潘怡宏

（中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究院，湖北武漢 430010）

0 前言

進(jìn)入21世紀(jì)，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）、《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D61-2005）、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）（以下簡稱《公預(yù)規(guī)》）等相繼出臺(tái)，標(biāo)志著我國公路橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。結(jié)合規(guī)范及近年來使用心得，將筆者對(duì)規(guī)范的理解小結(jié)如下，供同行探討。

1 規(guī)范的基本定位

（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的要求只是最低要求。這點(diǎn)上與國際逐漸一致，應(yīng)理解為規(guī)范規(guī)定為保證公共安全的最低要求。

（2）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能等取值而選用的時(shí)間參數(shù)。

設(shè)計(jì)使用年限（壽命）為設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的使用的時(shí)期。用以作為結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的依據(jù)并具有規(guī)定強(qiáng)度或保證率的目標(biāo)使用年限。設(shè)計(jì)使用年限由業(yè)主或用戶與設(shè)計(jì)人員共同確定，并滿足有關(guān)法規(guī)的最低要求。因此：設(shè)計(jì)使用年限在考慮結(jié)構(gòu)重要性及其上述需要考慮的因素后，一般取值應(yīng)等于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。

2 2004版《公預(yù)規(guī)》較85規(guī)范在設(shè)計(jì)理念上的調(diào)整

2.1 汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載模式：

97標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算荷載（車隊(duì)荷載）+驗(yàn)算荷載（履帶車和掛車）；

04新標(biāo)準(zhǔn)：車道荷載(均布荷載+集中荷載）+車輛荷載。

橋涵結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車道荷載，局部加載、橫向橋面板、涵洞、橋臺(tái)臺(tái)后汽車引起的土壓力和擋土墻上汽車引起的土壓力等的計(jì)算采用車輛荷載。車輛荷載與車道荷載的作用不得疊加。取消驗(yàn)算荷載的概念，并不表明同時(shí)也允許各類超載超限車輛可以不受限制地在公路上通行。超載、特載車輛在公路上行駛時(shí)，仍要對(duì)橋涵構(gòu)造物進(jìn)行必要的驗(yàn)算。

2.2 橋梁與路基寬度的關(guān)系

原標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為：特大橋及大橋的側(cè)向?qū)挾瓤蛇m當(dāng)減小，中小橋和涵洞宜與路基同寬?，F(xiàn)行橋規(guī)提出了應(yīng)該保持和提高一條線路整體的通行能力和服務(wù)水平的橋涵方面要求，其明確：高速公路、一級(jí)公路的特殊大橋?yàn)檎w式上部結(jié)構(gòu)時(shí)，其中央分隔帶和路肩的寬度可根據(jù)具體情況適當(dāng)減小，但減窄后的寬度不應(yīng)小于《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）表3.3.1-2和表3.3.1-3規(guī)定的“最小值”，受地形限制時(shí)橋?qū)捜詰?yīng)保證右側(cè)路緣帶0.5 m寬。

2.3 材料等級(jí)的提高

（1）改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)習(xí)慣，規(guī)范要求適當(dāng)提高設(shè)計(jì)時(shí)選用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)是結(jié)構(gòu)工程的重大技術(shù)進(jìn)步，提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)帶來的直接效益是可以減小結(jié)構(gòu)截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重，提高結(jié)構(gòu)承受外荷的承載力，特別是對(duì)于承受軸向壓力為主的構(gòu)件，效果更為明顯。

適當(dāng)?shù)靥岣呋炷恋膹?qiáng)度等級(jí)是提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的需要。在耐久性設(shè)計(jì)中，對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的要求是由于其與混凝土的密實(shí)性有關(guān)，強(qiáng)度等級(jí)高的混凝土其密實(shí)性好，耐久性好?，F(xiàn)行公預(yù)規(guī)JTGD62-2004明確：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件采用C30～C35；鋼筋混凝土受壓構(gòu)件采用C30～C40；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件采用C40～C60。

（2）中、高強(qiáng)鋼筋的推廣應(yīng)用。長期以來，我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)鋼筋是強(qiáng)度為335 MPa的Ⅱ級(jí)鋼筋，強(qiáng)度為235 MPa的I級(jí)鋼筋大量用作輔助配筋，比國外低了一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。低強(qiáng)度帶來的配筋率增加，不僅經(jīng)濟(jì)效益降低，還造成配筋密集難以設(shè)計(jì)，給施工帶來困難。

新修訂的《橋規(guī)JTG D62》雖然沒有明確提出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以HRB400為主導(dǎo)鋼筋的設(shè)計(jì)思想，但已將其作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要用鋼之一列入規(guī)范。

實(shí)際上，我國冶金部門在近10 a來已經(jīng)開始按國際標(biāo)準(zhǔn)的要求生產(chǎn)新型鋼筋：對(duì)熱軋鋼筋微合金化而生產(chǎn)出質(zhì)高價(jià)低的HRB400熱軋鋼筋（新Ⅲ級(jí)鋼筋）。其強(qiáng)度較HRB335鋼筋（原Ⅱ級(jí)鋼筋）提高了20%，且具有較高的延性和錨固性能及可焊性。同時(shí)，用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的中、高強(qiáng)度低松弛鋼絲、鋼絞線也增加了許多新品種；性能優(yōu)良的螺旋肋鋼絲逐漸取代刻痕鋼絲；二股、三股鋼絞線使高效預(yù)應(yīng)力構(gòu)件小型化成為可能，強(qiáng)度等級(jí)也基本齊全。

但是，所有這些質(zhì)優(yōu)價(jià)低的新鋼筋品種推廣速度太遲緩。究其原因除設(shè)計(jì)人員受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)習(xí)慣的影響外，與舊設(shè)計(jì)規(guī)范和所謂“標(biāo)準(zhǔn)圖”設(shè)計(jì)的約束有直接的關(guān)系。相信未來隨著科研和工程實(shí)踐的進(jìn)展，HRB400鋼筋在橋梁工程中的應(yīng)用，必然會(huì)有更大的發(fā)展。

2.4 明確橋頭縱坡及線形，適應(yīng)環(huán)保需求

橋梁縱軸線宜與洪水主流流向正交。對(duì)通航河流上的橋梁，其墩臺(tái)沿水流方向的軸線應(yīng)與最高通航水位時(shí)的主流方向一致。當(dāng)斜交不能避免時(shí)，交角不宜大于5°；當(dāng)交角大于5°時(shí)，宜增加通航孔凈寬。

橋上及橋頭引道的線形應(yīng)與路線布設(shè)相互協(xié)調(diào),各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合路線布設(shè)的規(guī)定。橋上縱坡不宜大于4%，橋頭引道縱坡不宜大于5%。橋頭兩端引道線形應(yīng)與橋上線形相配合。

從能源消耗和環(huán)境保護(hù)角度來考慮，發(fā)達(dá)國家當(dāng)采用大于3%縱坡時(shí)，需要進(jìn)行環(huán)保論證。根據(jù)我國油耗與道路縱坡關(guān)系的研究成果，縱坡每增加1%，每噸公里的油耗急劇增加。統(tǒng)計(jì)表明，坡度大于3%路段的事故率是平緩路段事故率的2～3倍，且隨著坡度的增大，油耗急劇增加，環(huán)境污染隨之加重。

2.5 提高混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的技術(shù)措施

現(xiàn)行規(guī)范是從以下五個(gè)方面解決混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性問題：

（1）加大鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度是提高混凝土耐久性的重要措施?；炷帘Ｗo(hù)層碳化是鋼筋銹蝕的前提。就一般情況而言，只有保護(hù)層混凝土碳化，鋼筋表層鈍化膜破壞，鋼筋才有可能銹蝕。因此，加大鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，是保護(hù)鋼筋免于銹蝕，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最重要的措施之一。

（2）改進(jìn)橋面鋪裝設(shè)計(jì)的建議。采用高密實(shí)度具有良好防水性能橋面鋪裝混凝土是提高結(jié)構(gòu)耐久性的重要措施。高速公路、一級(jí)公路上橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不應(yīng)小于70 mm；二級(jí)及二級(jí)以下公路橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不應(yīng)小于50 mm。水泥混凝土橋面鋪裝面層（不含整平層和墊層）的厚度不應(yīng)小于80 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C40。水泥混凝土橋面鋪裝層內(nèi)應(yīng)配置鋼筋網(wǎng)，并設(shè)置錨固鋼筋。鋼筋直徑不應(yīng)小于8 mm，間距不宜大于100 mm。

（3）改進(jìn)伸縮縫設(shè)計(jì)，提高伸縮縫的止水性，必要時(shí)在伸縮縫下面設(shè)置引水板，將漏水引到蓋梁和墩柱的外面。對(duì)可能遭受水份侵蝕的混凝土表面，涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水材料，靠防水材料滲透結(jié)晶作用，形成自密的混凝土保護(hù)層，提高混凝土自身的抗破損能力。

（4）彎、坡、斜、寬橋梁宜選用圓形板式橡膠支座。公路橋涵不宜使用帶球冠或坡型的橡膠支座。墩臺(tái)構(gòu)造應(yīng)滿足更換支座的要求。強(qiáng)調(diào)應(yīng)該采用合理、科學(xué)的先進(jìn)技術(shù)，包括產(chǎn)品，但必須首先滿足結(jié)構(gòu)的功能要求和安全度要求。

規(guī)范建議壓力300 t及以下者，優(yōu)先考慮板式支座；300～800 t者，優(yōu)先考慮球形支座；600 t以上者可考慮盆式支座。

（5）高速公路、一級(jí)公路和二級(jí)公路的橋頭應(yīng)設(shè)置搭板。搭板厚度不宜小于250 mm，長度不宜小于5 m。第3.5.3條：高速公路、一級(jí)公路上的多孔梁（板）橋宜采用連續(xù)橋面簡支結(jié)構(gòu)，或采用整體連續(xù)結(jié)構(gòu)。

總結(jié)、推薦成功的設(shè)計(jì)、構(gòu)造方法，引導(dǎo)設(shè)計(jì)、施工走向標(biāo)準(zhǔn)化和節(jié)約型發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用是最大的資源的節(jié)約。

3 橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算方面的問題

3.1 斜截面抗剪承載力計(jì)算中h0取值

《公預(yù)規(guī)》明確指出了斜截面抗剪承載力計(jì)算及抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核時(shí)，梁的有效高度為縱向受拉鋼筋截面重心至截面受壓邊緣的距離，即在計(jì)算h0時(shí)不應(yīng)考慮彎起鋼筋的影響。

h0是反映梁高對(duì)抗剪承載力的影響。對(duì)于在支點(diǎn)處所有預(yù)應(yīng)力筋均彎起的情況，驗(yàn)算支點(diǎn)的附近斜截面抗剪承載力和復(fù)核抗剪強(qiáng)度上、下限值時(shí)，h0可從跨中截面鋼筋重心或底排縱向普通鋼筋重心算起。

3.2 設(shè)有豎向預(yù)應(yīng)力筋時(shí)抗剪承載力的計(jì)算

對(duì)于配有豎向預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行斜截面抗剪承載力復(fù)核時(shí)，《公預(yù)規(guī)》規(guī)定(5.2.7條注 1)，可將計(jì)算公式（5.2.7-2）中的箍筋配筋率和抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，以豎向預(yù)應(yīng)力筋配筋率和抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值代替。這樣規(guī)定的實(shí)質(zhì)是將豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用視為箍筋一樣處理。

但在實(shí)際工程中，采用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，也還要配置一定數(shù)量的箍筋。箍筋按構(gòu)造配筋。

3.3 持久狀況正常使用極限狀態(tài)——抗裂性驗(yàn)算的內(nèi)容及控制條件

問題:新規(guī)范與老規(guī)范相比在抗裂性驗(yàn)算控制條件是不同的。

新規(guī)范的正截面抗裂驗(yàn)算是通過在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下，構(gòu)件抗裂性驗(yàn)算截面邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力來控制的；

老規(guī)范的正截面抗裂驗(yàn)算是通過在使用荷載(計(jì)入沖擊系數(shù))作用下，構(gòu)件抗裂性驗(yàn)算截面邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力σwt來控制的。

因?yàn)棣襰t＜σwt,為了保持新老規(guī)范的抗裂驗(yàn)算的可靠度基本相等,采用0.8～0.85的系數(shù)對(duì)σpc值進(jìn)行了調(diào)整。

斜截面抗裂性主拉應(yīng)力控制指標(biāo)較老規(guī)范有所提高。

3.4 預(yù)防溫度裂縫的措施

計(jì)算結(jié)果表明，按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）4.3.10給出的豎向梯度溫度（上、下溫差）曲線計(jì)算出的溫度應(yīng)力，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力的抗裂性計(jì)算結(jié)果有顯著影響。在實(shí)際工程中為了減少箱形梁溫度應(yīng)力的不利影響，在不影響結(jié)構(gòu)承載力的前提下，可在兩側(cè)腹板上設(shè)置通風(fēng)孔（孔的直徑可取100～200 mm，間距為5～10 m），使箱內(nèi)空氣流通，以減少箱梁的內(nèi)、外溫差。

預(yù)防溫度裂縫的主要措施是合理設(shè)置溫度伸縮縫、在混凝土組成材料中摻入適量的磨細(xì)粉煤灰減少水化熱、加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)、嚴(yán)格控制升溫和降溫速度。

預(yù)防大體積混凝土截面內(nèi)外溫差裂縫的基本思路是減少水化熱和降低內(nèi)外溫差。

4 結(jié)語

現(xiàn)行橋規(guī)在橋梁使用的安全性、耐久性等方面較85規(guī)范有了很大的變化，領(lǐng)會(huì)橋規(guī)精髓，是每一位橋梁設(shè)計(jì)師的首要任務(wù)。未來高強(qiáng)鋼筋及二股、三股鋼絞線的應(yīng)用將會(huì)逐漸增多，對(duì)創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)意義重大。

［1］JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范［S］．

［2］JTGD62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．