2015版公路桥涵设计通常规(D60-2015)修订说明.doc

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1、*-公路桥涵设计通用规范（JTG D60）主要修订内容介绍现行公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）于2004年颁布实施。近几年的实践应用表明，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，也有一些需要完善的内容：公路桥梁设计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、全寿命设计、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也成为工程设计中需考虑的重要因素。为了吸纳近年来的成熟经验和科研成果，提高规范的适应性，促进公路桥梁科学健康发展，交通运输部2009年下达了公路桥涵

2、设计规范的修编任务。在规范修订过程中，编写组进行了大量的科研工作，吸取了已有的成熟科研成果和实际工程设计经验，并且参考、借鉴国内外相关的标准规范。在规范条文初稿编写完成以后，通过多种方式广泛征求设计、施工、建设、管理等有关单位和个人的意见，并经过反复讨论、修改后定稿。总体而言，本规范主要做了如下几个方面的修订：1) 增加了桥涵结构的设计使用年限和耐久性要求；2) 完善了极限状态的设计理论和方法；3) 改进了作用组合分类及计算方法；4) 调整了公路桥梁设计汽车荷载标准；5) 增加、完善了各种作用标准值的计算规定；6) 完善了有关桥涵总体设计、环境保护、交通安全保障工程等的相关规定；7) 增加了桥

3、涵风险评估和安全监测的相关规定。为了清晰地说明本规范的具体修订内容，现将主要修订内容的确定理由及作用和影响分章节论述如下。1 第1章 总则1）公路桥涵的设计原则修改为“安全、耐久、适用、环保、经济和美观”。长期以来，公路桥涵设计都遵循着“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理”的基本原则，这是与我国当时的经济条件和技术水平相适应的。安全、耐久、适用是公路桥涵结构最基本的要求。随着社会的发展和进步，环境保护日益引起重视。环保问题关系到社会的可持续发展，必须在交通基础设施建设中贯彻落实。在满足上述要求的前提下，还要注重桥涵设计的经济性，不能一味追求“新”、“最”、“第一”等，造成严重的浪费。另外，

4、随着我国社会经济的发展，公众对于桥涵结构的要求也逐步提高，美观成为桥涵设计考虑的一个重要因素。因此，本次修订将公路桥涵的设计原则调整为“安全、耐久、适用、环保、经济和美观”，这也是与公路工程技术标准（JTG B01-2014）保持一致。2）增加桥涵设计使用年限的规定。可持续发展已成为本世纪主要课题之一，作为工程结构而言，其使用年限的长短是工程可持续发展的重要指标。随着我国对可持续发展的重视，工程结构的设计使用年限的规定也逐步具体化。1997年4月1日颁布的中华人民共和国建筑法的第六十条规定：“建筑物在合理使用寿命内，必须确保地基基础工程和主体结构的质量”。国务院2000年279号令建设工程质量

5、管理条例第21条明确规定：“设计文件应当符合国家规定的设计深度要求、注明工程合理使用年限。工程合理使用年限是指从工程竣工验收合格之日起，工程的地基基础、主体结构能保证在正常情况下安全使用的年限”。为了响应国家政策，适应工程设计理念的发展，2009年7月1日颁布实施的工程结构可靠性统一标准（GB 50153-2008）给出了设计使用年限的定义以及设计使用年限的有关规定，并在附录中给出了各类桥涵结构的设计使用年限。相应地，公路行业也根据相关要求在公路工程结构可靠性设计统一标准中给出了桥涵结构的设计使用年限，总体原则是遵循国标的规定。公路工程技术标准（JTG B01-2014）编写时综合考虑了国标的

6、规定、公路功能、技术等级和桥涵重要性等因素，规定了桥涵主体结构和可更换部件设计使用年限的最低值。本规范作为桥涵设计规范的统领性规范，需根据上位规范的规定给出桥涵结构的设计使用年限，在具体规定方面与公路工程技术标准（JTG B01-2014）保持一致。2 第2章 术语和符号本章的术语和符合均来自各章节的内容，主要根据新修订的公路工程结构可靠性设计统一标准进行修改并补充个别术语，这里不再赘述。3 第3章 设计要求1）增加了地震设计状况。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，而其它偶然作用无法通过概率的方法确定其标准值，两

7、者的设计表达式在本质上是不同的。鉴于此，工程结构可靠性设计统一标准（GB 50153-2008）和正在修编的公路工程结构可靠性设计统一标准在原有三种设计状况的基础上，增加了地震设计状况。按照上述上位规范的规定，本次修订也增加了地震设计状况。2）增加了桥梁钢结构的抗疲劳设计要求。在重复车辆荷载、风等交变荷载的作用下，公路桥梁钢结构可能会产生疲劳裂纹，疲劳裂纹不断扩展，将影响钢结构的使用，甚至导致断裂破坏。近几十年来，钢结构在我国的公路桥梁建设中得到了广泛应用，实践中发现钢结构的疲劳问题也比较突出。疲劳已成为影响公路桥梁钢结构安全和耐久的主要因素之一。在相关的钢结构设计规范中，对抗疲劳设计均有具体

8、的规定，但公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）中没有抗疲劳设计的要求。因此，本次修订增加了公路桥梁钢结构部分应根据需要进行抗疲劳设计的要求。3）增加了设计阶段风险评估要求。2010年4月，为了加强公路桥梁和隧道工程安全管理，增强安全风险意识，优化工程建设方案，提高工程建设和运营安全性，交通运输部发布了关于在初步设计阶段实行公路桥梁和隧道工程安全风险评估制度的通知（交公路发2010175号），桥梁和隧道设计阶段风险评估工作开始正式实施。目前，桥梁、隧道等结构均已在设计阶段实施了安全风险评估，有效地降低和规避了可预见的工程风险，提高了结构安全和防范风险能力，这是一项非常有效并应长期坚持

9、的工作。作为指导公路桥涵设计的基础性规范，公路桥涵设计通用规范中应相应增加风险评估相关要求。4）增加了耐久性设计要求。如前所述，耐久是公路桥涵结构设计最基本的要求之一。耐久性直接影响结构的安全性和适用性，也关系到桥涵的实际寿命是否能达到其设计使用年限要求。耐久性设计已经成为结构设计的一个重要组成部分。在现行公路工程规范体系中，也设立了耐久性设计规范，并且在各本结构设计规范中都包含耐久性设计的有关规定。本规范增加耐久性设计要求，主要目的是保证规范内容的完整性，同时，协调现行规范体系，从内容上体现规范之间的一致性和继承性。5）增加了公路桥涵进行“可到达、可检查、可维修和可更换设计”的要求。养护是公

10、路桥涵安全性和耐久性的重要保障。实践发现，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充分的情况。主要表现在某些桥梁构件难以到达，例如缆索承重体系桥梁的梁底、变高度箱梁的根部区域等；某些桥梁构件难以检查，例如悬索桥大缆底部、埋置于混凝土中的拉索锚头、桥塔外表面等。不可到达、不可检查导致了桥梁部分病害的不可预知，造成了安全隐患。因此，本次修订增加了可到达、可检查的设计要求。公路桥涵结构中，可更换构件的设计使用年限低于桥涵主体结构的设计使用年限，在设计使用年限内需要进行维修和更换，比较典型的构件包括斜拉索、吊杆、伸缩装置、支座等。在桥梁设计中，应考虑未来维修、更换的需要。因此，本次修订

11、增加了可维修、可更换的设计要求。6）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。桥墩是桥梁上部结构的支撑，对结构的安全至关重要。近年来，由于船舶或车辆撞击桥墩导致桥梁损坏甚至倒塌的事故时有发生。考虑撞击因素进行设计时，桥墩的安全主要从“防”和“抗”两个方面考虑。在桥跨布置时，就应该充分考虑桥墩防撞的问题。随着桥梁建筑材料、结构形式、设计水平的提高和发展，桥梁的跨越能力越来越大，因此，对于通航水域中的桥梁，建议尽量减少在通航水域中设置桥墩；对于跨线桥，则不宜在中央分隔带内设墩。如果无法避免，可能遭受撞击的桥墩应设置必要的防撞设施和警示标志。7）规定路侧危险情况下桥梁路缘石

12、高度应取0.250.35m的较高值。在目前的桥梁设计中，一般不考虑路缘石对车辆的防撞作用，设置路缘石仅是为了起到视线诱导、排水和警示的作用。但是，如果路缘石能够对失控车辆起到第一道防护作用，则能更有效的降低事故严重程度，保护行人和车辆安全，减少事故损失。“山区公路网安全保障技术体系研究与示范工程”项目从路缘石对车辆所起的拦护作用方面考虑，基于车辆动态仿真实验对公路桥梁路缘石合理高度进行了研究。根据不同车速、不同碰撞角度、不同路缘石高度条件的路缘石碰撞仿真实验结果，路缘石对偏驶车辆的拦护效果优劣程度为35cm 30cm 25cm 40cm 15cm 20cm，这与现行规范路缘石高度可取用25cm

13、35cm的规定基本吻合。考虑到35cm高路缘石的拦护效果最佳，本次修订建议路侧环境危险时，桥梁路缘石 高度取用较大值。8）提高了冰雪环境下桥梁纵坡的限值。作为公路的一个组成部分，桥梁纵坡首先应满足路线相关技术指标的要求。桥梁上纵坡的设置应有利于排水，但同时还应考虑桥梁纵坡对桥梁自身结构安全和行车安全的影响。对于冬季结冰地区的桥梁，由于结构特点和材料与道路不同，桥梁往往较其他路段更容易结冰、冰雪更难消融。恶劣气象条件下，桥面结冰导致交通安全事故的风险更大，事故后果更严重。因此，从保障行车安全、桥梁结构安全使用等的角度，本次修订规定对于易结冰、积雪的桥梁，桥上纵坡不宜大于3%。9）增加了桥梁护栏与

14、桥面板可靠连接的规定。设置路侧桥梁护栏对保护桥上车辆和行人的安全极为重要，而桥梁护栏与桥面板的牢固连接则是保证桥梁护栏有效发挥作用的前提条件。桥梁护栏与桥面板连接的构造设计和计算应在桥梁设计阶段进行统一考虑。因此，本次修订增加了桥梁护栏与桥面板可靠连接的要求，给出了可选的连接方式。10）细化了桥头搭板的设计要求。桥头跳车是行车中常见的问题，且危害性较大。桥头跳车一方面对桥梁结构的工作状况和路面使用品质产生不利的影响，导致公路和桥梁养护费用增加，另一方面将增加行车风险甚至造成交通事故，影响行车的高速、舒适和经济性，而且也增加了车辆对桥头的冲击力，对桥和路具有较大的破坏力。在路桥过渡段设置桥头搭板

15、是目前常用的一种处理桥头跳车的方法。国家科技支撑计划项目“山区公路网安全保障技术体系研究与示范工程”项目为了有效解决桥头跳车的问题，从搭板长度、宽度、厚度等方面对桥头搭板设计进行了研究。本次修订采用了该项目的研究成果。桥头搭板长度的确定主要从两个方面来考虑：保证搭板的工后沉降坡差小于容许值；保证搭板长度稍大于台背后填土缺口的上口宽度。综合考虑这两种因素的估算结果及我国桥梁设计的常规做法，本次修订规定搭板长度不宜小于5m，当桥台高度不小于5m时，搭板长度不宜小于8m。搭板宽度影响因素较少。从搭板的受力看，当车轮直接压在搭板的纵向边缘时，对搭板的受力是不利的，因此搭板做宽点对受力有利。同时，为避免

16、行车道范围内由于搭板宽度不足导致差异沉降、影响行车安全，规定搭板宽度不应小于行车道宽度。实践中，一般将搭板宽度做到两侧与路缘石边缘相齐，并用柔性材料隔离。搭板的厚度主要根据受力要求来确定。搭板的受力要求可分为强度要求和变形要求。但是，由于搭板受力复杂，很难简单的确定搭板的受力状况，因而通常采用的处理方法是将搭板换算为等效简支板，找出搭板长度与计算跨径之间的关系，大致研究出各种板长的相应计算跨径，从而按简支板的方法确定搭板的厚度。根据研究结果，搭板厚度一般取搭板长度的 。我国近年来的桥梁设计中，搭板厚度根据具体情况一般取25、30或35cm。综合考虑理论分析结果和我国的工程实践经验，本次修订规定

17、搭板厚度不宜小于0.25m，当搭板长度不小于6m时，其厚度不宜小于0.30m。11）增加了大型桥梁工程设置必要的结构监测设施的要求。 随着技术的进步，桥梁安全监测系统技术已经日臻成熟，在公众对工程结构安全性日益关注的背景下，根据桥梁的结构特点、地理环境及系统目标，结合国内外的最新研究成果和经验，开展桥梁结构安全监测已成为行业发展到一定阶段的内在需求，为此，近年来从不同层面均对桥梁结构的安全监测给出了指导性的意见，公路桥梁养护管理工作制度（交公路发2007336号）、2013年交通运输部交通运输部关于进一步加强公路桥梁养护管理的若干意见、交通运输部关于建立公路桥梁安全运行长效机制的若干意见中均要

18、求“特大、特殊结构和特别重要桥梁的养管单位，要利用现代信息和物联网技术，建立符合自身特点的养护管理系统和健康监测系统”。开展结构安全监测一方面可以促进大型桥梁养护技术、结构可靠性评定及相关技术的进步，也是桥梁学科贯彻落实国家、行业有关要求的重要举措。大型桥梁是国家或地区的交通命脉，耗资巨大，一旦发生桥梁坍塌事故，将造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失，并且带来恶劣的社会影响。为了及时掌握大桥的性能表现，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，桥梁运营期结构安全监测技术也逐渐在我国新建大桥中得到推广

19、应用。据不完全统计，我国已有四十余座桥梁布设了结构安全监测系统。从发展趋势来看，桥梁结构安全监测与安全评价系统已成为大桥建设工程的一部分，目前国内外新建大跨桥梁结构安全监测系统大多与主体工程一同招标，要在设计阶段统筹考虑，因此，本次修订增加了设置桥梁结构监测设施的要求。4 第4章 作用1）以“作用组合”取代“作用效应组合”，修改完善了作用组合的设计表达式。原规范在术语上都是沿用作用效应组合，在概念上主要强调的是在设计时将不同作用在桥涵结构上所产生的效应进行叠加的过程。实际上在桥涵结构设计中，当作用与作用效应间为非线性关系时，采用简单的线性叠加就不再有效，因此，在采用效应叠加时，还必须强调作用与

20、作用效应“可按线性关系考虑”的条件。公路桥梁特别是大型桥梁的非线性特征显著，设计中需考虑合理的成桥状态、合理的施工状态，一般情况下会呈现明显的几何非线性特征，此时，原规范作用效应组合的概念就不再适用。为此，工程结构可靠性设计统一标准（GB 50153-2008）和正在修编的公路工程结构可靠性设计统一标准以作用组合取代作用效应组合，并以此为基础给出了作用与作用效应为线性关系和非线性关系都普遍适用的作用效应设计表达式。本规范根据上位规范的规定作了调整。2）改进了作用组合分类及计算方法。现行工程结构可靠性设计统一标准（GB 50153-2008）和正在修编的公路工程结构可靠性 设计统一标准改进了作用

21、组合分类及计算方法，本规范与上位规范一致，相应进行了修改。修改后，承载能力极限状态包括基本组合、偶然组合和地震组合；正常使用极限状态包括频遇组合和准永久组合。3）将原规范组合系数改为组合值系数，并统一取为0.75。 根据Turkstra组合规则，按设计值法确定的组合值系数与可变荷载的数目无关。而现行规范的组合系数随可变荷载数目的增多而减小，计算发现按现行规范作用效应的组合系数计算的可靠指标随可变荷载数目的增加而减小，不符合其定义的初衷。现行工程结构可靠性设计统一标准（GB 50153-2008）、正在修编的公路工程结构可靠性设计统一标准以及国内外相关规范均采用作用的组合值系数，并取为固定值。试

22、算表明，当2、3、4和5个可变荷载组合的组合系数均取0.74时，随可变荷载数目的增加，所有钢筋混凝土构件的可靠指标增大，但变化不大。因此，为了保持不同可变荷载组合数目时构件的可靠指标不变，并与上位规范一致，本次修订将现行规范中“作用效应的组合系数”改为“作用的组合值系数”，并统一取为0.75，这样可保证结构可靠指标不会随可变荷载数目的增加而降低，保证桥梁结构构件在多重荷载作用下具有比较一致的可靠度。4）完善了汽车荷载标准：调整了二级公路的汽车荷载等级；提高了中小跨径桥梁的车道荷载标准；修改了车辆荷载的分项系数。(1) 自2009年起，我国各省市开始陆续取消二级公路收费，部分二级公路的交通量和荷

23、载水平有了较大增长。因此，本次修订调整了二级公路的汽车荷载等级：一般情况下，二级公路桥涵的设计应采用公路I级汽车荷载；二级公路为非干线公路且重型车辆不多时，其桥涵的设计可采用公路级汽车荷载。(2) 20082011年，本规范编写组结合交通运输部西部交通建设科技项目桥梁设计荷载与安全鉴定荷载的研究，开展了全国汽车荷载现状调查和统计分析。利用全国23个省、市、自治区的汽车荷载数据、针对5米60米标准跨径桥梁的效应分析结果表明，小跨径桥梁汽车荷载效应0.95分位值较规范标准值效应最大提高了30%。实际中我国近年来出现的重载车辆压垮桥梁的事故，也多为中小跨径桥梁。鉴于此，本次修订提高了跨径在50m以下

24、桥梁的车道荷载集中载标准值，对50m跨径以内的桥梁设计汽车荷载效应有所增加。(3) 全国汽车荷载研究中，轴（组）重的研究结果显示，三联轴数量多且超载非常严重，并且这类轴型对于桥梁结构的局部和小跨径桥涵的整体安全影响很大，因此，规范应当予以考虑。为了探讨三联轴重量的确定标准，轴（组）重研究中，项目组对全国数据的轴重限值保证率进行了研究，各种方案中，在现行规范双轴组的基础上增加一个后轴42t的三轴组模型其保证率达到了98.6%以上。为了既能反映实际情况中三联轴居多且偏重的实际，又能维持规范的延续性，本次修订仍采用现行规范的车辆荷载，只是在利用车辆荷载计算时，将1.4的分项系数提高至1.8，提高的比

25、率是按照42t的三联轴效应与双联轴效应等效的原则确定的。5）增加了汽车疲劳荷载以及计算方法。汽车疲劳荷载是桥梁钢结构抗疲劳设计的重要依据，而现行规范中没有相关规定，使得我国公路桥梁钢结构抗疲劳设计中没有统一的荷载标准。公路钢结构桥梁设计规范修订过程中，项目组参考欧洲规范并结合我国公路交通运输的实际情况建立了疲劳设计标准车辆荷载模型，并选取南京三桥为研究对象进行了验证，最终确定了疲劳设计标准车辆荷载模型，并规定了详细的计算要求、疲劳强度曲线及疲劳细节分级。本次，修订采纳了公路钢结构桥梁设计规范对疲劳设计荷载的研究成果。6）完善了温度作用计算规定。(1) 根据规范答疑和修编意见征集情况，技术人员对

26、竖向梯度温度曲线T1起算点的选择疑问较多。为了解决规范应用过程中的疑问，本次修订增加了竖向温度梯度曲线使用的相关说明与要求。(2) 考虑到公路桥梁都带有较长的悬臂，两侧腹板受太阳直接辐射较少，所以我国现行规范设计时认为只有梁顶全天日照，不计横向梯度温度的作用。根据已有的科研成果及工程设计经验，对于无悬臂的宽幅箱梁，横向温度梯度效应不宜忽略。本次修订时，参考“超大跨混合梁斜拉桥建设关键技术”项目的研究成果，增加了横向温度梯度作用的相关规定。(3) 近年来高等级公路桥面铺装已广泛采用沥青混凝土铺装。沥青混凝土摊铺时要求高温操作，施工时摊铺温度往往可高达150左右，如此高的温度将在主梁内引起较大的温

27、差分布。对于采用混凝土桥面板的桥梁，沥青高温摊铺可能会导致主梁混凝土原有裂缝的扩展及新裂缝的产生，影响桥梁结构的耐久性，必要时设计须考虑沥青摊铺温度作用影响。因此，本次修订增加了相关要求。7）增加了波浪力作用。近年来，我国修建了一批近海和跨越海湾、海峡的桥梁工程，其下部结构在波浪和海流共同作用下，受到较大强度的波浪力作用，波浪力的效应不能忽略。因此，本次修订增加了波浪力作用。各海域的水文条件不同，波浪和海流的影响因素复杂，且桥梁墩台的结构形式多样，难以规定统一的波浪力标准值。我国几座大桥都是在设计前期，开展专门的波浪水流数学模型或物理模型试验来确定桥梁下部结构所受的波浪力，并通过现场波浪力观测

28、，对试验研究成果的准确性、正确性进行检验。因而，本规范推荐通过专题研究来确定波浪力的大小。当缺乏针对性研究时，可参照相关行业标准规范的规定计算。8）增加了盆式支座和球型支座的摩擦系数。现行规范中只给出了滚动或摆动支座、板式橡胶支座的摩擦系数，缺少盆式和球型支座的摩擦系数，造成设计人员计算支座摩阻力的不便。鉴于盆式支座和球型支座在公路桥梁中应用规模不断增大，因此本次修订予以增加。摩擦系数系参考公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）、公路桥梁盆式支座（JT/T391）和桥梁球型支座（GB/T17955）确定。9）取消了风荷载、地震作用标准值的具体计算规定，参见相关规范。公路工程标准体系中，桥梁抗风、抗震都有专门的设计规范。其中，公路桥梁抗风设计规范对风荷载标准值的计算有详细的规定，公路工程抗震规范和公路桥梁抗震设计细则对地震作用的计算有详细的规定。为了避免重复，使规范的层次更清晰，本次修订取消了风荷载、地震作用标准值的具体计算规定，参见相关规范。