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桥梁建设 2000年第1期
中英两国桥梁设计规范的几个异同点
张惠群, 徐恭义, 蔡贤桢
(铁道部大桥局勘设院, 湖北武汉430050)
摘 要:结合香港特区与内地公路桥梁建设的发展, 对比中英两国现行公路桥梁设计规范, 阐述两者间的几个异同点, 供设计大陆与香港特区之间的桥梁时参考。
关键词:桥梁设计; 规范; 活载荷; 极限状态; 裂缝; 钢筋混凝土桥; 预应力混凝土桥
中图分类号:U 442. 51 文献标识码:A 文章编号:1003-4722(2000) 01-0030-04
1 引 言
随着香港、澳门回归祖国, 内地与港澳地区的经济联系日益紧密, 相互间的交通工程建设项目将逐渐增加。有关桥梁在设计、施工方面的技术问题需协调、统一。
作为英国运输部部颁标准BD37/88附件A 的BS5400[1]是一整套文件, 它包括钢桥、混凝土桥及结合桥设计和构造的实用规则以及荷载、材料和工艺的规范。由于中英两国国情不同, BS 5400与我国现行公路桥涵设计规范[2](以下简称桥规) 有许多差异。本文试从以下几个方面论述两国桥梁设计规范在钢筋混凝土桥及预应力混凝土桥设计方面的几个异同点, 以利于将来的设计实施。
2 活载标准及其加载
活载的取值和加载方式, 直接影响所建桥梁的通行能力、构件设计、预期设计寿命以及工程造价等。活载标准及其加载方式的不同是BS5400与桥规的主要差异。这方面的差异必然对设计产生多方面的影响。2. 1 活载的重现期
BS5400明文规定, 若有统计数据可资利用, 额定荷
载当按重现期为120年来决定。在没有统计资料可资利用时, 可择其近似于重现期120年的值为额定荷载。例如在BS 5400中风速取值的频率为120年一遇, 遮荫气温重现期为120年。我国《公路工程结构可靠度设计统一标准》是结合预期使用寿命来规定设计基准期的, 其中可变荷载作用按随机过程概率模型及荷载随机过程统计分析。具体到桥规中的表达尚未见明文规定。2. 2 HA 及HB 活载与桥规中的汽车、挂车荷载
BS5400将公路桥标准活载分为HA 和HB 荷载。
HA 代表英国正常公路交通荷载, 采用公式表述, 或由均布荷载(UDL) 连同一刃口荷载(KEL) 组成, 或为一单轮荷载。HB 为特种车辆荷载, 由若干个单位来表示其大小。HA 大致相当于桥规中的汽车荷载, HB 大致相当于桥规中的挂车荷载。但它们的取值及加载方式不完
全一样。
BS 5400中规定, 当加载长度30m 且380m 时, UDL 荷载的取值为每车道9kN /m 。每一分车道KEL 按120kN 计。1989年颁布的BD 37/88将此修改为:当加载长度≤50m 时, UDL 荷载为336(1/L ) 0. 67kN /m ; 当加载长度>50m 并
0. 1
kN; 当加载
长度>1600m 时, UDL 取值应征得主管部门同意。香港现行规范将此规定修改为当加载长度
0. 67
kN; 当荷载长度>70m
时, UDL 荷载为44×(1/L ) 0. 15kN, 且≥14. 85kN /m。
桥规则将公路设计标准、汽车荷载及挂车荷载分为若干等级。根据公路的设计标准选取相应的汽车荷载与挂车荷载, 进行相应的设计验算。在制定荷载标准时, 除考虑桥梁的安全储备和使用寿命之外, 重点考虑了我国的国民经济发展水平、采用重型汽车而获得的运输经济效益与相应增加基建投资及原有公路网补强改造费用之间的合理平衡。提高荷载标准对公路建设投资的影响十分惊人。桥规的有关规定对荷载分级较细, 这更符合我国国情, 体现了“经济、实用”的原则, 是我国地区财力及经济发展不均衡的表现。而英国则不然。2. 3 活载加载
BS5400与桥规在加载车辆荷载时均不考虑减载效
收稿日期:1999-11-18
作者简介:张惠群(1964-) , 男, 一级注册结构工程师, 1985年毕业于西南交通大学桥梁专业, 获学士学位, 1988年毕业于西南交通大学桥隧及结构工程专业, 获硕士学位。
中英两国桥梁设计规范的几个异同点 张惠群, 徐恭义, 蔡贤桢
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取横向折减系数增量为0. 333。显然, 1978年版BS 5400与JT J 001-97的横向折减系数取值相同。因BD 37/88于1989年颁布, 70年代后期开始英国重载汽车数目剧增, 故与1978年版BS5400相比, BD37/88活载标准及轴重有较大增加, 横向折减系数亦有所增大, 其增量自第3个车道开始一般为0. 6。BD37/88活载取值的这种趋势值得我们在修订有关桥梁设计规范时注意。从表1中可以看出, 就较大跨度的双向6车道桥梁而言, 英国BD 37/88标准比我国桥规的活载横向折减系数增量总值大33%; 对于较大跨度的双向8车道桥梁, 其增量总值则大40%, 设计时应对此加以考虑。
关于偏载问题两者无明显的不同。3 极限状态设计
两国规范均采用两种极限状态进行计算, 即破坏极限状态(简称ULS ) 和运营极限状态(简称SLS ) , 但具体应用其概念时, 采用的计算参数及方式有所不同。BS5400引入了几个荷载系数:V f1-考虑荷载有可能偏离其额定值而产生不利影响; V f2-考虑各种荷载共同作用而同时达到额定值的概率降低的影响; V f3-考虑荷载效应计算的不精确, 未料想到的结构内应力分布情
m1-材料在整个结构中况, 施工尺寸的不准确等影响; V
的强度与由控制试件所得特征值相比可能的折减系数;
应, 加载位置由所考虑的构件或部件影响线的适当部分决定, 最不利效应由各加载部分的总长度相应的荷载计算而得。
HA 荷载与HB 荷载可以组合加载, 容许HB 荷载布置在总车道的任何横向位置, 在HB 荷载前25m 和后25m 之外允许考虑HA 荷载与其组合。对于任一上部结构或支承2个以上上部结构的任一下部结构, 都只要求考虑1个HB 荷载。
桥规中规定平板挂车在桥梁全长内只用一车辆布载, 也即不允许挂车荷载与汽车荷载同时组合。这方面BS5400与桥规存在明显差别。BS5400除在被HB 荷载占据的分车道的纵向要求布置HA 荷载外, 横向未被HB 荷载占据的其余分车道也要求同时布置一定的HA 荷载。至于挂车的横向布置, 未见桥规明文规定, 一般由设计工程师掌握。
2. 4 汽车荷载的纵向折减及横向折减
在《公路工程技术标准》[3](JT J001-97) 中, 对汽车荷载的纵向及横向折减作了有关规定。通过对4条国家干线公路上连续测得的汽车荷载参数的统计分析和可靠性理论的计算, 取设计基准期为100年, 最大值概率分布的分位值为0. 95时, 经线性回归得到纵向折减系数T (L ) 的计算公式为:T (L ) =0. 97913-4. 7185×10L (L 为计算跨径, 以m 计) 。未见BS5400明文规定对荷载纵向折减, 但制订HA 荷载已考虑到加载长度>30m 时, 车辆间距递增, 中间还夹进了一些10t 和5t 的中等载重的车辆, 因此, 可以认为在制定HA 荷载的取值标准时已经考虑了纵向折减系数。
至于横向折减系数, JTJ001-97标准与1978年版BS5400标准的规定值基本相同。按有关规定计算, 多行车队布载时横向折减系数比较见表1。
表1 一般情况下多行车队布载时横向折减系数比较
布载车
道数
12345678
横向折减系数
B S 5400(英1978年版) 1. 0
2. 02. 332. 673. 03. 333. 674. 0
BD 37/88 (英) 1. 02. 02. 603. 203. 804. 45. 05. 6
JTJ 001-97 (中) 1. 02. 02. 342. 683. 03. 303. 644. 0
-5
V m2-除引起折减系数原因之外的其它原因引起的结构缺陷, 包括施工误差等; V fL =函数(V f1·V f2) , 且V m =函数(V m1·V m2) 。对于U LS, V f1一般取>1. 00的数值, 其值为1. 1～1. 75不等(风载起减载作用时取1. 00) 。对于SLS , V f1一般取值1. 00, 特别地附加恒载即二恒取1. 2, 温差效应取0. 8, 单独HA 荷载在组合1中取1. 2, 单独HB 或
f1都HA 加HB 在组合1中取1. 1。但当各部分恒载的V 取1. 0, 总荷载效应却更不利时, 对U LS 法V f1应取1. 0。
对混凝土及预应力混凝土结构, V f3一般取值1. 0～1. 15。
对SLS 在决定荷载效应和外加变形效应时, 钢筋、预应力筋及混凝土的V m 均取1. 0～1. 3。
桥规在采用U LS 法设计时, 引入了荷载安全系数。考虑在计算荷载的基础上可能出现的活载或恒载超载, 其取值为1. 1～1. 4。根据车辆效应占总效应的百分比, 上述取值还要予以不同程度的提高(不超过5%) 。特别地, 对于超静定结构可能出现恒载效应与活载效应异号的情况, 为了取得最不利的内力组合, 恒载取减载时的安全系数, 其值为0. 8或0. 9, 不再考虑车辆效应占总 显然, JT J001-97标准在车道数超过2个时, 横向折减系数的增量为0. 30～0. 36, 平均为0. 33。1978年版BS5400规定从第3条分车道开始, 应按HA 均布荷
, ,
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引入构件工作条件系数V b =0. 95, 混凝土安全系数V c =1. 25, 钢筋安全系数V s =1. 25。但对于轴心受拉构件、纯弯构件及偏心受拉构件, 取V b =1. 0。
桥规在采用SLS 法设计时, 荷载安全系数取值为1. 0, 对各种情况下钢材、混凝土的应力作了限制, 相当于BS5400中V m 取值大于1. 0。
4 对钢筋混凝土、预应力混凝土裂缝宽度的控制4. 1 钢筋混凝土
裂缝宽度限值直接影响结构的耐久性及钢筋配筋工程量。比较两国规范对裂缝宽度的控制十分必要。桥规中规定的钢筋混凝土裂缝宽度限值不仅与暴露情况有关, 而且与取用的荷载组合效应有关。BS5400标准的取值则仅与暴露情况有关, 未考虑不同荷载组合效应的影响。两者比较, 桥规将暴露情况分为一般、严重两种, 较BS 5400粗略。而BS 5400标准不考虑不同荷载组合的具体情况亦不尽合理, 对大气气体性质的影响未作明文规定, 可能与其本土幅员不大有关。现将两国规范的钢筋混凝土裂缝宽度限值列于表2、表3。
表2 BS5400标准对钢筋混凝土裂缝宽度的限值
等级一般严重
暴露情况
其外露面对大雨有荫蔽, 而在被
水浸泡时不会冻融
①桥梁底面②暴露于大雨的表面, 干湿交替的表面
①受除冻盐或喷洒盐水的表面②受海水摩擦作用的外露表面或暴露于p H 值≤4. 5的沼泽水的表面
设计裂缝宽度/mm
0. 250. 20
桥梁建设 2000年第1期
表4 我国桥规对B 类部分预应力混凝土构件裂缝宽度的限值
暴露情况正常严重
裂缝宽度限值/mm
钢丝、钢绞线、热处理钢筋粗 钢 筋
荷载组合Ⅰ荷载组合Ⅱ或Ⅲ荷载组合Ⅰ荷载组合Ⅱ或Ⅲ
0. 10(不采用B 类构件)
0. 15(不采用B 类构件)
0. 20 0. 10
0. 25 0. 10
5 对预应力混凝土的分类
与桥规对预应力混凝土构件的分类基本BS 5400相同。
BS5400将其分为3类。①1类:不允许出现拉应
力; ②2类:允许出现拉应力, 但无可见裂缝; ③3类:允许出现拉应力, 但设计裂缝宽度受表2的限制。
桥规将其也分成3类。①全预应力混凝土:混凝土正截面不出现拉应力。②A 类部分预应力混凝土:混凝土正截面不出现超过规定限值的拉应力。③B 类部分预应力混凝土:混凝土正截面的拉应力超过规定的限值, 但裂缝宽度不得超过表4规定的限值。
两国规范对允许出现的拉应力和裂缝宽度的限值有所不同, 而BS5400规定一切结构物在设计恒载和附加恒载作用下均应按1类预应力混凝土结构校核, 即在设计恒载和附加恒载作用下任何结构不得出现拉应力。6 其 他
(1) 桥规规定, 当桥梁为1个或2个分车道时, 其制动力取布载长度内一行汽车总重力的10%, 且不得小于1辆重车的30%; 4车道的制动力为上述规定值的2倍。未规定制动力的上限值, 也未规定当车道数大于4时如何取制动力。显然, 对长大跨度桥梁或多车道桥梁, 由于制动车辆时不可能一行汽车同时刹车或多车道同时刹车, 所以上述规定难免出现不合理现象。实际上, 我国在设计较大跨度桥梁时已参照BS 5400对制动力取值的规定。另外, 桥规对挂车荷载未规定要考虑其制动力。BS5400对HA 荷载及HB 荷载的制动力均规定了其取值方法。该规范规定了HA 荷载制动力的上限值。HA 的额定纵向力为每米加载长度8kN , 另加200kN, 且其总值不得超过700kN, 施加在1个分车道宽×加载长度的面积上。HB 的额定纵向力为所用HB 荷载总额的25%, 均布于相距1. 8m 的两轴共8个车轮上。(2) BS5400规定的热胀系数, 对于常重混凝土取12×10-6/℃, 对于轻质混凝土和石灰岩混凝土取7×10-6/℃。香港现行规范取混凝土热胀系数为9×10-6/℃。桥规规定的热胀系数, 对于混凝土、钢筋混凝×-6
很严重0. 10
表3 我国桥规对钢筋混凝土裂缝宽度的限值
等级一般严重
暴露情况正常大气中有侵蚀气体或
海洋大气中
容许裂缝宽度/mm
荷载组合Ⅰ
0. 200. 10
荷载组合Ⅱ
0. 250. 10
荷载组合Ⅲ
0. 250. 10
4. 2 预应力混凝土
BS 5400标准对预应力混凝土构件裂缝宽度的控制与钢筋混凝土构件相同。而桥规对部分预应力B 类构件裂缝宽度的限制与钢筋混凝土构件不同, 其限值既考虑了暴露情况, 又考虑了构件采用何种预应力钢材及计算裂缝所采用的荷载组合情况。桥规规定B 类部分预应力混凝土构件裂缝宽度也可以用构件受拉边混凝土的名义拉应力控制, 或采用其他可靠的计算方法。我国桥规对B 类部分预应力混凝土构件裂缝宽度的限值列/
中英两国桥梁设计规范的几个异同点 张惠群, 徐恭义, 蔡贤桢
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竖向挠度超过跨径的1/1600时应设置预拱度。
经初步框算可知:就钢筋混凝土、预应力混凝土桥而言, 一般情况下BS5400规定荷载产生的效应比桥规规定荷载产生的效应要大。按桥规设计时, 箱梁腹板厚度及力筋数量需适当增加, 以达到可承担BS 5400规定的荷载。由此可提出对连接香港与内地的钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁可按我国公路桥规设计, 按英国规范校验。
计算梁体伸缩量等将产生较大影响, 应当注意。(3)在考虑车辆对桥梁的冲击效应方面, BS 5400
在推导HA 荷载时, 对一个轴或一对相邻车轮上的荷载留有25%的富裕量, 即统一取冲击系数_=0. 25。而桥规根据结构种类、跨径或荷载加载长度, 取_=0～0. 3不等。显然, 桥规的有关规定较为合理。
(4) 一般情况下用弹性分析法计算构件在运营极限状态下相应荷载的弯矩和力有足够的准确度。但在计算混凝土构件挠度时, 必须认识到许多因素难以考虑。BS5400规定先以合适的弯矩求算截面的曲率, 再由曲率求挠度。未见BS5400对最大竖向挠度作明确规定。桥规则根据预应力混凝土构件类型、开裂情况、结构类型、荷载性质等, 采用折算截面刚度计算。桥规根据上部结构类型规定最大竖向挠度为L /800～L /300不等(其中L 为悬臂长或计算跨径) , 当重力和汽车荷载产生的
参 考 文 献:
[1] BS5400, 钢桥、混凝土桥及结合桥(第1-4篇) [S].[2] JT J021-89, 公路桥涵设计通用规范[S].[3] JT J 001-97, 公路工程技术标准[S ].
Differences between Bridge Design Specifications of
United Kingdom and China
ZHANG Hui -qun , XU Gong -yi , CAI Xian -zhen
(Reco nnaissance a nd Desig n Institute , Ma jo r Bridg e Eng ineering Bureau , th e Ministr y o f Railw ays , W uha n 430050, China )
:In co nnectio n with the hig hway bridge construction in Ho ng Ko ng Special Administrativ e Zo ne and Abstract
inland, the current highw ay bridg e desig n specificatio ns of United Kingdom a nd China are com pared. Differences and similarities betw een the specificatio ns of both the countries are illustrated, w hich may be used as reference to bridg e desig n in bo th Hong Kong and inland .
Key words :bridg e desig n , standard , live load , ultimate condition , crazing , reinforced co ncrete bridge , pre-stressed co ncrete bridg
e
《桥梁建设》杂志1998年的被引半衰期及其在全国各类科技期刊中的位置
期刊的被引半衰期是指该刊上历年发表的论文在某一年内被统计源刊所引用的次数中, 较新的一半是在最近多长的一段时间内发表的平均年数。一般说来, 此值越大, 表明该刊上发表的论文时效性较长, 即多年前发表的论文仍在被大量引用, 从而也说明该刊的影响更为深远。因此, 被引半衰期是衡量一种期刊老化速度的一种指标, 从而也是目前被有关部门用作衡量和评价科技期刊质量的一项重要指标。
现据中国科技信息研究所1999年10月公布的统计数据表明, 继续入选为该所中国科技论文统计源刊的《桥梁建设》杂志, 1998年的被引半衰期为5. 4年, 位居该所当年入选的全国1286种科技论文统计源刊的第351名, 而在16种《交通》类专业的统计源刊中名列第2位。
(范文田)
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桥梁建设 2000年第1期
中英两国桥梁设计规范的几个异同点
张惠群, 徐恭义, 蔡贤桢
(铁道部大桥局勘设院, 湖北武汉430050)
摘 要:结合香港特区与内地公路桥梁建设的发展, 对比中英两国现行公路桥梁设计规范, 阐述两者间的几个异同点, 供设计大陆与香港特区之间的桥梁时参考。
关键词:桥梁设计; 规范; 活载荷; 极限状态; 裂缝; 钢筋混凝土桥; 预应力混凝土桥
中图分类号:U 442. 51 文献标识码:A 文章编号:1003-4722(2000) 01-0030-04
1 引 言
随着香港、澳门回归祖国, 内地与港澳地区的经济联系日益紧密, 相互间的交通工程建设项目将逐渐增加。有关桥梁在设计、施工方面的技术问题需协调、统一。
作为英国运输部部颁标准BD37/88附件A 的BS5400[1]是一整套文件, 它包括钢桥、混凝土桥及结合桥设计和构造的实用规则以及荷载、材料和工艺的规范。由于中英两国国情不同, BS 5400与我国现行公路桥涵设计规范[2](以下简称桥规) 有许多差异。本文试从以下几个方面论述两国桥梁设计规范在钢筋混凝土桥及预应力混凝土桥设计方面的几个异同点, 以利于将来的设计实施。
2 活载标准及其加载
活载的取值和加载方式, 直接影响所建桥梁的通行能力、构件设计、预期设计寿命以及工程造价等。活载标准及其加载方式的不同是BS5400与桥规的主要差异。这方面的差异必然对设计产生多方面的影响。2. 1 活载的重现期
BS5400明文规定, 若有统计数据可资利用, 额定荷
载当按重现期为120年来决定。在没有统计资料可资利用时, 可择其近似于重现期120年的值为额定荷载。例如在BS 5400中风速取值的频率为120年一遇, 遮荫气温重现期为120年。我国《公路工程结构可靠度设计统一标准》是结合预期使用寿命来规定设计基准期的, 其中可变荷载作用按随机过程概率模型及荷载随机过程统计分析。具体到桥规中的表达尚未见明文规定。2. 2 HA 及HB 活载与桥规中的汽车、挂车荷载
BS5400将公路桥标准活载分为HA 和HB 荷载。
HA 代表英国正常公路交通荷载, 采用公式表述, 或由均布荷载(UDL) 连同一刃口荷载(KEL) 组成, 或为一单轮荷载。HB 为特种车辆荷载, 由若干个单位来表示其大小。HA 大致相当于桥规中的汽车荷载, HB 大致相当于桥规中的挂车荷载。但它们的取值及加载方式不完
全一样。
BS 5400中规定, 当加载长度30m 且380m 时, UDL 荷载的取值为每车道9kN /m 。每一分车道KEL 按120kN 计。1989年颁布的BD 37/88将此修改为:当加载长度≤50m 时, UDL 荷载为336(1/L ) 0. 67kN /m ; 当加载长度>50m 并
0. 1
kN; 当加载
长度>1600m 时, UDL 取值应征得主管部门同意。香港现行规范将此规定修改为当加载长度
0. 67
kN; 当荷载长度>70m
时, UDL 荷载为44×(1/L ) 0. 15kN, 且≥14. 85kN /m。
桥规则将公路设计标准、汽车荷载及挂车荷载分为若干等级。根据公路的设计标准选取相应的汽车荷载与挂车荷载, 进行相应的设计验算。在制定荷载标准时, 除考虑桥梁的安全储备和使用寿命之外, 重点考虑了我国的国民经济发展水平、采用重型汽车而获得的运输经济效益与相应增加基建投资及原有公路网补强改造费用之间的合理平衡。提高荷载标准对公路建设投资的影响十分惊人。桥规的有关规定对荷载分级较细, 这更符合我国国情, 体现了“经济、实用”的原则, 是我国地区财力及经济发展不均衡的表现。而英国则不然。2. 3 活载加载
BS5400与桥规在加载车辆荷载时均不考虑减载效
收稿日期:1999-11-18
作者简介:张惠群(1964-) , 男, 一级注册结构工程师, 1985年毕业于西南交通大学桥梁专业, 获学士学位, 1988年毕业于西南交通大学桥隧及结构工程专业, 获硕士学位。
中英两国桥梁设计规范的几个异同点 张惠群, 徐恭义, 蔡贤桢
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取横向折减系数增量为0. 333。显然, 1978年版BS 5400与JT J 001-97的横向折减系数取值相同。因BD 37/88于1989年颁布, 70年代后期开始英国重载汽车数目剧增, 故与1978年版BS5400相比, BD37/88活载标准及轴重有较大增加, 横向折减系数亦有所增大, 其增量自第3个车道开始一般为0. 6。BD37/88活载取值的这种趋势值得我们在修订有关桥梁设计规范时注意。从表1中可以看出, 就较大跨度的双向6车道桥梁而言, 英国BD 37/88标准比我国桥规的活载横向折减系数增量总值大33%; 对于较大跨度的双向8车道桥梁, 其增量总值则大40%, 设计时应对此加以考虑。
关于偏载问题两者无明显的不同。3 极限状态设计
两国规范均采用两种极限状态进行计算, 即破坏极限状态(简称ULS ) 和运营极限状态(简称SLS ) , 但具体应用其概念时, 采用的计算参数及方式有所不同。BS5400引入了几个荷载系数:V f1-考虑荷载有可能偏离其额定值而产生不利影响; V f2-考虑各种荷载共同作用而同时达到额定值的概率降低的影响; V f3-考虑荷载效应计算的不精确, 未料想到的结构内应力分布情
m1-材料在整个结构中况, 施工尺寸的不准确等影响; V
的强度与由控制试件所得特征值相比可能的折减系数;
应, 加载位置由所考虑的构件或部件影响线的适当部分决定, 最不利效应由各加载部分的总长度相应的荷载计算而得。
HA 荷载与HB 荷载可以组合加载, 容许HB 荷载布置在总车道的任何横向位置, 在HB 荷载前25m 和后25m 之外允许考虑HA 荷载与其组合。对于任一上部结构或支承2个以上上部结构的任一下部结构, 都只要求考虑1个HB 荷载。
桥规中规定平板挂车在桥梁全长内只用一车辆布载, 也即不允许挂车荷载与汽车荷载同时组合。这方面BS5400与桥规存在明显差别。BS5400除在被HB 荷载占据的分车道的纵向要求布置HA 荷载外, 横向未被HB 荷载占据的其余分车道也要求同时布置一定的HA 荷载。至于挂车的横向布置, 未见桥规明文规定, 一般由设计工程师掌握。
2. 4 汽车荷载的纵向折减及横向折减
在《公路工程技术标准》[3](JT J001-97) 中, 对汽车荷载的纵向及横向折减作了有关规定。通过对4条国家干线公路上连续测得的汽车荷载参数的统计分析和可靠性理论的计算, 取设计基准期为100年, 最大值概率分布的分位值为0. 95时, 经线性回归得到纵向折减系数T (L ) 的计算公式为:T (L ) =0. 97913-4. 7185×10L (L 为计算跨径, 以m 计) 。未见BS5400明文规定对荷载纵向折减, 但制订HA 荷载已考虑到加载长度>30m 时, 车辆间距递增, 中间还夹进了一些10t 和5t 的中等载重的车辆, 因此, 可以认为在制定HA 荷载的取值标准时已经考虑了纵向折减系数。
至于横向折减系数, JTJ001-97标准与1978年版BS5400标准的规定值基本相同。按有关规定计算, 多行车队布载时横向折减系数比较见表1。
表1 一般情况下多行车队布载时横向折减系数比较
布载车
道数
12345678
横向折减系数
B S 5400(英1978年版) 1. 0
2. 02. 332. 673. 03. 333. 674. 0
BD 37/88 (英) 1. 02. 02. 603. 203. 804. 45. 05. 6
JTJ 001-97 (中) 1. 02. 02. 342. 683. 03. 303. 644. 0
-5
V m2-除引起折减系数原因之外的其它原因引起的结构缺陷, 包括施工误差等; V fL =函数(V f1·V f2) , 且V m =函数(V m1·V m2) 。对于U LS, V f1一般取>1. 00的数值, 其值为1. 1～1. 75不等(风载起减载作用时取1. 00) 。对于SLS , V f1一般取值1. 00, 特别地附加恒载即二恒取1. 2, 温差效应取0. 8, 单独HA 荷载在组合1中取1. 2, 单独HB 或
f1都HA 加HB 在组合1中取1. 1。但当各部分恒载的V 取1. 0, 总荷载效应却更不利时, 对U LS 法V f1应取1. 0。
对混凝土及预应力混凝土结构, V f3一般取值1. 0～1. 15。
对SLS 在决定荷载效应和外加变形效应时, 钢筋、预应力筋及混凝土的V m 均取1. 0～1. 3。
桥规在采用U LS 法设计时, 引入了荷载安全系数。考虑在计算荷载的基础上可能出现的活载或恒载超载, 其取值为1. 1～1. 4。根据车辆效应占总效应的百分比, 上述取值还要予以不同程度的提高(不超过5%) 。特别地, 对于超静定结构可能出现恒载效应与活载效应异号的情况, 为了取得最不利的内力组合, 恒载取减载时的安全系数, 其值为0. 8或0. 9, 不再考虑车辆效应占总 显然, JT J001-97标准在车道数超过2个时, 横向折减系数的增量为0. 30～0. 36, 平均为0. 33。1978年版BS5400规定从第3条分车道开始, 应按HA 均布荷
, ,
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引入构件工作条件系数V b =0. 95, 混凝土安全系数V c =1. 25, 钢筋安全系数V s =1. 25。但对于轴心受拉构件、纯弯构件及偏心受拉构件, 取V b =1. 0。
桥规在采用SLS 法设计时, 荷载安全系数取值为1. 0, 对各种情况下钢材、混凝土的应力作了限制, 相当于BS5400中V m 取值大于1. 0。
4 对钢筋混凝土、预应力混凝土裂缝宽度的控制4. 1 钢筋混凝土
裂缝宽度限值直接影响结构的耐久性及钢筋配筋工程量。比较两国规范对裂缝宽度的控制十分必要。桥规中规定的钢筋混凝土裂缝宽度限值不仅与暴露情况有关, 而且与取用的荷载组合效应有关。BS5400标准的取值则仅与暴露情况有关, 未考虑不同荷载组合效应的影响。两者比较, 桥规将暴露情况分为一般、严重两种, 较BS 5400粗略。而BS 5400标准不考虑不同荷载组合的具体情况亦不尽合理, 对大气气体性质的影响未作明文规定, 可能与其本土幅员不大有关。现将两国规范的钢筋混凝土裂缝宽度限值列于表2、表3。
表2 BS5400标准对钢筋混凝土裂缝宽度的限值
等级一般严重
暴露情况
其外露面对大雨有荫蔽, 而在被
水浸泡时不会冻融
①桥梁底面②暴露于大雨的表面, 干湿交替的表面
①受除冻盐或喷洒盐水的表面②受海水摩擦作用的外露表面或暴露于p H 值≤4. 5的沼泽水的表面
设计裂缝宽度/mm
0. 250. 20
桥梁建设 2000年第1期
表4 我国桥规对B 类部分预应力混凝土构件裂缝宽度的限值
暴露情况正常严重
裂缝宽度限值/mm
钢丝、钢绞线、热处理钢筋粗 钢 筋
荷载组合Ⅰ荷载组合Ⅱ或Ⅲ荷载组合Ⅰ荷载组合Ⅱ或Ⅲ
0. 10(不采用B 类构件)
0. 15(不采用B 类构件)
0. 20 0. 10
0. 25 0. 10
5 对预应力混凝土的分类
与桥规对预应力混凝土构件的分类基本BS 5400相同。
BS5400将其分为3类。①1类:不允许出现拉应
力; ②2类:允许出现拉应力, 但无可见裂缝; ③3类:允许出现拉应力, 但设计裂缝宽度受表2的限制。
桥规将其也分成3类。①全预应力混凝土:混凝土正截面不出现拉应力。②A 类部分预应力混凝土:混凝土正截面不出现超过规定限值的拉应力。③B 类部分预应力混凝土:混凝土正截面的拉应力超过规定的限值, 但裂缝宽度不得超过表4规定的限值。
两国规范对允许出现的拉应力和裂缝宽度的限值有所不同, 而BS5400规定一切结构物在设计恒载和附加恒载作用下均应按1类预应力混凝土结构校核, 即在设计恒载和附加恒载作用下任何结构不得出现拉应力。6 其 他
(1) 桥规规定, 当桥梁为1个或2个分车道时, 其制动力取布载长度内一行汽车总重力的10%, 且不得小于1辆重车的30%; 4车道的制动力为上述规定值的2倍。未规定制动力的上限值, 也未规定当车道数大于4时如何取制动力。显然, 对长大跨度桥梁或多车道桥梁, 由于制动车辆时不可能一行汽车同时刹车或多车道同时刹车, 所以上述规定难免出现不合理现象。实际上, 我国在设计较大跨度桥梁时已参照BS 5400对制动力取值的规定。另外, 桥规对挂车荷载未规定要考虑其制动力。BS5400对HA 荷载及HB 荷载的制动力均规定了其取值方法。该规范规定了HA 荷载制动力的上限值。HA 的额定纵向力为每米加载长度8kN , 另加200kN, 且其总值不得超过700kN, 施加在1个分车道宽×加载长度的面积上。HB 的额定纵向力为所用HB 荷载总额的25%, 均布于相距1. 8m 的两轴共8个车轮上。(2) BS5400规定的热胀系数, 对于常重混凝土取12×10-6/℃, 对于轻质混凝土和石灰岩混凝土取7×10-6/℃。香港现行规范取混凝土热胀系数为9×10-6/℃。桥规规定的热胀系数, 对于混凝土、钢筋混凝×-6
很严重0. 10
表3 我国桥规对钢筋混凝土裂缝宽度的限值
等级一般严重
暴露情况正常大气中有侵蚀气体或
海洋大气中
容许裂缝宽度/mm
荷载组合Ⅰ
0. 200. 10
荷载组合Ⅱ
0. 250. 10
荷载组合Ⅲ
0. 250. 10
4. 2 预应力混凝土
BS 5400标准对预应力混凝土构件裂缝宽度的控制与钢筋混凝土构件相同。而桥规对部分预应力B 类构件裂缝宽度的限制与钢筋混凝土构件不同, 其限值既考虑了暴露情况, 又考虑了构件采用何种预应力钢材及计算裂缝所采用的荷载组合情况。桥规规定B 类部分预应力混凝土构件裂缝宽度也可以用构件受拉边混凝土的名义拉应力控制, 或采用其他可靠的计算方法。我国桥规对B 类部分预应力混凝土构件裂缝宽度的限值列/
中英两国桥梁设计规范的几个异同点 张惠群, 徐恭义, 蔡贤桢
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竖向挠度超过跨径的1/1600时应设置预拱度。
经初步框算可知:就钢筋混凝土、预应力混凝土桥而言, 一般情况下BS5400规定荷载产生的效应比桥规规定荷载产生的效应要大。按桥规设计时, 箱梁腹板厚度及力筋数量需适当增加, 以达到可承担BS 5400规定的荷载。由此可提出对连接香港与内地的钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁可按我国公路桥规设计, 按英国规范校验。
计算梁体伸缩量等将产生较大影响, 应当注意。(3)在考虑车辆对桥梁的冲击效应方面, BS 5400
在推导HA 荷载时, 对一个轴或一对相邻车轮上的荷载留有25%的富裕量, 即统一取冲击系数_=0. 25。而桥规根据结构种类、跨径或荷载加载长度, 取_=0～0. 3不等。显然, 桥规的有关规定较为合理。
(4) 一般情况下用弹性分析法计算构件在运营极限状态下相应荷载的弯矩和力有足够的准确度。但在计算混凝土构件挠度时, 必须认识到许多因素难以考虑。BS5400规定先以合适的弯矩求算截面的曲率, 再由曲率求挠度。未见BS5400对最大竖向挠度作明确规定。桥规则根据预应力混凝土构件类型、开裂情况、结构类型、荷载性质等, 采用折算截面刚度计算。桥规根据上部结构类型规定最大竖向挠度为L /800～L /300不等(其中L 为悬臂长或计算跨径) , 当重力和汽车荷载产生的
参 考 文 献:
[1] BS5400, 钢桥、混凝土桥及结合桥(第1-4篇) [S].[2] JT J021-89, 公路桥涵设计通用规范[S].[3] JT J 001-97, 公路工程技术标准[S ].
Differences between Bridge Design Specifications of
United Kingdom and China
ZHANG Hui -qun , XU Gong -yi , CAI Xian -zhen
(Reco nnaissance a nd Desig n Institute , Ma jo r Bridg e Eng ineering Bureau , th e Ministr y o f Railw ays , W uha n 430050, China )
:In co nnectio n with the hig hway bridge construction in Ho ng Ko ng Special Administrativ e Zo ne and Abstract
inland, the current highw ay bridg e desig n specificatio ns of United Kingdom a nd China are com pared. Differences and similarities betw een the specificatio ns of both the countries are illustrated, w hich may be used as reference to bridg e desig n in bo th Hong Kong and inland .
Key words :bridg e desig n , standard , live load , ultimate condition , crazing , reinforced co ncrete bridge , pre-stressed co ncrete bridg
e
《桥梁建设》杂志1998年的被引半衰期及其在全国各类科技期刊中的位置
期刊的被引半衰期是指该刊上历年发表的论文在某一年内被统计源刊所引用的次数中, 较新的一半是在最近多长的一段时间内发表的平均年数。一般说来, 此值越大, 表明该刊上发表的论文时效性较长, 即多年前发表的论文仍在被大量引用, 从而也说明该刊的影响更为深远。因此, 被引半衰期是衡量一种期刊老化速度的一种指标, 从而也是目前被有关部门用作衡量和评价科技期刊质量的一项重要指标。
现据中国科技信息研究所1999年10月公布的统计数据表明, 继续入选为该所中国科技论文统计源刊的《桥梁建设》杂志, 1998年的被引半衰期为5. 4年, 位居该所当年入选的全国1286种科技论文统计源刊的第351名, 而在16种《交通》类专业的统计源刊中名列第2位。
(范文田)