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公路橋涵設計通用規范JTGD60—2015解讀
2015-12-21 
        近日,交通運輸部發布了修訂后的公路工程行業標準——《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60—2015)(以下簡稱新《規范》)。新《規范》在進行廣泛調研分析的基礎上,補充了有關橋涵總體設計的要求,增加了橋涵設計使用年限、交通安全、環境保護、耐久性、橋梁結構監測和風險評估等的相關規定,增加了橋涵養護設施的設計要求,調整了作用組合分類及計算方法、汽車荷載標準的規定,增加了汽車疲勞荷載等標準值的規定,補充了地震設計狀況的規定。本期特別邀請了部公路局技術管理處及新《規范》編制組的有關同志對其進行解讀,以饗讀者。

        解讀人:

        中交公路規劃設計院有限公司標規室主任馮苠

        采訪人:

        記者趙珊珊

        突出全壽命設計理念

        為了實現公路橋涵結構的可持續發展,使工程建設總體效益達到最優,橋涵設計應采用全壽命的設計理念。設計使用年限是橋梁耐久性設計的前提也是全壽命設計的關鍵指標,《工程結構可靠性統一標準》(GB50153-2008)、《公路工程技術標準》(JTGB01-2014)均明確規定了各類工程結構的設計使用年限。新《規范》依照上位標準的規定,增加了公路橋涵主體結構和可更換部件的設計使用年限要求。

        全壽命設計不僅關注橋涵的規劃、設計和施工,還要關注橋涵的運營、維護和拆除。實踐表明,在我國的公路橋涵設計中,存在對橋梁結構未來養護需求考慮不足的情況,例如某些橋梁構件難以到達或難以檢查。另外,橋涵可更換構件的設計使用年限低于主體結構的設計使用年限,使用過程中需要進行維修和更換,橋梁設計時應考慮未來維修、更換的需要。因此,新《規范》規定,公路橋涵應考慮養護需要,按照可到達、可檢查、可維修和可更換的要求進行設計,同時對橋涵結構的養護設施提出了設計要求。

        大型橋梁是國家或地區的交通命脈,其安全性至關重要。為了及時掌握大橋運營過程中的性能表現,防止突發性的坍塌事故的發生,采用科學的方法對大橋進行運營期安全監測是極為必要的。目前這一點已逐漸得到了學術界、工程界以及政府部門的廣泛認同,安全監測技術也逐漸在我國新建大橋中得到推廣應用。從全壽命設計理念出發,大橋結構安全監測系統應在設計階段統籌考慮。鑒于此,新《規范》規定,技術復雜的大型橋梁工程可根據需要設置必要的結構監測設施。

        完善極限狀態設計方法

        目前,歐、美、日等國外規范均采用以可靠性理論為基礎的概率極限狀態設計方法。新《規范》在原《規范》的基礎上,與國際接軌,進一步將概率極限狀態設計方法由理論落實到實踐,貫徹到公路橋涵結構的設計中,修改完善了承載能力極限狀態和正常使用極限狀態下的作用組合分類及計算方法。將作用效應組合修改為作用組合,使之同時適用于線性和非線性的情況。

        由于地震作用是一種特殊的偶然作用,與撞擊等偶然作用相比,地震作用能夠統計并有統計資料,可以根據地震的重現期確定其標準值,與其他偶然作用的設計方法不同。因此,新《規范》增加了地震設計狀況,并在承載能力極限狀態設計中增加了地震組合。

        通過采用多個可變作用組合時構件可靠指標的分析,新《規范》調整了組合值系數的規定,為了保持不同可變作用組合數目時構件的可靠指標不變,新《規范》中組合值系數統一取0.75。

        著重提高結構安全性

        本著安全第一的原則,新《規范》修訂時著重提高橋涵結構自身安全和交通運行安全的性能。在結構安全方面,新《規范》增加了疲勞荷載和橋梁鋼結構的抗疲勞設計要求;從橋墩防撞方面考慮,增加了通航水域中橋梁及跨線橋橋墩設置的相關規定;適應汽車荷載的發展和變化,提高了跨徑50米以下橋涵的車道荷載以及車輛荷載的分項系數。新《規范》從實際情況出發,補充完善了相關規定和要求,全面提高了橋涵結構的安全性。

        在交通安全方面,新《規范》細化了橋頭搭板的設計要求,降低橋頭跳車的影響;補充了路側危險情況下橋梁路緣石高度的規定,減少墜橋事故;提高了冰雪環境下橋梁縱坡的限值,改善行車條件;增加了橋梁護欄與橋面板可靠連接的規定,提高護欄的防撞能力;從橋涵設計方面提高了行車安全性。

        為了在橋梁設計階段降低和規避可預見的工程風險,提高結構安全和風險防范能力,新《規范》規定了公路橋梁應按相關規定進行設計階段風險評估。該項規定將交通運輸部關于風險評估的相關政策落實到規范層面。

        背景

        原《規范》于2004年頒布實施。近年來的實踐應用表明,規范總體上能夠滿足我國公路橋涵建設的需要,但隨著我國公路運營狀況、橋涵設計理念和方法的發展和變化,也對規范提出了新的要求:公路橋涵汽車荷載標準的適應性問題日漸突出,設計使用年限、耐久性設計、風險評估、橋梁運營期結構安全監測等新方法、新理念逐漸得到廣泛應用和發展,環境保護和可持續發展已成為工程設計中需考慮的重要因素。

        為了吸取實踐經驗對相關內容進行完善,提高規范的適應性,更好地指導公路橋涵設計,交通運輸部于2009年啟動了原《規范》的修訂工作。

        原則

        ●廣泛調研集思廣益

        在規范修訂準備階段,即對原《規范》頒布實施后的答疑文件進行了整理和分析,并向全國各省設計、科研單位發函征求了修編意見。另外,對國內外相關科研成果、標準規范等進行了廣泛調研,收集了相關資料,為規范修訂提供參考。

        在規范編寫過程中,完成階段稿后,均廣泛征求全國各地專業技術人員的意見,不斷對規范進行完善,保證規范條文修訂的嚴謹和適用。

        ●重點內容專項研究

        通過“公路橋梁汽車荷載研究”專題,開展了全國汽車荷載現狀調研,獲取了23個省市65個路段的汽車荷載數據共計4277.6萬組。基于調研和數據統計分析結果,對汽車荷載標準及相關系數進行了修訂,增加了汽車疲勞荷載標準值。

        通過“基于車輛動態仿真實驗的路緣石合理高度研究”、“山區公路橋梁縱坡安全性設置研究”、“公路橋梁橋頭搭板行車安全評估及保障技術”等專題,研究了路緣石、縱坡、橋頭搭板等設計指標對交通安全的影響,完善了規范相關規定。

        影響

        新《規范》吸取了近年來成熟的科研成果和工程實踐經驗,綜合考慮了我國交通運輸行業的發展和變化,貫徹落實了國家有關行業技術政策,解決了原《規范》在新時期的適應性問題。作為公路橋涵專業的統領性規范,新《規范》上承《公路工程技術標準》,下啟橋涵其他下位規范,將有力指導我國公路橋涵設計及其他橋涵設計規范的制定修訂,提高橋涵結構的安全性和耐久性,促進我國公路橋涵設計、建造、管養事業的科學健康發展。新《規范》在設計理念和方法上充分與國際接軌,也將有利于提升我國公路橋涵設計規范的國際認可度,助力我國公路工程建設企業“走出去”戰略的實施。

        
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