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《公路桥涵设计通用规范》解读
常州市交通运输局  jtj.changzhou.gov.cn  2015-12-21 阅读次数:
 

    近日,交通运输部发布了修订后的公路工程行业标准——《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)(以下简称新《规范》)。新《规范》在进行广泛调研分析的基础上,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。

    突出全寿命设计理念

    为了实现公路桥涵结构的可持续发展,使工程建设总体效益达到最优,桥涵设计应采用全寿命的设计理念。设计使用年限是桥梁耐久性设计的前提也是全寿命设计的关键指标,《工程结构可靠性统一标准》(GB 50153-2008)、《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)均明确规定了各类工程结构的设计使用年限。新《规范》依照上位标准的规定,增加了公路桥涵主体结构和可更换部件的设计使用年限要求。

    全寿命设计不仅关注桥涵的规划、设计和施工,还要关注桥涵的运营、维护和拆除。实践表明,在我国的公路桥涵设计中,存在对桥梁结构未来养护需求考虑不足的情况,例如某些桥梁构件难以到达或难以检查。另外,桥涵可更换构件的设计使用年限低于主体结构的设计使用年限,使用过程中需要进行维修和更换,桥梁设计时应考虑未来维修、更换的需要。因此,新《规范》规定,公路桥涵应考虑养护需要,按照可到达、可检查、可维修和可更换的要求进行设计,同时对桥涵结构的养护设施提出了设计要求。

    大型桥梁是国家或地区的交通命脉,其安全性至关重要。为了及时掌握大桥运营过程中的性能表现,防止突发性的坍塌事故的发生,采用科学的方法对大桥进行运营期安全监测是极为必要的。目前这一点已逐渐得到了学术界、工程界以及政府部门的广泛认同,安全监测技术也逐渐在我国新建大桥中得到推广应用。从全寿命设计理念出发,大桥结构安全监测系统应在设计阶段统筹考虑。鉴于此,新《规范》规定,技术复杂的大型桥梁工程可根据需要设置必要的结构监测设施。

    完善极限状态设计方法

    目前,欧、美、日等国外规范均采用以可靠性理论为基础的概率极限状态设计方法。新《规范》在原《规范》的基础上,与国际接轨,进一步将概率极限状态设计方法由理论落实到实践,贯彻到公路桥涵结构的设计中,修改完善了承载能力极限状态和正常使用极限状态下的作用组合分类及计算方法。将作用效应组合修改为作用组合,使之同时适用于线性和非线性的情况。

    由于地震作用是一种特殊的偶然作用,与撞击等偶然作用相比,地震作用能够统计并有统计资料,可以根据地震的重现期确定其标准值,与其他偶然作用的设计方法不同。因此,新《规范》增加了地震设计状况,并在承载能力极限状态设计中增加了地震组合。

    通过采用多个可变作用组合时构件可靠指标的分析,新《规范》调整了组合值系数的规定,为了保持不同可变作用组合数目时构件的可靠指标不变,新《规范》中组合值系数统一取0.75。

    着重提高结构安全性

    本着安全第一的原则,新《规范》修订时着重提高桥涵结构自身安全和交通运行安全的性能。在结构安全方面,新《规范》增加了疲劳荷载和桥梁钢结构的抗疲劳设计要求;从桥墩防撞方面考虑,增加了通航水域中桥梁及跨线桥桥墩设置的相关规定;适应汽车荷载的发展和变化,提高了跨径50米以下桥涵的车道荷载以及车辆荷载的分项系数。新《规范》从实际情况出发,补充完善了相关规定和要求,全面提高了桥涵结构的安全性。

    在交通安全方面,新《规范》细化了桥头搭板的设计要求,降低桥头跳车的影响;补充了路侧危险情况下桥梁路缘石高度的规定,减少坠桥事故;提高了冰雪环境下桥梁纵坡的限值,改善行车条件;增加了桥梁护栏与桥面板可靠连接的规定,提高护栏的防撞能力;从桥涵设计方面提高了行车安全性。

    为了在桥梁设计阶段降低和规避可预见的工程风险,提高结构安全和风险防范能力,新《规范》规定了公路桥梁应按相关规定进行设计阶段风险评估。该项规定将交通运输部关于风险评估的相关政策落实到规范层面。

    背景

    原《规范》于2004年颁布实施。近年来的实践应用表明,规范总体上能够满足我国公路桥涵建设的需要,但随着我国公路运营状况、桥涵设计理念和方法的发展和变化,也对规范提出了新的要求:

    公路桥涵汽车荷载标准的适应性问题日渐突出,设计使用年限、耐久性设计、风险评估、桥梁运营期结构安全监测等新方法、新理念逐渐得到广泛应用和发展,环境保护和可持续发展已成为工程设计中需考虑的重要因素。

    为了吸取实践经验对相关内容进行完善,提高规范的适应性,更好地指导公路桥涵设计,交通运输部于2009年启动了原《规范》的修订工作。

    原则

    广泛调研 集思广益

    在规范修订准备阶段,即对原《规范》颁布实施后的答疑文件进行了整理和分析,并向全国各省设计、科研单位发函征求了修编意见。另外,对国内外相关科研成果、标准规范等进行了广泛调研,收集了相关资料,为规范修订提供参考。

    在规范编写过程中,完成阶段稿后,均广泛征求全国各地专业技术人员的意见,不断对规范进行完善,保证规范条文修订的严谨和适用。

    重点内容 专项研究

    通过“公路桥梁汽车荷载研究”专题,开展了全国汽车荷载现状调研,获取了23个省市65个路段的汽车荷载数据共计4277.6万组。基于调研和数据统计分析结果,对汽车荷载标准及相关系数进行了修订,增加了汽车疲劳荷载标准值。

    通过“基于车辆动态仿真实验的路缘石合理高度研究”、“山区公路桥梁纵坡安全性设置研究”、“公路桥梁桥头搭板行车安全评估及保障技术”等专题,研究了路缘石、纵坡、桥头搭板等设计指标对交通安全的影响,完善了规范相关规定。

    影响

    新《规范》吸取了近年来成熟的科研成果和工程实践经验,综合考虑了我国交通运输行业的发展和变化,贯彻落实了国家有关行业技术政策,解决了原《规范》在新时期的适应性问题。作为公路桥涵专业的统领性规范,新《规范》上承《公路工程技术标准》,下启桥涵其他下位规范,将有力指导我国公路桥涵设计及其他桥涵设计规范的制定修订,提高桥涵结构的安全性和耐久性,促进我国公路桥涵设计、建造、管养事业的科学健康发展。新《规范》在设计理念和方法上充分与国际接轨,也将有利于提升我国公路桥涵设计规范的国际认可度,助力我国公路工程建设企业“走出去”战略的实施。

 
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