本演變：

容許應(yīng)力法（構(gòu)件抗力指標(biāo)上的Ｋ代表平均水平）

破損階段設(shè)計法（定值極限狀態(tài)設(shè)計方法）

（荷載強度指標(biāo)上的Ｋ同樣代表平均水平）

以可靠性理論為基礎(chǔ)的概率極限狀態(tài)設(shè)計方法（顯示了結(jié)構(gòu)的可靠程度與擬承擔(dān)的風(fēng)險之間的直接關(guān)系）

以往的容許應(yīng)力設(shè)計方法也具有一定的概率的含義

概率極限狀態(tài)設(shè)計方法的水準；水準I—半概率設(shè)計法；

水準II—近似概率設(shè)計方法；

水準III—全概率設(shè)計法。

三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討結(jié)構(gòu)可靠度的定義：

結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。規(guī)定條件--正常設(shè)計、正常施工和正常使用

規(guī)定時間--設(shè)計基準期

預(yù)定功能--安全性、適用性、耐久性

（總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性）

三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討標(biāo)準規(guī)范設(shè)計理論變化的目的：

尋找更為合理、科學(xué)的工程結(jié)構(gòu)安全度、耐久性的評價指標(biāo)采用概率極限狀態(tài)設(shè)計方法可明顯地體現(xiàn)如下方面的優(yōu)點：

1．可使工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范引入先進的可靠性理論；

2．可更全面地考慮影響結(jié)構(gòu)可靠性諸因素的變異性，使結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范所采用的有關(guān)參、系數(shù)更趨于反映客觀實際，使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)更趨合理；

3．可變作用按隨機過程進行分析，隨機過程的時間域可取為結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期，從而使結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠概率有了一個統(tǒng)一的時間概念；

4．有了具體結(jié)構(gòu)的目標(biāo)可靠指標(biāo)，可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的不同要求和特點恰當(dāng)?shù)貏澐趾瓦x擇安全等級，以便處理好結(jié)構(gòu)可靠性與經(jīng)濟性之間的矛盾；實用的極限狀態(tài)設(shè)計表達式中的各分項系數(shù)，使所設(shè)計的同類結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在不同的承載情況下具有較佳的可靠度的一致性，使工程結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計方法更加科學(xué)、合理；

5．結(jié)構(gòu)的可靠度往往與質(zhì)量控制聯(lián)系在一起，為了保證結(jié)構(gòu)設(shè)計達到預(yù)定的可靠度，可以進一步強調(diào)質(zhì)量控制的重要性，從而使設(shè)計規(guī)范與施工、驗收等標(biāo)準在結(jié)構(gòu)可靠度上得以互相銜接和配套。三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討3.設(shè)計基準期與設(shè)計壽命《通用規(guī)范》第1.0.6條:公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期為100年。通過結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的可靠度將規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理、養(yǎng)護維修、運營管理等各個環(huán)節(jié)串連起來，建立全壽命周期成本的概念，在保證前期建設(shè)費用的基礎(chǔ)上進一步加強和重視管理和養(yǎng)護的投入，才能保證結(jié)構(gòu)整體的使用壽命。

《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準》GB50068-2001規(guī)定紀念性或特別重要的建筑結(jié)構(gòu)，100年。

歐洲規(guī)范（Eurocode）規(guī)定：房屋建筑及其他普通結(jié)構(gòu)50年，紀念性建筑、橋梁和其他土木結(jié)構(gòu)，100年。

《結(jié)構(gòu)可靠性總原則》ISO/DIS2394:1998規(guī)定：設(shè)計工作期較長的結(jié)構(gòu)（如大橋）50-150年。

美國對橋梁的設(shè)計使用年限為不小于75～100年。

英國規(guī)定各類結(jié)構(gòu)物設(shè)計壽命為：橋梁、隧道等交通運輸結(jié)構(gòu)，120年。

三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討要確保結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度，其安全性、適用性和耐久性指標(biāo)均需滿足，缺一不可。在考慮了環(huán)境因素和預(yù)期的維護水平后，結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)使結(jié)構(gòu)在其設(shè)計工作年限內(nèi)的劣化不影響對結(jié)構(gòu)期望的功能。為此，需考慮如下因素：

(1)預(yù)期或可預(yù)見的使用目的；

(2)要求的設(shè)計準則；

(3)預(yù)期的環(huán)境條件；

(4)材料和制品的組成、特性和性能；

(5)結(jié)構(gòu)體系的選擇；

(6)構(gòu)件形狀和結(jié)構(gòu)細部構(gòu)造；

(7)制作質(zhì)量和控制水平；

(8)特別的保護措施；

(9)設(shè)計工作壽命期內(nèi)要進行的維護。設(shè)計基準期是為確定可變作用及與時間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時間參數(shù)。

設(shè)計使用年限（壽命）為設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修即可按其預(yù)定目的使用的時期。用以作為結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的依據(jù)并具有規(guī)定裕度或保證率的目標(biāo)使用年限。設(shè)計使用年限由業(yè)主或用戶與設(shè)計人員共同確定，并滿足有關(guān)法規(guī)的最低要求。因此：設(shè)計使用年限在考慮結(jié)構(gòu)重要性及其上述需要考慮的因素后，一般取值可低于或等值于設(shè)計基準期。

三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討設(shè)計理念的調(diào)整設(shè)計原則：安全、適用、經(jīng)濟、美觀和有利環(huán)保公路的可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)應(yīng)該建立在公路的設(shè)計、建設(shè)和運營過程中考慮環(huán)境的保護和實施恰當(dāng)?shù)耐恋亻_發(fā)計劃之上。安全是前提，適用或曰實用是目的。橋梁應(yīng)與自然環(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)；

1）橋路同寬，提高路線整體的通行能力和服務(wù)水平；

2）采用合理、科學(xué)的先進技術(shù)和產(chǎn)品，滿足結(jié)構(gòu)的功能要求和安全度要求：公路橋涵不宜使用帶球冠或坡型的橡膠支座；（建議壓力300噸及以下，優(yōu)先考慮板式支座，

300-800噸優(yōu)先考慮球形支座，

600噸以上可考慮盆式支座）；（板梁下的4支座或3支座；T梁連續(xù)的單支承或雙支承）

3）彎、坡、斜、寬橋梁宜選用圓形板式橡膠支座；墩臺構(gòu)造應(yīng)滿足更換支座的要求；

4）高速公路、一級公路上的多孔梁（板）橋宜采用連續(xù)橋面簡支結(jié)構(gòu)，或采用整體連續(xù)結(jié)構(gòu)；三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討設(shè)計理念的調(diào)整

5）橋頭搭板技術(shù)的改善，搭板厚度不宜小于250mm，長度不宜小于5m；

6）橋上縱坡不宜大于4%，橋頭引道縱坡不宜大于5%；

7）橋面鋪裝的結(jié)構(gòu)型式宜與所在位置的公路路面相協(xié)調(diào)。橋面鋪裝應(yīng)有完善的橋面防水、排水系統(tǒng)。橋面應(yīng)設(shè)排水設(shè)施。每平方米橋面宜設(shè)300mm2的排水管面積。排水管直徑不應(yīng)小于100mm?？缭焦?、鐵路、通航河流的橋梁，橋面排水宜通過設(shè)在橋梁墩臺處的豎向排水管（落水管）流入地面排水設(shè)施中。三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討5汽車荷載標(biāo)準汽車荷載等級（97標(biāo)準）新標(biāo)準汽車—超20級、掛車—120--相當(dāng)于--

公路—Ⅰ級汽車—20級、掛車—100--相當(dāng)于--

公路—Ⅱ級

汽車—15級、掛車—80

汽車—10級、履帶—50

二級公路為干線公路且重型車輛多時，其橋涵的設(shè)計可采用公路—Ⅰ級汽車荷載。四級公路上重型車輛少時，其橋涵設(shè)計采用的公路—Ⅱ級車道荷載的效應(yīng)可乘以0.8的折減系數(shù)，車輛荷載的效應(yīng)可乘以0.7的折減系數(shù)。公路等級高速公路、一級公路二、三、四級公路汽車荷載等級公路—Ⅰ級公路—Ⅱ級三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討5汽車荷載標(biāo)準標(biāo)準汽車荷載模式

97標(biāo)準：計算荷載（車隊荷載）+驗算荷載（履帶車和掛車）

新標(biāo)準：車道荷載(均布荷載+集中荷載）+車輛荷載橋涵結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載，局部加載、橫向橋面板、涵洞、橋臺臺后汽車引起的土壓力和擋土墻上汽車引起的土壓力等的計算采用車輛荷載。車輛荷載與車道荷載的作用不得疊加。---T梁結(jié)構(gòu)和箱梁結(jié)構(gòu)的橫隔梁以及拱橋的橫梁等均應(yīng)采用車輛荷載計算其效應(yīng)。---取消驗算荷載的概念，并不表明同時也允許各類超載超限車輛可以不受限制地在公路上通行。超載、特載車輛在公路上行駛時，仍要對橋涵構(gòu)造物進行必要的驗算，并按有關(guān)管理程序取得道路通行證。三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討6溫度梯度標(biāo)準

風(fēng)荷載

1基本風(fēng)壓——基本風(fēng)速基本風(fēng)壓圖——基本風(fēng)速圖

2定義：離地20m高——離地10m高

3風(fēng)荷載計算：基本風(fēng)壓——陣風(fēng)風(fēng)速（時距1-3s）結(jié)果：風(fēng)荷載比原規(guī)范大2-3倍

——風(fēng)荷載分項系數(shù)取為1.1影響：高墩橋梁三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討7溫度梯度標(biāo)準

T1（℃）T2（℃）混凝土鋪裝256.750mm瀝青混凝土鋪裝層206.7100mm瀝青混凝土鋪裝層145.5

如嚴格按規(guī)范執(zhí)行，則一半以上的混凝土結(jié)構(gòu)中的梯度溫度應(yīng)力的效應(yīng)將達到與汽車荷載效應(yīng)相同的級別，而按以往的規(guī)范，溫度梯度的影響有限，或故意不考慮。三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討8混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討8混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)對氣候、化學(xué)侵蝕、物理作用或任何其他破壞過程的抵抗能力?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性問題主要表現(xiàn)為：混凝土損傷（裂縫、破碎、磨損等）；鋼筋的銹蝕、脆化、疲勞、應(yīng)力腐蝕；鋼筋與混凝土之間粘結(jié)錨固作用的削弱等三個方面。

主要影響因素：材料的自身特性、設(shè)計與施工質(zhì)量、環(huán)境條件、使用條件和防護措施。三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)性能劣化（環(huán)境因素）鋼筋銹蝕

氯離子引起水氧近海環(huán)境、除冰鹽環(huán)境，氯離子從外表侵入海砂、防凍鹽用于混凝土，氯離子拌入

碳化引起二氧化碳水氧凍融破壞水飽和程度凍融循環(huán)次數(shù)混凝土損傷剝落硫酸鹽、酸、軟水侵蝕堿骨料反應(yīng)三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討8混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性耐久性設(shè)計：傳統(tǒng)的經(jīng)驗方法：將環(huán)境作用按其嚴重程度定性地劃分成幾個等級，在工程類比的基礎(chǔ)上，對于不同環(huán)境作用等級下的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由規(guī)范直接規(guī)定材料的耐久性要求（通常用混凝土的強度、水膠比、膠凝材料用量指標(biāo)等表示）和鋼筋保護層厚度等構(gòu)造要求，以滿足結(jié)構(gòu)的耐久性需要。定量計算方法：環(huán)境作用（大體可為一般作用、凍融作用、氯化物環(huán)境和化學(xué)腐蝕環(huán)境四大類）需要定量表示，選用適當(dāng)?shù)牟牧狭踊Ｐ颓蟪霏h(huán)境作用效應(yīng)，列出環(huán)境作用效應(yīng)與耐久性抗力之間的定量關(guān)系式，就可以求出與所考慮的極限狀態(tài)對應(yīng)的使用年限。新版橋涵設(shè)計標(biāo)準提高了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要求（環(huán)境類別劃分、耐久性要求和混凝土保護層厚度規(guī)定等），并推薦：

淘汰低性能低質(zhì)建筑材料，提倡使用高強高性能的鋼材和混凝土材料；提高橋涵結(jié)構(gòu)的最低用材標(biāo)準（混凝土的最低強度指標(biāo)有所提高）；提高了混凝土結(jié)構(gòu)的最低配筋率要求。

----屬于傳統(tǒng)的經(jīng)驗方法為主的設(shè)計方法。（注意點：以往的設(shè)計標(biāo)準和設(shè)計并不是沒有考慮耐久性問題。）三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討8混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性國家標(biāo)準《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性規(guī)范》中規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計一般應(yīng)包括：

1）確定結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限、環(huán)境類別及其作用等級

2）概念設(shè)計—有利于減輕環(huán)境因素對結(jié)構(gòu)作用結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選型、布置和構(gòu)造；

3）混凝土材料和鋼筋的選用—按結(jié)構(gòu)耐久性需要對材料提出質(zhì)量要求；

4）根據(jù)耐久性要求確定混凝土保護層厚度；

5）防水、排水等構(gòu)造措施；

6）混凝土裂縫控制要求；

7）嚴重環(huán)境作用下需要采取的多重防護措施與防腐蝕附加措施；

8）基于耐久性的施工工藝與質(zhì)量驗收要求；

9）結(jié)構(gòu)使用階段的維護與檢測要求。耐久性設(shè)計？目前，國際上對環(huán)境作用下的耐久性設(shè)計的定量計算方法尚未達到能在工程中普遍適用的程度。在各種劣化機理的計算模型中，真正可供應(yīng)用的還只局限在定量估算鋼筋開始發(fā)生銹蝕的年限。三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討8混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性應(yīng)綜合控制混凝土的最低強度等級、最大水膠比和在限定范圍內(nèi)選擇混凝土原材料的品種、用量和質(zhì)量，就能滿足不同類別環(huán)境作用下的耐久性質(zhì)量要求。限定范圍：主要指硅酸鹽水泥和礦物摻和料等膠凝材料的用量范圍（如上下限值）、化學(xué)外加劑的選用（如高效減水劑和引氣劑）、水泥中的鋁酸三鈣含量限制、原材料中的有害成分總量限制（如氯離子、硫酸根離子、可熔堿等）、粗骨料的最大粒徑與吸水率等。

----水泥的品行

----骨料

----化學(xué)外加劑

----粉煤灰三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求環(huán)境類別環(huán)境條件最大水灰比最小水泥用量最低混凝土強度等級最大氯離子含量(%）最大含堿量Ⅰ溫暖或寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境；與無侵蝕性的水或土接觸的環(huán)境0.55275C250.303.0Ⅱ嚴寒地區(qū)的大氣環(huán)境、使用除冰鹽環(huán)境；濱海環(huán)境0.50300C300.153.0Ⅲ海水環(huán)境0.45300C350.103.0Ⅳ受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境0.40325C350.103.0三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性序號構(gòu)件類別環(huán)境條件ⅠⅡⅢ、Ⅳ1基礎(chǔ)、樁基承臺⑴基坑底面有墊層或側(cè)面有模板（受力鋼筋）⑵基坑底面無墊層或側(cè)面無模板4060507560852墩臺身、擋土結(jié)構(gòu)、涵洞、梁、板、拱圈、拱上建筑（受力主筋）3040453人行道構(gòu)件、欄桿（受力主筋）2025304箍筋2025305緣石、中央分隔帶、護欄等行車道構(gòu)件3040456收縮、溫度、分布、防裂等表層鋼筋152025通用圖？三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性北美（加拿大安大略?。┕窐蛎姘迥途眯栽O(shè)計要求三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性工程施工進度的不適當(dāng)追求養(yǎng)護不良使表層混凝土的抗?jié)B性成倍降低，使鋼筋開始銹蝕的年限成倍縮少

1天養(yǎng)護與7天養(yǎng)護，可使碳化引起銹蝕年限縮減為原來的1/4搶工省略必要檢驗工序，使鋼筋位置出現(xiàn)偏差鋼筋的保護層厚度如在施工中縮減一半，出現(xiàn)銹蝕年限將縮減為原來的1/4

保護層厚度的5～10mm施工允差，甚至能使鋼筋銹蝕的年限發(fā)生成倍差別結(jié)構(gòu)各種施工、連接縫和防水層是影響耐久性的薄弱環(huán)節(jié)，其質(zhì)量在快速施工中最不易保證。中國土木工程學(xué)會標(biāo)準CCES01－2004

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南國家標(biāo)準《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（2007）三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討9《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》JTGD62-2004的基本變化

1)設(shè)計理論變化帶來的直接或間接的變化

2)安全度調(diào)整帶來的變化

3)公式、構(gòu)造等的完善修改

4)新增內(nèi)容

(1)組合式受彎構(gòu)件

(2)橡膠支座

(3)樁基承臺的“撐桿——系桿體系”

(4)伸縮裝置三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討9混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本計算內(nèi)容

1)持久狀況承載能力極限狀態(tài)（第5章）（受壓區(qū)高度系數(shù)x限制、正截面和斜截面承載能力）

2持久狀況正常使用極限狀態(tài)抗裂（6.3.1條）（正截面-正應(yīng)力；斜截面-主拉應(yīng)力）裂縫計算（6.4.3條）變形（撓度）計算（6.5節(jié)）

3持久狀況應(yīng)力計算（彈性階段）（法向壓應(yīng)力、鋼筋拉應(yīng)力和斜截面上混凝土的主壓應(yīng)力）

（7.1.5條）

4短暫狀況應(yīng)力計算三、中小跨徑橋梁設(shè)計技術(shù)探討9混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本計算內(nèi)容

6.1.2預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件可根據(jù)橋梁使用和所處環(huán)境的要求，進行下列構(gòu)件設(shè)計：

1全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。此類構(gòu)件在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下控制的正截面的受拉邊緣不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力（不得消壓）；

2部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。此類構(gòu)件在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下控制的正截面受拉邊緣可出現(xiàn)拉應(yīng)力：當(dāng)拉應(yīng)力加以限制時，為A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；當(dāng)拉應(yīng)力超過限值時，為B類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。跨徑大于100m橋梁的主要受力構(gòu)件，不宜進行部分預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計。6.3抗裂驗算

6.3.1預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)按下列規(guī)定進行正截面和斜截面抗裂驗算：

1正截面抗裂應(yīng)對構(gòu)件正截面混凝土的拉應(yīng)力進行驗算，并應(yīng)符合下列要求：

1)全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下預(yù)制構(gòu)件分段澆筑或砂漿接縫的縱向分塊構(gòu)件作用短