我国作为交通大国、交通强国,在桥梁设计方面已经处于世界领先地位。为了方便出行,合理调控交通流量,我们要加强建设公路桥梁,促进城际交通的发展。因此,新规范(JTG D60-2015)结合十余年来我国公路桥梁的发展和要求,对原《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)进行了全面修订,我阅读了新旧规范,将新旧规范进行对比,总结出了修订的主要内容。
本次修订的主要内容包括:补充了有关桥涵总体设计的要求;增加了桥涵设计使用年限、交通安全、环境保护、耐久性、桥梁结构监测和风险评估等的相关规定;增加了桥涵养护设施的设计要求;调整了作用组合分类及计算方法、汽车荷载标准的规定;增加了汽车疲劳荷载等标准值的规定;补充了地震设计状况的规定。
本文主要概括了规范第四章——作用修订内容的对比。
公路桥梁
公路线路穿过江河、港湾、湖泊、水库、灌渠等水域,或跨过高差大的深谷地带,或跨过其他交通线路,为了保持交通畅通需要架设桥梁,即公路桥梁。
公路桥涵设计规范作用对比
1.以“作用组合”取代“作用效应组合”,修改完善了作用组合的设计表达式
原规范在术语上都是沿用作用效应组合,在概念上主要强调的是在设计时将不同作用在桥涵结构上所产生的效应进行叠加的过程。实际上在桥涵结构设计中,当作用与作用效应间为非线性关系时,采用简单的线性叠加就不再有效,因此,在采用效应叠加时,还必须强调作用与作用效应“可按线性关系考虑”的条件。公路桥梁特别是大型桥梁的非线性特征显著,设计中需考虑合理的成桥状态、合理的施工状态,一般情况下会呈现明显的几何非线性特征,此时,原规范作用效应组合的概念就不再适用。为此,《工程结构可靠性设计统标准》(GB 50153-2008)和正在修编的《公路工程结构可靠性设计统一标准》以作用组合取代作用效应组合,并以此为基础给出了作用与作用效应为线性关系和非线性关系都普遍适用的作用效应设计表达式。新规范根据上位规范的规定作了调整。
2.改进了作用组合分类及计算方法
现行《工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50153-2008)和正在修编的《公路工程结构可靠性设计统一标准》改进了作用组合分类及计算方法,新规范与上位规范一致,相应进行了修改。修改后,承载能力极限状态包括基本组合、偶然组合和地震组合:正常使用极限状态包括频遇组合和准永久组合。
3.将原规范组合系数改为组合值系数,并统一取为0.75
为了保持不同可变荷载组合数目时构件的可靠指标不变,并与上位规范一致,新规范将现行规范中“作用效应的组合系数”改为“作用的组合值系数”,并统一取为0.75,这样可保证结构可靠指标不会随可变荷载数目的增加而降低,保证桥梁结构构件在多重荷载作用下具有比较一致的可靠度。
4.完善了汽车荷载标准:调整了二级公路的汽车荷载等级;提高了中小跨径桥梁的车道荷载标准;修改了车辆荷载的分项系数
新规范调整了二级公路的汽车荷载等级:一般情况下,二级公路桥涵的设计应采用公路一I级汽车荷载;二级公路为非干线公路且重型车辆不多时,其桥涵的设计可采用公路一II级汽车荷载。提高了跨径在50m以下桥梁的车道荷载集中载标准值,对50m跨径以内的桥梁设计汽车荷载效应有所增加。本次修订仍采用现行规范的车辆荷载,只是在利用车辆荷载计算时,将1.4的分项系数提高至1.8,提高的比率是按照42t的三联轴效应与双联轴效应等效的原则确定的。
5.增加了汽车疲劳荷载以及计算方法
汽车疲劳荷载是桥梁钢结构抗疲劳设计的重要依据,而现行规范中没有相关规定,使得我国公路桥梁钢结构抗疲劳设计中没有统一的荷载标准。《公路钢结构桥梁设计规范》修订过程中,项目组参考欧洲规范并结合我国公路交通运输的实际情况建立了疲劳设计标准车辆荷载模型,并选取南京三桥为研究对象进行了验证,最终确定了疲劳设计标准车辆荷载模型,并规定了详细的计算要求、疲劳强度曲线及疲劳细节分级。新规范采纳了《公路钢结构桥梁设计规范》对疲劳设计荷载的研究成果。
6.完善了温度作用计算规定
新规范增加了竖向温度梯度曲线使用的相关说明与要求。并参考“超大跨混合梁斜拉桥建设关键技术”项目的研究成果,增加了横向温度梯度作用的相关规定。
7.增加了波浪力作用
近年来,我国修建了一批近海和跨越海湾、海峡的桥梁工程,其下部结构在波浪和海流共同作用下,受到较大强度的波浪力作用,波浪力的效应不能忽略。因此,新规范增加了波浪力作用。
8.增加了盆式支座和球型支座的摩擦系数
现行规范中只给出了滚动或摆动支座、板式橡胶支座的摩擦系数,缺少盆式和球型支座的摩擦系数,造成设计人员计算支座摩阻力的不便。鉴于盆式支座和球型支座在公路桥梁中应用规模不断增大,因此,新规范予以增加。摩擦系数系参考《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62)、《公路桥梁盆式支座》(JT/T391)和《桥梁球型支座》(GB/T17955)确定。
9.取消了风荷载、地震作用标准值的具体计算规定,参见相关规范
公路工程标准体系中,桥梁抗风、抗震都有专门的设计规范。其中,《公路桥梁抗风设计规范》对风荷载标准值的计算有详细的规定,《公路工程抗震规范》和《公路桥梁抗震设计细则》对地震作用的计算有详细的规定。为了避免重复,使规范的层次更清晰,本次修订取消了风荷载、地震作用标准值的具体计算规定,参见相关规范。
总结
本文对比了《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)和《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004),可以看出规范在不断的修订中越发完善和优化,更能满足现公路桥梁的需求,更有助于我国公路桥梁事业的进步与发展。
知识点:公路桥涵设计通用规范对比
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建筑规范
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