我國公路橋規表述(shù)的基(jī)本設計準(zhǔn)則和極限(xiàn)狀態
(1)基本設計準則
在我國《公路橋涵設計通用規範》(JTG D60-2004)的“總則”中,對橋梁設計基本準則的表述為(wéi):使公路橋涵的設計符合技術(shù)先進、安全(quán)可靠、適用耐(nài)久、經濟合理的要求。公路橋涵應根據所在公路的作用、性質和將來發展的(de)需要,按照美觀和有利於環保的原則進行設(shè)計,並考慮因地製宜(yí)、就地取材、便於(yú)施工和養護等因素(sù)。采用標準化(huà)跨徑的(de)橋涵宜采(cǎi)用裝配式結構,適用(yòng)於機械化、工廠化施工。特殊大橋宜進行景觀設(shè)計;上跨高速公路(lù)、一級公路的(de)橋梁應與自然環境和景(jǐng)觀相協調。
(2)極限狀態(tài)
公路橋涵結構應按承載能力極限狀態和正常使(shǐ)用極限狀態進行設(shè)計,即(jí):
①承載能力(lì)極限狀態:對應於橋涵結構或其構件達到最(zuì)大承載能力或出現不適於繼續承(chéng)載公路橋(qiáo)涵的變形(xíng)或變位的狀態。
②正常使(shǐ)用極限狀態(tài):對應於橋涵結構或其構件達到正常使(shǐ)用或耐久性的某項限值的狀態。在進行上述兩類極限狀態設計時,應同時滿足(zú)構造和工藝方麵的要求。
美國公路(lù)橋規表述的基本設計準則和極限狀態
(1)基本設計準則
AASHTO橋規(LRFD 2007)第1.3.1條提出(chū)的設計準則(design Philosophy):橋梁應該按照規定的多種極限(xiàn)狀態進行設計(jì),以實現可施工性、安全性和使(shǐ)用性的目標,並(bìng)恰當考慮可檢修性、經濟性和美觀(guān)性方麵的問題。從這裏我們看到,AASHTO橋規將設計準則分為兩個層次來表述,將可施工性、安全性和使用性列為必須達到的第一層次目標;將可檢修(xiū)性、經濟性和美觀性列為需要(yào)認真對待(dài)的(de)第二(èr)層次目標。大家知道“安全、適(shì)用、經濟和美觀”是較公認的準則,這裏將“可(kě)施工性”放在“安(ān)全性和使用性”之前,將“可檢修(xiū)性”放在“經濟性和美觀性”之前,乃因為它們是橋梁建設和維護的前(qián)提保證。
AASHTO橋規在第2.5節對“可施工性、安(ān)全性和使用性(xìng)”以及“可檢修性、經濟性和美觀性”給出了進(jìn)一步的條文規定,其中(zhōng)包括:
可施工性首先表現在橋梁設(shè)計不應該使(shǐ)製造和安裝過分困難或易損,並且施(shī)工中的臨時作用效應要在結構(gòu)的容許限度內;若因為環境或其他原因需(xū)限定施工方法,或在(zài)建議的施工(gōng)方法中需要進行一些補強或臨時支撐(chēng)時,均應寫在設(shè)計文件之中;應避免(miǎn)在狹(xiá)小空間(jiān)中焊接或在密集分布的鋼筋中澆築混凝土;還要充分考慮(lǜ)到影響橋梁施工的天氣和水文條件。安全性主要通過對各種極限狀態的分析評價來保障。使用性體現在通行舒適性、可維護性、耐久性和能夠鋪(pù)設公用設施等方麵。可檢修性包括設置檢修梯、檢修通道、帶門的人孔、必要的餘光或照明。經濟性(xìng)也是一個重要的準則,選擇橋(qiáo)型、跨長和材料時均應(yīng)考慮項(xiàng)目成(chéng)本,結合區域條件,考慮材料供應、製(zhì)造、運輸和施工限製條件等費用,使用期的維護費用也應一並考慮。橋梁應有其建築美觀性。橋梁應當能夠與周圍環境相協調(diào),造型優雅,從外觀上表現出結(jié)構恰當的力度。怡悅的外觀應當體現在結構的(de)形(xíng)體和(hé)各組成部分問的相互關係之中,應謹慎采用非結構(gòu)性裝飾。
(2)極限狀態
AASHTO橋規(第1.3.2條)提(tí)出了如下(xià)四種極限狀態:
①使用極限狀態( service limit states):在正常使用條件下,對應力、變形和裂(liè)縫寬度的限製。
②疲勞和斷裂極限狀態( fatigue and fracture limit states):對於設計車輛和給定應力循環次數下產生的應力幅的限製。斷裂極限狀態是根據AASHTO材料規範對韌性提出的要求。
③強度(dù)極限狀態( strength limit states):在(zài)設(shè)計期限內(nèi),橋梁應能承受特定的靜力(lì)不利(lì)荷載組合,保(bǎo)證強度和穩定性。
④極端事件極限狀態( extreme event limit states):在經曆較大(dà)的地震、洪水,或船隻、車輛或流冰(很可能在(zài)受到衝刷條件下)抗擊時,保證結構不致毀壞。
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