公路桥梁设计规范答疑(鲍卫刚2009南京)
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鲍卫刚-公路工程可靠度研究概况(中交路桥集团有限公司 20111229)
的不同组合比例进行统计分析，作差异性分析以选取代表 分布和相应的参数，均不拒绝正态分布。认定其在设计基 准期内不变，也即为设计基准期内的概率分布及其统计参 数，可用于后面的计算分析。
车辆荷载研究：
数据----采用动态轴重仪进行单车道汽车荷载的连续自动实测， 自动量测通过测点的机动车的车重、轴重、轴距、车速、通过 测点的时刻； 分析----分别进行各个测点的车重、轴重的概率分布统计检验， 主要接受对数正态和伽马分布；进行统计参数的组合计算，得 到的分布作为截口分布，以一天的分布代表一年的分布，计算 设计基准期100年的最大值分布及相应的统计参数。同时，以不 同测点的不同时日的实际车队在不同结构上进行不同荷载效应 的计算，得到相应的主要控制截面的弯矩、剪力、轴力等，取 其与现行规范的相应计算值之比进行统计分析，得到不同测点、 不同桥型、不同跨径、不同效应比值的概率统计分布，进行数 学意义上的综合，并延伸至设计基准期内的分布及其参数，取 代表值与现行规范的规定值作比较，确定新汽车荷载标准的荷 载水平的定位，并研究确定实际设计采用的新的汽车荷载标准。
在给定目标可靠指标的情况下，设计分项系数和 作用组合系数的确定均采用常规的方法确定，只是在 具体问题处理时使用了一些针对性的技术处理手段。
路基可靠度分析：
路堤稳定目标可靠指标 公路等级 （%） 路堤沉降目标可靠指标 高速公路 一级公路 2.86-2.42 二级公路 2.60-2.20 目标可靠指标 3.00-2.54
人群荷载研究： 数据----在全国30座桥实测。
分析----以实际测得的单位面积内的人体质量与设计 标准值的比值作为统计分析的对象进行分析，以任意
时点的分布代表设计基准期内的分布，取95%分位值
确定其代表值。 汽车冲击力和制动力研究； 温度作用研究； 风荷载研究。
公路桥梁设计规范答疑-张树仁
受压区混凝土达到极限破坏时，受压钢筋的应变 s
（或 p ）=0.002为取值条件确定的。若
x
2
a
' s
（或 x 2a' ），表明受压钢筋离截面中性轴太近，梁
破坏时受压钢筋的应变不能充分发挥，其应力达不到
抗拉强度设计值。
《桥规 JTG D62》规定，对于 x2 （或 x 2 s ）的情况， 构件的正截面抗弯承载力可由下列近似公式求得：
关于公式适用条件的说明
(1)、最小配筋率的限制，规定了少筋梁和适筋梁的界限。
《桥规JTG D62》规定，，矩形和T形截面受弯构
件的最小配筋率限制可写为下列形式： ρ＝As / bh0≥ρmin＝0.45ftd / fsd，且不小于0.2%
式中：b——矩形截面的梁宽，T形截面的腹板宽度； 用点至h受0—压—边截缘面的的距有离效。高度，即纵向受拉钢筋合力作
应用上述公式时，截面受压区高度应符合下列条件：
x bh0
（5.1-5）
当受压区配有纵向普通钢筋和预应力钢筋，且预应力钢筋受压
[( f pd p0 )为正]时， x≥2a'
（5.1-6）
当受压区仅配置纵向普通钢筋或配置普通钢筋和预应力钢筋，且预
应力钢筋受拉[( fpd p0 )为负]时，
式中：xb——相对于“界限破坏”时的混凝土受
压区高度； ξ b——相对界限受压高度，又称为混凝土
受压区高度界限系数，
？问题（148页问题1、150页问 题4）：
应力验算和承载力计算结果均滿 足规范，但不滿足 x≤ξ b h0的要 求，可否不考虑此项要求？应如何 解决？
x≤ξ b h0的限制即为最大配筋率 限制，不滿足此项要求为超筋设计， 构件将发生脆性破坏，设计中不允 许采用的。
公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范
竭诚为您提供优质文档/双击可除公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范篇一：《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》本规范系根据中华人民共和国交通部交公路发[1996]1085号文《关于下达1996年度公路工程建设标准、规范、定额等编制、修订工作计划的通知》的要求，对《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(jtj023--85)进行修订而成。
在修订过程中，规范修订组会同哈尔滨工业大学、同济大学和湖南大学等高等院校进行了科研工作，并吸取了国内其他单位的研究成果和实际工程设计经验，借鉴了国际先进的标准规范．与国内相关规范作了比较和协调。
在规范条文初稿编写完成以后，通过多种方式广泛地征求了有关单位和个人的意见．对规范的主要内容进行了试设计，经反复修改。
最后由交通部会同有关部门审查定稿。
本规范共分9章和7个附录。
修订的主要内容包括：按《公路工程结构可靠度设计统一标准》(gb／t50283—1999)的规定，采用了以概率理论为基础的极限状态设计方法；按《工程结构设计基本术语和通用符号》(gbj132---90)的规定，修改了符号并列出了基本名词术语；在材料方面，改变了强度的取值原则，将混凝土的强度等级提高到c80，钢筋品种也随现行国家标准的规定作了调整；全面改进和补充了棍种受力构件的正截面和受弯构件斜截面的承载力计算内容；改善r预应力混凝土受弯构件的抗裂限值、裂缝宽度和构件刚度的计算方法，以及预应力钢筋的几项预应力损失如钢丝和钢绞线的松弛损失、混凝土收缩和徐变损失等。
此外，本规范还增加了有关构件耐久性的规定，组合式受弯构件、墩台盖梁、桩基承台和箱梁翼缘有效宽度等方面的计算和构造的规定。
对桥梁上、下部构造，如钢筋的最小保护层厚度、最小锚旧k度、钢筋接头及钢筋最小配筋率等方面也作了较全面的补充和完善。
为了提高规范质量，请有关单位在执行本规范的过程中，随时将问题和建议函告中交公路规划设计院(北京市东四前炒面胡同33号，邮编100010)，以便再次修订时参考。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 设计规范》
10
第4章 桥梁计算的一般规定
4.2.2 T梁截面翼缘有效宽度
2 外梁翼缘的有效宽度取相邻内梁翼缘有效宽度的一半，加 上腹板宽度的1/2，再加上外侧悬臂板平均厚度的6倍或外 侧悬臂板实际宽度两者中的较小者。
预应力混凝土梁在计算预加力引起的混凝土应力 时，预加力作为轴向力产生的应力可按实际翼缘 全宽计算；由预加力偏心引起的弯矩产生的应力 可按翼缘有效宽度计算。 对超静定结构进行作用（或荷载）效应分析时，T 形、箱形截面梁的翼缘宽度可取实际全宽。
7
2 钢筋
第3章 材料
公路桥梁用普通钢筋： R235（原Ⅰ级钢筋） HRB335（原Ⅱ级钢筋） HRB400和KL400（原Ⅲ级钢筋和余热钢筋） 钢筋及其强度标准值均取自最新现行国家标准， 保证率不小于95%。取消了Ⅳ级钢筋、5号钢钢筋
公路桥梁用预应力钢筋： 钢绞线 钢丝（应力消除的光面钢丝、刻痕钢丝、螺旋肋钢丝） 精轧螺纹钢筋 原规范中的冷拉钢筋和冷拔低碳钢丝均予删去 此外，本规范还规定可以采用环氧树脂涂层钢筋
第4章 桥梁计算的一般规定
4.3.2 特大跨径和大跨径拱桥应优选拱 轴线，使拱在各种作用（或荷载） 组合作用下，在各个受力阶段，轴 向力偏心较小。在优选过程中，尚 需考虑与施工方法相配合，适应施 工各阶段受力特点，满足施工受力 的要求。中、小跨径悬链线拱桥， 可用不考虑弹性压缩的结构自重压 力线与拱轴线的五点重合（拱顶、 1/4拱跨、拱脚），选择拱轴系数。
（各个国家的相关规定稍有差异，我们的规定偏于安全考虑）
11
第4章 桥梁计算的一般规定
4.2.3 箱形截面梁翼缘有效宽度
箱形截面梁的翼缘有效宽度问题，其原理与T形截面梁一样。箱形截面梁翼缘有效宽度，目前比较通
用的是《德国规范DIN1075》推荐的方法。这个方法已为《德国钢桥设计规范DIN1073》、《美国规 范AASHTO-LRFD》所采用。《梁桥》第七章也介绍了这个方法。本规范编制时，委托湖南大学作 了进一步的验证分析计算，结果表明该方法可用，故本规范最终采纳了这个方法。
第4章 桥梁计算的一般规定
4.2.2 T梁截面翼缘有效宽度
2 外梁翼缘的有效宽度取相邻内梁翼缘有效宽度的一半，加 上腹板宽度的1/2，再加上外侧悬臂板平均厚度的6倍或外 侧悬臂板实际宽度两者中的较小者。
预应力混凝土梁在计算预加力引起的混凝土应力 时，预加力作为轴向力产生的应力可按实际翼缘 全宽计算；由预加力偏心引起的弯矩产生的应力 可按翼缘有效宽度计算。 对超静定结构进行作用（或荷载）效应分析时，T 形、箱形截面梁的翼缘宽度可取实际全宽。
7
2 钢筋
第3章 材料
公路桥梁用普通钢筋： R235（原Ⅰ级钢筋） HRB335（原Ⅱ级钢筋） HRB400和KL400（原Ⅲ级钢筋和余热钢筋） 钢筋及其强度标准值均取自最新现行国家标准， 保证率不小于95%。取消了Ⅳ级钢筋、5号钢钢筋
公路桥梁用预应力钢筋： 钢绞线 钢丝（应力消除的光面钢丝、刻痕钢丝、螺旋肋钢丝） 精轧螺纹钢筋 原规范中的冷拉钢筋和冷拔低碳钢丝均予删去 此外，本规范还规定可以采用环氧树脂涂层钢筋
第4章 桥梁计算的一般规定
4.3.2 特大跨径和大跨径拱桥应优选拱 轴线，使拱在各种作用（或荷载） 组合作用下，在各个受力阶段，轴 向力偏心较小。在优选过程中，尚 需考虑与施工方法相配合，适应施 工各阶段受力特点，满足施工受力 的要求。中、小跨径悬链线拱桥， 可用不考虑弹性压缩的结构自重压 力线与拱轴线的五点重合（拱顶、 1/4拱跨、拱脚），选择拱轴系数。
（各个国家的相关规定稍有差异，我们的规定偏于安全考虑）
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第4章 桥梁计算的一般规定
4.2.3 箱形截面梁翼缘有效宽度
箱形截面梁的翼缘有效宽度问题，其原理与T形截面梁一样。箱形截面梁翼缘有效宽度，目前比较通
用的是《德国规范DIN1075》推荐的方法。这个方法已为《德国钢桥设计规范DIN1073》、《美国规 范AASHTO-LRFD》所采用。《梁桥》第七章也介绍了这个方法。本规范编制时，委托湖南大学作 了进一步的验证分析计算，结果表明该方法可用，故本规范最终采纳了这个方法。
公路桥梁抗风设计规范
陈艾荣：陈艾荣，男，贵州遵义人，汉族，中共党员，教授，博士生导师。
同济大学土木工程学院桥梁工程系教授，桥梁工程系桥梁设计方法与过程研究室主任。
兼任国际桥梁维护与安全协会（IABMAS）中国团组主席、国际桥梁与结构工程协会（IABSE）基金会理事、第五工作委员会委员、中国公路学会桥梁和结构工程专业委员会副理事长、上海市公路学会桥梁与隧道专业委员会主任等。
近年来从事桥梁结构设计理论、桥梁维护与安全、拓扑优化与桥梁造型、极端荷载作用下桥梁结构性能评价、以及桥梁全寿命和耐久性方面的研究。
主持了多项国家自然科学基金、863计划、国家科技支撑计划、交通部西部科技项目等国家重大项目，承担了多项国内外大型桥梁结构的技术服务和技术咨询工作，如润扬大桥、苏通大桥、杭州湾大桥、胶州湾大桥、泰州大桥等。
主持编写交通运输部行业标准和规范2部。
获国家科技进步一等奖、二等奖，教育部科技进步一等奖、上海市科技进步一等奖、二等奖，中国公路学会科学技术特等奖、一等奖，以及其他省、市级科技奖励多项；指导博士生1人获全国百优博士学位论文奖、3人获上海市优秀博士学位论文奖、1人获上海市优秀硕士学位论文奖。
先后出版学术专著10余本，发表论文220余篇，培养研究生90余名。
主要学习经历：1979.09—1983.07同济大学桥梁工程系，获桥梁工程学士学位1986.09—1989.07西安公路学院（现为：长安大学）公路系，获桥梁工程硕士学位1990.09—1993.07同济大学桥梁工程系，获桥梁工程博士学位主要任职经历：1983－1990西安公路学院（现为：长安大学）助教、讲师1994－1996同济大学博士后1996－1997德国斯图加特大学第二结构设计所访问学者1997－1998同济大学桥梁工程系副教授1998－1999同济大学桥梁工程系副教授，副系主任1999－2000同济大学桥梁工程系教授，副系主任2000－2006同济大学桥梁工程系教授，系主任2006—2010同济大学桥梁工程系教授，土木工程学院副院长2010—同济大学桥梁工程系教授学术专著：刘玉擎，陈艾荣. 组合折腹桥梁设计模式指南. 人民交通出版社, 2015陈艾荣，冯良平，阮欣, 桥梁维护、安全与运营管理——迎接大数据时代，人民交通出版社, 2015Airong Chen, Dan M. Frangpol,Xin Ruan, Bridge Maintenance, safety, Management and Life Extension, CRC Press,2014陈艾荣. 桥梁维护安全与运营管理--技术与挑战. 人民交通出版社, 2013张雄, 陈艾荣, 张永娟. 桥梁结构用耐久性混凝土设计与施工手册. 人民交通出版社, 2013陈艾荣. 公路桥梁混凝土结构耐久性设计指南. 人民交通出版社, 2012陈艾荣, 艾辉林. 计算桥梁空气动力学——大涡模拟. 人民交通出版社, 2010张喜刚, 陈艾荣. 千米级斜拉桥设计指南. 人民交通出版社, 2010张喜刚, 陈艾荣. 千米级斜拉桥——结构体系、性能与设计. 人民交通出版社, 2010张喜刚, 陈艾荣. 苏通大桥设计与结构性能. 人民交通出版社, 2010陈艾荣. 基于给定结构寿命的桥梁设计过程. 人民交通出版社, 2009.阮欣, 陈艾荣, 石雪飞. 桥梁工程风险评估. 人民交通出版社, 2008.陈艾荣, 盛勇, 钱锋. 桥梁造型. 人民交通出版社, 2005.项海帆, 陈艾荣. 中国大桥. 人民交通出版社, 2003.鲍卫刚, 陈艾荣等. 公路桥梁抗风设计规范(JTG/TD60-01-2004). 人民交通出版社, 2004。
公路桥梁设计标准答疑
如何确定桥梁承பைடு நூலகம்能力？
承载能力的评估通常基于桥梁的结构类型、材料和现场条件等因素。
什么是疲劳设计？
疲劳设计考虑到桥梁在长期使用过程中可能产生的应力累积和疲劳破坏。
如何处理地震荷载？
地震荷载计算需要考虑桥梁的地震区域和地质条件，采用相应的设计方法。
设计标准的更新与变化
1 技术进步
随着科技的发展，设计标 准需要不断更新以适应新 的材料和设计方法。
3
实践与反馈
将设计标准应用到实际工程中，并根据实践中的反馈进行修订和改进。
案例分析
桥梁设计与施工
通过分析桥梁设计的实际案例， 探讨设计标准在实际工程中的应 用。
桥梁维护与管理
桥梁检测与评估
分享桥梁维护和管理的成功经验， 以及相关标准的应用。
介绍桥梁检测和评估的方法，以 及如何根据相关标准进行评估和 修复。
2 安全要求
新的安全要求和考虑因素 可能导致设计标准的调整 和变化。
3 法规要求
法规的变化和更新可能会 对设计标准产生影响，设 计师需要及时了解并应用。
如何正确理解和应用设计标准
1
学习标准文本
仔细研读和理解设计标准的相关文本，包括解释和具体应用指南。
2
参加培训课程
参加相关的培训课程和研讨会，与其他设计师共享经验和最佳实践。
标准减少变量，使得不同设计师之间的设计结果更加一致和可比较。
设计标准的基本原则
安全性
桥梁设计标准以确保交通安全 为首要原则，包括抗震、排水、 通行能力等要求。
经济性
标准要求设计师控制成本，优 化设计，提高桥梁的经济效益。
可持续性
标准鼓励采用环保和可持续的 设计和施工方法，减少对环境 的影响。
承载能力的评估通常基于桥梁的结构类型、材料和现场条件等因素。
什么是疲劳设计？
疲劳设计考虑到桥梁在长期使用过程中可能产生的应力累积和疲劳破坏。
如何处理地震荷载？
地震荷载计算需要考虑桥梁的地震区域和地质条件，采用相应的设计方法。
设计标准的更新与变化
1 技术进步
随着科技的发展，设计标 准需要不断更新以适应新 的材料和设计方法。
3
实践与反馈
将设计标准应用到实际工程中，并根据实践中的反馈进行修订和改进。
案例分析
桥梁设计与施工
通过分析桥梁设计的实际案例， 探讨设计标准在实际工程中的应 用。
桥梁维护与管理
桥梁检测与评估
分享桥梁维护和管理的成功经验， 以及相关标准的应用。
介绍桥梁检测和评估的方法，以 及如何根据相关标准进行评估和 修复。
2 安全要求
新的安全要求和考虑因素 可能导致设计标准的调整 和变化。
3 法规要求
法规的变化和更新可能会 对设计标准产生影响，设 计师需要及时了解并应用。
如何正确理解和应用设计标准
1
学习标准文本
仔细研读和理解设计标准的相关文本，包括解释和具体应用指南。
2
参加培训课程
参加相关的培训课程和研讨会，与其他设计师共享经验和最佳实践。
标准减少变量，使得不同设计师之间的设计结果更加一致和可比较。
设计标准的基本原则
安全性
桥梁设计标准以确保交通安全 为首要原则，包括抗震、排水、 通行能力等要求。
经济性
标准要求设计师控制成本，优 化设计，提高桥梁的经济效益。
可持续性
标准鼓励采用环保和可持续的 设计和施工方法，减少对环境 的影响。
公路桥梁设计规范答疑(PPT)
我们相信，随着科研和工程实践的进展， HRB400钢筋在桥梁工程中的应用，必然会 有更大的发展。
4 桥梁计算的一般规定
带有普遍性的问题（137-138页）是
T形及箱形截面梁受压翼缘 有效宽度的应用
T形截面梁受压翼缘的有效宽度
T形截面梁承受荷载产生弯曲变形时，在 翼缘宽度方向纵向压应力的分布是不均匀 的，离腹板越远压应力越小。
①预应力混凝土梁在计算预加力引起的混凝 土应力时，预加力作为轴向力产生的应力 可按翼缘全宽计算；
②由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按 翼缘有效宽度计算。
③对超静定结构进行作用（或荷载）效应分 析时，梁的翼缘宽度可取全宽。
5 持久状况承载能力极限状态计算
5.2 受弯构件
5.2.1-5.2.3受弯构件正截面抗弯承载 力计算基本方程式及其适用条件
20世纪90年代以来，我国冶金部门引进 国外的技术和设备，开始按国际标准的要 求生产新型钢筋.
①利用我国的钒（V）资源优势，对热轧钢筋 微合金化而生产出质高价低的HRB400热轧 钢筋（新Ⅲ级钢筋）。其强度较HRB335钢 筋（原Ⅱ级钢筋）提高了20%，且具有较高 的延性和锚固性能及可焊性.
②用于预应力混凝土结构的中、高 强度低松弛钢丝、钢绞线也增加了 许多新品种；性能优良的螺旋肋钢 丝逐渐取代刻痕钢丝；二股、三股 钢绞线使高效预应力构件小型化成 为可能，强度等级也基本齐全.
（5.1-1）
正截面承载力计算公式，由内力平衡条件求得：
由水平力平衡条件，即∑X=0得
f s d A s f p d A p f c d b fh f f s d A s f p d p 0 A p
（5.1-2）
由所有的力对受拉钢筋合力作用点取矩的平衡条件，即∑MZ=0得
4 桥梁计算的一般规定
带有普遍性的问题（137-138页）是
T形及箱形截面梁受压翼缘 有效宽度的应用
T形截面梁受压翼缘的有效宽度
T形截面梁承受荷载产生弯曲变形时，在 翼缘宽度方向纵向压应力的分布是不均匀 的，离腹板越远压应力越小。
①预应力混凝土梁在计算预加力引起的混凝 土应力时，预加力作为轴向力产生的应力 可按翼缘全宽计算；
②由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按 翼缘有效宽度计算。
③对超静定结构进行作用（或荷载）效应分 析时，梁的翼缘宽度可取全宽。
5 持久状况承载能力极限状态计算
5.2 受弯构件
5.2.1-5.2.3受弯构件正截面抗弯承载 力计算基本方程式及其适用条件
20世纪90年代以来，我国冶金部门引进 国外的技术和设备，开始按国际标准的要 求生产新型钢筋.
①利用我国的钒（V）资源优势，对热轧钢筋 微合金化而生产出质高价低的HRB400热轧 钢筋（新Ⅲ级钢筋）。其强度较HRB335钢 筋（原Ⅱ级钢筋）提高了20%，且具有较高 的延性和锚固性能及可焊性.
②用于预应力混凝土结构的中、高 强度低松弛钢丝、钢绞线也增加了 许多新品种；性能优良的螺旋肋钢 丝逐渐取代刻痕钢丝；二股、三股 钢绞线使高效预应力构件小型化成 为可能，强度等级也基本齐全.
（5.1-1）
正截面承载力计算公式，由内力平衡条件求得：
由水平力平衡条件，即∑X=0得
f s d A s f p d A p f c d b fh f f s d A s f p d p 0 A p
（5.1-2）
由所有的力对受拉钢筋合力作用点取矩的平衡条件，即∑MZ=0得
公路桥梁设计规范答疑汇编--问题举例
公路桥梁设计规范答疑汇编--问题举例1、在条文说明中的第3.3.1中的第3款：“应首先考虑与桥涵相连的公路路段的路基宽度，保持桥面净宽与路肩同宽。
”主要疑惑是：路肩指的是硬路肩还是土路肩？2、规范第3.3.2条中规定：“在不通航和无流筏的水库中区域内，梁底面或拱顶底面离开水面的不应小于计算浪高的0.75倍加上0.25m。
”问题如下：（1）以上条款中的0.25m指的是在浪高的0.75倍上加的一个安全值，还是指高于支承垫石顶面高度0.25m？（2）在水库区域内的通航桥的不通航孔，以上条款是否适用？（3）此处的水面是指计算水位还是最高洪水位？（4）最终梁底净空是否需要满足第 3.3.2条中的所有条款？即是否需满足该条最后一段所要求的并同时满足表3.3.2的要求？3、（1）规范第3.3.6条规定天然气管道不是顺桥过。
是所有的天然气管道不得过，还是对直径和压力有限制？在城市桥梁及城市郊区公路桥梁的设计中，此条经常不能满足。
（2）煤气管道是否等同于天然气条文取用？管道与桥梁的交叉如何考虑？高压线的定义是多少电压？4、（1）规范第3.5.8条中纵坡大于1%的桥梁非常普通，对于空心板等大规模工厂化制作的上部结构，梁底水平如何操作（每根梁的纵坡可能都不同）？（2）规范第3.5.8条中“某一规定坡度”具体数值是多少？对于纵、横坡较大的空心板桥，如果不能使用球冠支座，梁底只能做垫块，空心板预制比较困难，景观较差，如何处理？5、规范第3.6.4条规定水泥混凝土桥面铺装面层（不含整平层和垫层）的厚度不宜小于80mm，混凝土强度等级不应低于C40。
条文中，关于“不含整平层和垫层”的含义，如采用沥青混凝土桥面，有两种不同的理解，一是沥青混凝土下的混凝土铺装，只算是“整平层和垫层”，可不按第3.6.4条的厚度及强度要求；二是沥青混凝土下的混凝土铺装，不是整平层和垫层，是桥面铺装（根据条文解释，似这样理解也是符合精神的），应符合第3.6.4条的厚度及强度要求。
单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置在南京长江 大桥公路桥维修改造工程中的应用
单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置在南京长江大桥公路桥维修改造工程中的应用摘要：以南京长江大桥改造工程为背景，根据大桥将原混凝土梁体更改为正交异性钢结构梁及公铁两用桥梁的设计特点，描述伸缩缝设计性能及参数要求，详细简介了单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置的性能特点。
关键词：公铁两用桥梁；伸缩装置；桥梁伸缩缝；多向变位；转角1、南京长江大桥改造工程桥梁伸缩装置的设计参数南京长江大桥上层为公路桥，长4589米，车行道宽15米；下层为双轨复线铁路桥宽14米、全长6772米，连接津浦铁路与沪宁铁路干线，是国家南北交通要津和命脉。
大桥上部公路桥主体结构大修改造将原混凝土梁更改为正交异性钢结构梁，共设5道伸缩装置，其中0号墩为120型伸缩装置；1号和10号墩为640型伸缩装置；4号和7号墩为960型伸缩装置。
图1：公路钢主梁伸缩装置总布置图2、大桥桥梁伸缩装置的设计选型桥梁伸缩装置是桥梁结构安全的重要组成部分，它的作用是满足桥梁在气温、风力、荷载、地振等外力作用下产生的纵向、竖向、横向、扭转等变位要求，使车辆平稳安全通过伸缩缝区。
实际使用过程中，这些变位多不是独立存在，往往是交叉综合性地发生求。
大桥上部公路桥主体结构调整为正交异性钢结构梁，因此在选择桥梁伸缩装置时，首先应满足桥梁在各种情况下的复杂变位，保证装置的正常运行，确保行车安全。
而另一方面，还应有效化解这些复杂变位的破坏力，特殊是双向火车通行时所产生的变位及振动所带带的不利影响。
同时还要考虑后期运营维护中的经济效益和社会效益。
大桥为公铁两用桥梁，在选用伸缩装置类型时，除常规性能要求外，还需重点考虑：⑴火车通行时对伸缩装置的影响；⑵伸缩装置防水防尘结构的可靠、安全性，防止运营中对下部铁路运营的影响；⑶后期维养中，桥梁伸缩装置的维护更换可能对铁路运营的影响。
经过深入的调查和论证，选用了单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置，产品满足交通运输部JT/T723-2008的行业标准，符合大桥的设计需要。
4预应力混凝土连续梁式桥维修鲍卫刚
方案3：箱内加厚腹板，并设置下弯束：在箱梁腹板 内侧加厚16cm，并在加厚的腹板内每侧布置5束15-16预 应力钢绞线，并配合其他病害处理措施。 加大了腹板对抗主拉应力的抵抗截面，提高了箱梁抗 剪能力，减小主拉应力，能够有效传递预应力，并能恢复 主梁的承载能力和刚度。箱内施工，施工质量和安全容易 保证。
“减法”，即加固设计时一定要注意，不能因加固而造成
结构进一步的损伤。 对于局部范围的梁体病害采用粘贴钢板法加固补强不
失为一个简单易行的办法。
粘贴碳纤维复合材料处置结构受力病害的合理性似乎 受到碳纤维复合材料能否及时有效与原有结构材料共同受
力变形的质疑。
碳纤维板材的弹性模量为E＝1.6×105MPa，抗拉强度 高达2400MPa，要发挥抗拉强度需要1.7%的拉伸变形；钢 筋的弹性模量一般为2×105MPa，抗拉强度仅为300MPa左 右，要发挥抗拉强度需要0.15%的拉伸变形。当碳纤维板 材与构件内部钢筋共同工作时，不考虑钢筋原有的初始应 变，钢筋屈服时碳纤维板材所能发挥的强度仅为抗拉强度 的8.8%。现在有预应力碳纤维板加固技术可以改善上述缺 陷。
钢拱箱施工步骤：本桥主拱圈采用在桥面上搭设支架，
在夜晚临时实行交通管制，逐段安装的模式施工，由于拱 圈节段重量较轻（最重节段105KN），吊装施工设备尽量 简单、方便即可。钢拱箱是在专业钢结构加工厂制作，由 多个板件组成，板件组成钢箱的步骤是：底板→腹板→横 隔板→顶板，钢主拱圈的施工步骤如下：工厂制作完毕并 经质检合格后的拱段运输到桥上→利用夜间在桥上进行预 拼（至少拼二段、确保连接焊缝、螺栓孔定位准确）→在 夜晚临时实行交通管制，并利用支架安装拱段就位并调整 位置→临时连接→全部拱段吊装完毕→调整拱段标高和平 面位置→封拱脚→各拱段焊接固定并解除临时连接。
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延性破坏
4.7
脆性破坏
5.2
特大桥、 重要大桥
二级
三级
4.2
3.7
4.7
4.2
大桥、中桥、 小桥、
重要小桥
涵洞
重要性系 数0
1.1
1.0
0.9
一、规范应用释疑
标准规范设计理论变化的目的：
寻找更为合理、科学的工程结构安全度、耐久性的评价指标
采用概率极限状态设计方法可明显地体现如下方面的优点： 1．可使工程结构设计规范引入先进的可靠性理论； 2．可更全面地考虑影响结构可靠性诸因素的变异性，使结构设计规范所采用
事故模型、风险损失、风险概率、风险评估—工程保险
在桥梁规划、设计、施工、使用、维修、拆除等与桥梁结构 相关的各个过程中出现的，对相关利益团体的某种既定目标造成 影响的不确定事态，可称为桥梁风险。
----基于风险的设计理论
一、规范应用释疑
基于（单一）性能（指标）的设计—抗震
可持续桥梁设计理论
可持续发展是指既满足现代人的需求且不损害满足后代人需求的能力。 设计需考虑各代决策人之间的决策权的平等问题和价值不变的原则。
……安全、适用、经济、美观和有利环保…… （美观、经济）
--地标
一、规范应用释疑
5. 设计基准期与设计寿命 《通用规范》第1.0.6 条: 公路桥涵结构的设计基准期为100年。
通过结构构件、结构的可靠度将规划、勘察、设计、施工、监理、养护 维修、运营管理等各个环节串连起来， 建立全寿命周期成本的概念，在 保证前期建设费用的基础上进一步加强和重视管理和养护的投入，才能 保证结构整体的使用寿命。
一、规范应用释疑
结构可靠度的定义： 结构在规定的时间内，在规定的条件下，
完成预定功能的概率。
规定条件--正常设计、正常施工和正常使用 规定时间--设计基准期 预定功能--安全性、适用性、耐久性
（总称为结构的可靠性）
结构功能函数:，结构功能函数是用来描述结构
完成功能状况的，以基本变量为自变量的函数。 ZR结S构0 处于可靠状态；
和谐桥梁设计理论？！
设计原则
《公路桥涵设计规范》（试行）（1975年）第1.3条： ……适用、经济、安全、适当照顾美观……
1985版规范： ……安全、适用、经济、美观……
2004年版规范（第1.0.1、1.0.5条）： ……技术先进、安全可靠、适用耐久、经济适用……
的有关参、系数更趋于反映客观实际，使所设计的结构更趋合理； 3．可变作用按随机过程进行分析，随机过程的时间域可取为结构的设计基准
期，从而使结构设计的可靠概率有了一个统一的时间概念； 4．有了具体结构的目标可靠指标，可根据工程结构的不同要求和特点恰当地
划分和选择安全等级，以便处理好结构可靠性与经济性之间的矛盾；实用的极限状 态设计表达式中的各分项系数，使所设计的同类结构和结构构件在不同的承载情况 下具有较佳的可靠度的一致性，使工程结构的极限状态设计方法更加科学、合理；
(1) 预期或可预见的使用目的； (2) 要求的设计准则； (3) 预期的环境条件； (4) 材料和制品的组成、特性和性能； (5) 结构体系的选择； (6) 构件形状和结构细部构造； (7) 制作质量和控制水平； (8) 特别的保护措施； (9) 设计工作寿命期内要进行的维护。
设计基准期是为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。 设计使用年限（寿命）为设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预
美国对桥梁的设计使用年限为不小于75～100年。 英国规定各类结构物设计寿命为：桥梁、隧道等交通运输结构， 120年。
一、规范应用释疑
要确保结构或结构构件的可靠度，其安全性、适用性和耐久性指标均需满足，缺一 不可。在考虑了环境因素和预期的维护水平后，结构的设计应使结构在其设计工作 年限内的劣化不影响对结构期望的功能。为此，需考虑如下因素：
5．结构的可靠度往往与质量控制联系在一起，为了保证结构设计达到预定的 可靠度，可以进一步强调质量控制的重要性，从而使设计规范与施工、验收等标准 在结构可靠度上得以互相衔接和配套。
一、规范应用释疑
耐久性设计
全寿命周期评估与设计 （规划、社会、业主、设计、施工、管理、使用、维护等）
----风险评估 （耐久性、地震、风、施工过程、管理、撞击、火、恐怖）
ZR结S构0 已失效或破坏； ZR结S构0 处于极限状态。
抗力
(可 靠 )
(失
效 )
荷载效应
结构的失效概率与可靠指标
极限状态方程 Zg (R ,S ) R S 0
非阴影部分面积 )
失效) 可靠)
0
可靠指标β与平均值mZ 关系
'
( 增大后的值 )
可靠指标β及相应的失效概率Pf的关系
《建筑结构设计统一标准》GB50068-2001规定纪念性或特别重要的 建筑结构，100年。
欧洲规范（Eurocode）规定：房屋建筑及其他普通结构50年，纪 念性建筑、桥梁和其他土木结构，100年。
《结构可靠性总原则》ISO/DIS2394:1998规定：设计工作期较长的 结构（如大桥）50-150年。
定目的使用的时期。 用以作为结构耐久性设计的依据并具有规定裕度或保证率的目标使用年限。设
计使用年限由业主或用户与设计人员共同确定，并满足有关法规的最低要求。 因此：设计使用年限在考虑结构重要性及其上述需要考虑的因素后，一般取值可低 于或等值于设计基准期。
一、规范应用释疑
6. 设计理念的调整
1.0.10 特殊大桥宜进行景观设计；上跨高速公路、一级公路的桥 梁应与自然环境和景观相协调。
β 1.0 1.64 2.00 3.00 3.71 4.00 4.50
Pf 5.87 5.05 2.27× 1.35× 1.04 3.17× 3.40×
×10-2 ×10-2 10-2
10-3
×10-4 10-5
10-6
公路桥梁结构构件的目标可靠指标
结构安全 等级 构件破坏 类型
设计安全 等级
一级
3.3.1-2 高速公路、一级公路的特殊大桥为整体式上部结构时，其 中央分隔带和路肩的宽度可根据具体情况适当减小，但减窄后 的宽度不应小于表3.3.1-2和表3.3.1-3规定的“最小值”。 原标准的规定为：特大桥及大桥的侧向宽度可适当减小，中 小桥和涵洞宜与路基同宽。提出了应该保持和提高一条线路整 体的通行能力和服务水平的桥涵方面要求。