【正文】 公路橋涵設計規(guī)范應用及設計技術交流 2022年 05月 2223日，四川成都 公路橋涵設計規(guī)范應用及設計技術交流 2022年 11月 78日，江蘇南京 報告安排： 1 《 公路橋涵設計通用規(guī)范 》 JTG D602022 《 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范 》 JTG D622022 《 公路圬工橋涵設計規(guī)范 》 JTG D612022 應用釋疑 2 《 公路橋梁上部結構通用圖 》 3 大跨徑預應力混凝土梁式橋設計技術 一、規(guī)范應用釋疑 １．標準規(guī)范的定位 作用：行為的基本規(guī)范、依據，但不是法律 兩個主要誤區(qū)：一是唯標準規(guī)范為上，二是不把標準規(guī)范當正事。 規(guī)范是以往工程實踐的總結，不可能完全適用各種情況。 計劃經濟年代養(yǎng)成技術人員過分依賴規(guī)范的習慣并一切唯規(guī)范是從的行動準則，使他們的設計行為變成只對規(guī)范負責，而不是首先對工程質量負責規(guī)范的錯誤定位，束縛了技術人員的創(chuàng)造性，阻礙了技術進步。 市場經濟條件下，規(guī)范的作用只建立在業(yè)主與設計、施工企業(yè)之間的合同或契約基礎上，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。 對于特別復雜的工程，可以對特殊內容制定專門設計、施工、質量評定標準。 一、規(guī)范應用釋疑 １．標準規(guī)范的定位 技術標準規(guī)范中的要求只是最低要求 英國土建工程設計與施工的各種標準的第一頁，都寫有： 遵守英國規(guī)范（標準）本身，并不給予豁免法律責任 美國 ACI混凝土結構設計規(guī)范的第一章、第一句話： “本規(guī)范提供設計與施工 …… 的最低要求”。 美國公路部門 ASSHTO橋梁設計規(guī)程的第一章第一節(jié)中寫道： “本規(guī)程無意取代設計人所具有的專門教育和工程判斷的訓練，僅在規(guī)程中規(guī)定為保證公共安全的最低要求。業(yè)主或設計人可能需要在設計中采用新的先進技術，或需對材料及施工質量提出更高的要求”。 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準規(guī)范要求的唯一性。 一、規(guī)范應用釋疑 2．設計標準的演變 我國公路橋梁設計標準的演變 20世紀 50年代： 《 公路工程設計準則 》 60年代： 《 公路橋梁設計規(guī)范 》 （試行）（ 1961年 9月） 70年代： 《 公路橋涵設計規(guī)范 》 （ 1975年） 《 公路預應力混凝土橋梁設計規(guī)范 》 （ 1978年） 80年代： 《 公路橋涵設計通用規(guī)范 》 JTJ0218 《 公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范 》 JTJ0228 《 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范 》 JTJ0238 《 公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范 》 JTJ0238 《 公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范 》 JTJ02486 等 進入 21世紀： 《 公路橋涵設計通用規(guī)范 》 JTG D60202 《 公路圬工橋涵設計規(guī)范 》 JTG D61202 《 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范 》 JTG D622022 等 一、規(guī)范應用釋疑 3. 設計理論的基本演變 (1) 容許應力法 （構件抗力指標上的Ｋ代表平均水平） (2) 破損階段設計法 （定值極限狀態(tài)設計方法） （荷載強度指標上的Ｋ同樣代表平均水平） (3) 以可靠性理論為基礎的概率極限狀態(tài)設計方法 （ 顯示了結構的可靠程度與擬承擔的風險之間的直接關系） 以往的容許應力設計方法也具有一定的概率的含義。 概率極限狀態(tài)設計方法的水準； 水準 I— 半概率設計法； 水準 II— 近似概率設計方法； 水準 III— 全概率設計法。 一、規(guī)范應用釋疑 結構可靠度的定義： 結構在 規(guī)定的時間 內，在 規(guī)定的條件 下， 完成 預定功能 的概率。 規(guī)定條件 正常設計、正常施工和正常使用 規(guī)定時間 設計基準期 預定功能 安全性、適用性、耐久性 （總稱為結構的可靠性） 結構功能函數(shù) :，結構功能函數(shù)是用來描述結構完成功能狀況的，以基本變量為自變量的函數(shù)。 結構處于可靠狀態(tài)； 結構已失效或破壞； 結構處于極限狀態(tài)。 0??? SRZ0??? SRZ0??? SRZ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?荷載效應 ??????(可靠)?????(失效)???抗力?結構的 失效概率 與 可靠指標 極限狀態(tài)方程 0),( ???? SRSRgZ0? ?? ? ? ? 失效 ) ? ? ? ? ? ? ? 可靠 ) ??? ??? ? ???? ? ?? ? ? 非陰影部分面積 )? ? ? ? ??? ? ???? ? ? ?? ??? ? ?? ??????? ? ? ?? ??可靠指標 β 與平均值 mZ 關系 39。??? ? ??????? ? ? ?? ? ( 增大后的值 )可靠指標 β 及相應的失效概率 Pf的關系 β Pf 102 102 102 103 104 105 106 公路橋梁結構構件的目標可靠指標 結構安全等級 一級 二級 三級 構件破壞類型 延性破壞 脆性破壞 設計安全等級 特大橋、重要大橋 大橋、中橋、重要小橋 小橋、涵洞 重要性系數(shù) 0?一、規(guī)范應用釋疑 標準規(guī)范設計理論變化的目的： 尋找更為合理、科學的工程結構安全度、耐久性的評價指標 采用概率極限狀態(tài)設計方法可明顯地體現(xiàn)如下方面的優(yōu)點： 1．可使工程結構設計規(guī)范引入先進的可靠性理論； 2．可更全面地考慮影響結構可靠性諸因素的變異性，使結構設計規(guī)范所采用的有關參、系數(shù)更趨于反映客觀實際，使所設計的結構更趨合理； 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構的設計基準期，從而使結構設計的可靠概率有了一個統(tǒng)一的時間概念； 4．有了具體結構的目標可靠指標，可根據工程結構的不同要求和特點恰當?shù)貏澐趾瓦x擇安全等級，以便處理好結構可靠性與經濟性之間的矛盾；實用的極限狀態(tài)設計表達式中的各分項系數(shù)，使所設計的同類結構和結構構件在不同的承載情況下具有較佳的可靠度的一致性，使工程結構的極限狀態(tài)設計方法更加科學、合理； 5．結構的可靠度往往與質量控制聯(lián)系在一起，為了保證結構設計達到預定的可靠度，可以進一步強調質量控制的重要性，從而使設計規(guī)范與施工、驗收等標準在結構可靠度上得以互相銜接和配套。 一、規(guī)范應用釋疑 耐久性設計 全壽命周期評估與設計 （規(guī)劃、社會、業(yè)主、設計、施工、管理、使用、維護等） 風險評估 （耐久性、地震、風、施工過程、管理、撞擊、火、恐怖） 事故模型、風險損失、風險概率、風險評估 — 工程保險 在橋梁規(guī)劃、設計、施工、使用、維修、拆除等與橋梁結構 相關的各個過程中出現(xiàn)的，對相關利益團體的某種既定目標造成 影響的不確定事態(tài)，可稱為橋梁風險。 基于風險的設計理論 一、規(guī)范應用釋疑 基于（單一）性能（指標）的設計 — 抗震 可持續(xù)橋梁設計理論 可持續(xù)發(fā)展是指既滿足現(xiàn)代人的需求且不損害滿足后代人需求的能力。 設計需考慮各代決策人之間的決策權的平等問題和價值不變的原則。 和諧橋梁設計理論 ？！ 腳踩在地上才能踏實！ 一、規(guī)范應用釋疑 4. 設計原則 《 公路橋涵設計規(guī)范 》 （試行）（ 1975年）第 ： …… 適用、經濟、安全、適當照顧美觀 …… 1985版規(guī)范： …… 安全、適用、經濟、美觀 …… 2022年版規(guī)范（第 、 ）： …… 技術先進、安全可靠、適用耐久、經濟適用 …… …… 安全、適用、 經濟、美觀 和有利環(huán)保 …… （ 美觀、經濟 ） 地標 一、規(guī)范應用釋疑 5. 設計基準期與設計壽命 《 通用規(guī)范 》 第 條 : 公路橋涵結構的設計基準期為 100年 。 通過結構構件、結構的可靠度將規(guī)劃、勘察、設計、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，在保證前期建設費用的基礎上進一步加強和重視管理和養(yǎng)護的投入，才能保證結構整體的使用壽命。 《 建筑結構設計統(tǒng)一標準 》 GB500682022規(guī)定紀念性或特別重要的建筑結構， 100年。 歐洲規(guī)范（ Eurocode）規(guī)定：房屋建筑及其他普通結構 50年，紀念性建筑、橋梁和其他土木結構， 100年。 《 結構可靠性總原則 》 ISO/DIS2394:1998規(guī)定：設計工作期較長的結構（如大橋） 50150年。 美國對橋梁的設計使用年限為不小于 75～ 100年。 英國規(guī)定各類結構物設計壽命為：橋梁、隧道等交通運輸結構，120年。 一、規(guī)范應用釋疑 要確保結構或結構構件的可靠度，其 安全性、適用性和耐久性 指標均需滿足，缺一不可。在考慮了環(huán)境因素和預期的維護水平后，結構的設計應使結構在其設計工作年限內的劣化不影響對結構期望的功能。為此，需考慮如下因素： (1) 預期或可預見的使用目的； (2) 要求的設計準則； (3) 預期的環(huán)境條件； (4) 材料和制品的組成、特性和性能； (5) 結構體系的選擇； (6) 構件形狀和結構細部構造； (7) 制作質量和控制水平； (8) 特別的保護措施； (9) 設計工作壽命期內要進行的維護。 設計基準期是為確定可變作用及與時間有關的材料性能等取值而選用的時間參數(shù)。 設計使用年限（壽命）為設計規(guī)定的結構或結構構件不需進行大修即可按其預定目的使用的時期。 用以作為結構耐久性設計的依據并具有規(guī)定裕度或保證率的目標使用年限。設計使用年限由業(yè)主或用戶與設計人員共同確定，并滿足有關法規(guī)的最低要求。 因此： 設計使用年限在考慮結構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計基準期。 一、規(guī)范應用釋疑 6. 設計理念的調整 特殊大橋宜進行景觀設計；上跨高速公路、一級公路的橋梁應與自然環(huán)境和景觀相協(xié)調。