董鵬飛

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司公路研究院，西安 710043)

淺議中美兩國鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的部分異同點

董鵬飛

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司公路研究院，西安 710043)

結(jié)合我院近年來在海外工程設(shè)計方面的經(jīng)驗，對比中美兩國現(xiàn)行鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，闡述兩者間的部分異同點。中美兩國鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最大的差異體現(xiàn)在設(shè)計活載與設(shè)計速度、結(jié)構(gòu)剛度及變形要求、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。對于兩國標(biāo)準(zhǔn)的實質(zhì)內(nèi)容而言，美國標(biāo)準(zhǔn)更偏重于普速及重載，缺乏高速鐵路的實踐，雖然在AREMA中也有部分高速鐵路的條文，但明顯研究不夠深入，大部分條文僅有目錄，沒有具體條款，具體內(nèi)容尚在研究中，規(guī)范的深度和廣度明顯不如我國高速規(guī)范系列。

鐵路橋梁;技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);美國鐵路工程手冊;容許應(yīng)力法;極限狀態(tài)設(shè)計法;異同點

隨著中國工程設(shè)計進(jìn)一步國際化，越來越多的中國鐵路工程建設(shè)企業(yè)已走出國門，走向了世界，投身到更為廣闊的國際市場，從而要求工程技術(shù)人員對國外的工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有一定的了解。由于中美兩國國情不同，兩國鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有許多的差異。試從以下幾個方面進(jìn)行對比，以利于將來的設(shè)計實施。

1 中美鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比分析

1.1 橋梁設(shè)計準(zhǔn)則

(1)中國標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》(簡稱《基本規(guī)范》［3］，下同)第1.0.1條、《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》(簡稱《高速規(guī)范》［1］，下同)第 1.0.1 條:安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn)

美國AASHTO橋規(guī)［8］第1.3.1條:橋梁應(yīng)該按照規(guī)定的各種極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計，以實現(xiàn)可施工性、安全性和使用性，并恰當(dāng)考慮易檢修性、經(jīng)濟(jì)性和美觀性方面的問題。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見

兩國規(guī)范設(shè)計理念有區(qū)別，在共同關(guān)注安全性目標(biāo)的同時，AASHTO橋規(guī)更強(qiáng)調(diào)可施工性和使用性。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計方法(梁體、墩臺、支座、樁基礎(chǔ)，下同。包括結(jié)構(gòu)安全系數(shù)取值等)

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 容許應(yīng)力法。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 極限狀態(tài)法與容許應(yīng)力法。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 設(shè)計方法不同。

1.3 設(shè)計荷載及其組合

1.3.1 荷載分類

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《高速規(guī)范》第7.2.1條，恒載:結(jié)構(gòu)構(gòu)件及附屬設(shè)備自重、預(yù)加應(yīng)力、混凝土收縮和徐變的影響、土壓力、靜水壓力及水浮力、基礎(chǔ)變位的影響;活載:列車豎向靜活載、公路豎向靜活載(需要時)、列車豎向動力作用、長鋼軌伸縮力和撓曲力、離心力、橫向搖擺力、活載土壓力、人行道人行荷載、氣動力;附加荷載:制動力或牽引力、風(fēng)力、流水壓力、冰壓力、溫度變化的影響、凍脹力;特殊荷載:列車脫軌荷載、船只或排筏的撞擊力、汽車撞擊力、施工荷載、地震力、長鋼軌斷軌力。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第8章第2.2.3條、第3.2.3條及第 15章第1.3.1條:恒載、活載、沖擊荷載、機(jī)車搖頭振動造成的側(cè)向力、離心力、土壓力、浮力、風(fēng)力、支座摩阻力、流水壓力、冰壓力、雪荷載、地震力、縱向力、來自于連續(xù)焊接軌道的力、其他力(肋條縮短、收縮，支座溫度和/或支座沉降。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 荷載分類基本等效。

1.3.2 二期恒載

中國標(biāo)準(zhǔn):100～180 kN/m;美國標(biāo)準(zhǔn)未見此方面的內(nèi)容。

1.3.3 活載

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《高速規(guī)范》第1.0.7條:ZK活載。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第8章第2.2.3條 c:Cooper E80(EM360)。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 美國鐵路以貨運為主，活載標(biāo)準(zhǔn)(軸重36t)高于我國ZK活載，也高于中-活載。

1.3.4 動力系數(shù)

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《高速規(guī)范》第7.2.7條。

①橋跨結(jié)構(gòu)

式中，LΦ為加載長度，m;其中 Lφ＜3.61 m 時按3.61 m計;簡支梁時為梁的跨度;n跨連續(xù)梁時取平均跨度乘以下列系數(shù):n=2時，取 1.20;n=3時，取1.30;n=4時，取1.40;n≥5時，取 1.50。

當(dāng)計算LΦ小于最大跨度時，取最大跨度。(1+μ)計算值小于1.0時取1.0。

②涵洞及結(jié)構(gòu)頂面有填土的承重結(jié)構(gòu)，當(dāng)頂面填土厚HC＞3 m時，不計列車動力作用，當(dāng)HC≤3 m時按下式計算

式中 LΦ——加載長度，m，其中 Lφ＜3.61 m 時按3.61 m計;

HC——涵洞及結(jié)構(gòu)頂至軌底的填料厚度，m，(1+μ)計算值小于1.0時取1.0。

③計算實體墩臺、基礎(chǔ)和土壓力時，不計動力作用系數(shù)。

④支座動力系數(shù)的計算公式應(yīng)采用相應(yīng)的橋跨結(jié)構(gòu)動力系數(shù)(1+μ)的計算公式。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第8章第2.2.3條 d，混凝土橋沖擊荷載:

②對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)始終采用計算的最短跨度的沖擊系數(shù);

③對于未與上層結(jié)構(gòu)進(jìn)行剛性連接的較大下部結(jié)構(gòu)元素，可在設(shè)計中忽略沖擊;

④對于有沖擊的蒸汽機(jī)車，按照第2.2.3d(1)條計算而得的沖擊應(yīng)增加20%。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 美國鐵路混凝土梁橋的動力系數(shù)明顯較中國客貨共線鐵路的混凝土梁橋動力系數(shù)大，其中短跨較為明顯，動力系數(shù)約大13%，長跨基本相同。

1.3.5 離心力

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《高速規(guī)范》第7.2.8條。

①離心力按下列公式計算

對集中活載N

式中各符號代表的意義詳見《高速規(guī)范》第7.2.8條。

②離心力按水平向外作用于軌頂以上1.8 m處。

③當(dāng)計算設(shè)計速度大于120 km/h時，離心力和豎向活載組合時應(yīng)考慮以下三種情況:

a.不折減的ZK活載和按120 km/h速度計算的離心力(f=1.0);

b.折減的 ZK活載(f·N，f·q·L)和按設(shè)計速度計算的離心力(f＜1.0);

c.曲線橋梁還應(yīng)考慮沒有離心力時列車活載作用的情況。

想要達(dá)到幼兒體育健康教育的高水平，首先必須擁有一只高水平的師資隊伍，高水平的師資團(tuán)隊可以很大程度上推進(jìn)幼兒體育健康教育的發(fā)展，在加強(qiáng)幼兒教師隊伍的建設(shè)時，必須要完善幼兒體育教師在體育方面的培訓(xùn)體系，加大投入，以多種形式支持教師繼續(xù)教育，提升教師整體素質(zhì)。使每個教師通過有目的、有計劃的階段性的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步完善自我，提高教育教學(xué)水平。幼兒園可以從幾個方面入手。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第8章第2.2.3條e

①曲線上，離心力作用在沿著與高低兩軌軌頂連線的中點處的垂線2.45 m處的水平方向。

②曲線上，每一軌道上的每一軸載荷都應(yīng)加在沿著本條第一段中定義的點的垂直方向。

③速度、曲度、離心力與實際超高之間的關(guān)系用下列公式表達(dá)

式中 C——離心力的活載百分比;

D——曲率(基于100ft(30.48 m)弦的度數(shù));

E——實際超高，mm;

(3)高、低等同、等效的初步分析意見

中美兩國離心力占活載的百分比基本一致，但由于美國EM360活載大于中-活載和ZK活載，因此，按美國規(guī)范計算的離心力大于中國規(guī)范。

1.3.6 搖擺力

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《高速規(guī)范》第7.2.9條:橫向搖擺力應(yīng)取100 kN，作為一個集中荷載取最不利位置，以水平方向垂直線路中線作用于鋼軌頂面。

多線橋梁只計算任一線上的橫向搖擺力。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第8章第1.3.9條:除了規(guī)定的其他水平力外，等于規(guī)定的活載的最重軸重量四分之一的單向運動水平集中力(無沖擊)應(yīng)在兩方向中任意方向以及沿著跨度被施加于軌底。在承載多根軌道的跨度上，此水平力只施加于一根軌道上。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 基本等同。

1.3.7 制動力和牽引力

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《高速規(guī)范》第7.2.10條:橋上列車制動力或牽引力應(yīng)按列車豎向靜活載的10%計算。但當(dāng)與離心力或列車豎向動力作用同時計算時，制動力或牽引力應(yīng)按列車豎向靜活載的7%計算，具體作用位置按《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》(TB10002.1—2005)辦理。

區(qū)間雙線橋應(yīng)采用單線的制動力或牽引力，車站內(nèi)雙線橋梁應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式考慮制動和啟動同時發(fā)生的情況進(jìn)行設(shè)計;三線或三線以上的橋梁應(yīng)采用雙線的制動力或牽引力。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第8章第2.2.3條 j:E-80(EM360)活載的縱向力應(yīng)取以下中較大的一個，作用于軌頂以上2 450 mm處;

縱向制動力=200+17.5L(kN)，作用于軌頂以上900 mm處，其中L為被考慮的橋梁部分的長度，m。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 美國規(guī)范計算出的制動力和牽引力較中國規(guī)范的大。

1.3.8 荷載組合

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《高速規(guī)范》第 7.2.2條、第7.2.3條。

外力組合主要以下形式:主力、主力+附加力、主力(或部分主力)+特殊荷載。

各力的組合系數(shù)一般都是1.0。根據(jù)各種結(jié)構(gòu)的不同荷載組合，應(yīng)將材料基本容許應(yīng)力和地基容許承載力根據(jù)荷載組合情況乘以不同的提高系數(shù)。對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)度和抗裂性計算，應(yīng)采用不同的安全系數(shù)。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第8章第2.2.3條、第2.2.4條，分別采用以下兩種荷載組合:使用荷載設(shè)計的分組荷載組合;荷載系數(shù)設(shè)計的分組荷載組合;高、低等同、等效的初步分析意見:中、美規(guī)范由于計算方法不同，致使其安全系數(shù)及分項荷載系數(shù)等均不同。

1.4 上部結(jié)構(gòu)剛度及變形控制(梁體橫向撓度限值)

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《高速規(guī)范》第7.3.3條:梁體橫向變形的限值應(yīng)符合下列規(guī)定。

①在列車橫向搖擺力、離心力、風(fēng)力和溫度的作用下，梁體的水平撓度應(yīng)小于或等于梁體計算跨度的1/4 000。

②無砟軌道橋梁相鄰梁端兩側(cè)的鋼軌支點橫向相對位移不應(yīng)大于1 mm。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 橋梁橫向限值:對于直線軌道，當(dāng)在19 m長的弦上測量時，側(cè)向撓度限值應(yīng)為10 mm。對于曲線軌道，當(dāng)在9.5 m長的弦上測量時，側(cè)向撓度限值應(yīng)為6 mm。應(yīng)該在這些限值(與跨度成比例)的基礎(chǔ)上計算跨度允許的側(cè)向撓度。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 中國規(guī)范剛度要求標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于美國規(guī)范。

1.5 鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(構(gòu)造要求)

1.5.1 保護(hù)層厚度

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，下同)第5.3.2條:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最外層鋼筋的凈保護(hù)層厚度不得小于35 mm，并不得大于50 mm，對于頂板有防水層及保護(hù)層的最外層鋼筋凈保護(hù)層厚度不得小于30 mm。

《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》第6.0.10條中保護(hù)層厚度規(guī)定見表1。

直接接觸土體澆筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度不得小于70 mm。

《高速規(guī)范》第 7.4.2條、《結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第6.5.3條:預(yù)應(yīng)力鋼筋或管道表面與結(jié)構(gòu)表面之間的保護(hù)層厚度，在結(jié)構(gòu)的頂面和側(cè)面不應(yīng)小于1倍的管道直徑并不小于50 mm，結(jié)構(gòu)底面不應(yīng)小于60 mm。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第8章 第2.6節(jié)規(guī)定的保護(hù)層厚度見表2。

表2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最小混凝土保護(hù)層厚度 mm

對于鋼筋束，最小混凝土保護(hù)層應(yīng)該小于鋼筋束直徑的尺寸或者50 mm，但不得小于表2中給出的尺寸。

海水中、堿性土壤或堿水中的混凝土的最小保護(hù)層厚度不少于100 mm。

對于預(yù)應(yīng)力混凝土:

①對預(yù)制混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼筋束、非預(yù)應(yīng)力鋼筋和管道的最小混凝土保護(hù)層如下。

先張拉鋼筋束40 mm;后張管道40 mm，但不小于dd/2(其中dd為波紋管外徑);非預(yù)應(yīng)力鋼筋40 mm;箍筋、連接筋、螺紋筋20 mm。

②對現(xiàn)澆混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼筋束、非預(yù)應(yīng)力鋼筋和鋼管的最小混凝土保護(hù)層如下。

后張管道75 mm，但不小于 dd/2;非預(yù)應(yīng)力鋼筋50 mm;箍筋、連接筋、螺紋筋50 mm;土地上澆筑混凝土75 mm。

③對腐蝕性或海洋環(huán)境，或暴露在其他不利環(huán)境中，應(yīng)通過使用高強(qiáng)度等級的混凝土、增加最小保護(hù)層或者其他合適的方法，以達(dá)到對鋼筋束和管道的保護(hù)目的。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見

對于普通鋼筋，美國規(guī)范中規(guī)定的最小混凝土保護(hù)層厚度比中國規(guī)范的略大。

對于預(yù)應(yīng)力鋼筋，美國規(guī)范按預(yù)制和現(xiàn)澆分別規(guī)定最小保護(hù)層厚度，中國規(guī)范不區(qū)分預(yù)制和現(xiàn)澆，采用一個標(biāo)準(zhǔn)。對于預(yù)制混凝土，美國規(guī)范最小保護(hù)層厚度要求小于中國規(guī)范，對于現(xiàn)澆混凝土，美國規(guī)范最小保護(hù)層厚度要求大于中國規(guī)范。

1.5.2 最小配筋率

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第5.1.2條:受彎及偏心受壓構(gòu)件的截面最小配筋率(僅計受拉區(qū)鋼筋)不應(yīng)低于表3所列數(shù)值。

表3 截面最小配筋率 %

(2)美 國 標(biāo) 準(zhǔn) 美 國 AASHTO橋 規(guī) 第5.7.3.3.2條

式中 ρmin——受拉鋼材和毛面積之比;

按上面公式計算最小配筋率(受拉區(qū)鋼筋)不應(yīng)低于表4所列數(shù)值。

表4 截面最小配筋率 %

(3)高、低等同、等效的初步分析意見

混凝土強(qiáng)度等級較低時(C20、C25)，最小配筋率美國標(biāo)準(zhǔn)和中國基本等效;混凝土強(qiáng)度等級較高時(C50)，對于 HPB235和 HRB335鋼筋最小配筋率美國標(biāo)準(zhǔn)高于中國。

1.5.3 鋼筋凈距

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第5.3.1條:鋼筋的凈距不得小于鋼筋的直徑(對帶肋鋼筋為計算直徑)，并不得小于30 mm。當(dāng)鋼筋(包括成束鋼筋)層數(shù)等于或多于3層時，其凈距橫向不得小于1.5倍的鋼筋直徑并不得小于45 mm，豎向仍不得小于鋼筋直徑并不得小于30 mm。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第八章2.5節(jié):對于現(xiàn)澆混凝土，2根平行鋼筋間的凈距不得小于鋼筋直徑的1.5倍，粗骨料最大尺寸的2倍，即40 mm;對于預(yù)制混凝土，2個平行鋼筋間的凈距不得小于鋼筋的直徑，粗砂骨料最大尺寸的1～1/3倍，即25 mm;如果正彎矩或負(fù)彎矩鋼筋被安放在2層或多層層面上，上層的鋼筋應(yīng)該被直接放置在底層鋼筋的上面，各層鋼筋間的凈距不小于25 mm。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 基本等同。

1.5.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋或管道的凈距

(1)中國標(biāo)準(zhǔn)《高速規(guī)范》第7.4.2條、《結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第6.5.2條。

預(yù)應(yīng)力鋼筋管道間的凈距，當(dāng)管道直徑小于或等于55 mm時，不應(yīng)小于40 mm;當(dāng)管道直徑大于55 mm時，不應(yīng)小于管道直徑。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第八章 17.5.1條:預(yù)應(yīng)力鋼筋束和管道之間的凈距。

①在各個預(yù)應(yīng)力鋼筋束構(gòu)件尾端的最小凈距不應(yīng)小于粗骨料最大尺寸的1～1/3倍。鋼筋束的最小中心距如下:

鋼筋束大小 間距

1/2inch，9/16 inch，0.6 inch 50 mm

7/16inch和1/2 inch 45 mm

3/8 inch 40 mm

②后張管道或每個構(gòu)件末端的漏斗形澆口之間的凈距不應(yīng)小于40 mm或最粗骨料最大尺寸的1～1/2。

③后張管道最多可以3個為一組捆綁，條件是b中規(guī)定的間距限制要保持在構(gòu)件末端900 mm的地方。

④在捆綁預(yù)張拉鋼筋束時，所有的捆綁點必須在梁長的中間1/3處，偏離點應(yīng)測試其次應(yīng)力。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 基本相同。

1.5.5 鋼筋的錨固長度

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第5.3.3條:鋼筋的錨固長度應(yīng)符合《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第5.3.3條的規(guī)定。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第八章 2.13—2.21節(jié):規(guī)定了受拉狀態(tài)下變形鋼筋和變形鋼絲、受壓狀態(tài)下變形鋼筋、鋼筋束、受拉狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)彎鉤以及焊接鋼絲的錨固長度。對于錨固長度的規(guī)定，美國規(guī)范更為詳細(xì)具體，最小錨固長度除了與錨固條件(受力狀態(tài))、混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋種類及直徑有關(guān)外，還根據(jù)鋼筋屈服強(qiáng)度、混凝土保護(hù)層厚度、輕質(zhì)骨料混凝土、涂層鋼筋等不同情況提供不同的修正系數(shù)。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 對于錨固長度的規(guī)定，美國規(guī)范更為詳細(xì)具體。

1.5.6 T梁構(gòu)造

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《高速規(guī)范》第7.4.2條 第2款。

①T梁端隔板高度應(yīng)比梁底向上減小10 cm。

②多片式T梁橫向須形成整體截面，使各片主梁之間能共同分擔(dān)活載，在分片架設(shè)后必須將橫隔板和翼緣連成整體，并施加橫向預(yù)應(yīng)力。

③多片式T形梁可作為由主梁及橫隔梁組成的格子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

④分片架設(shè)預(yù)制 T梁，濕接縫寬度不宜小于300 mm;濕接縫處鋼筋構(gòu)造應(yīng)滿足整體截面受力要求。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第八章2.23.10條。

①腹板和翼緣板的整體連接要求。

②受壓翼緣的寬度規(guī)定。

③橫隔板的使用要求。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 對構(gòu)造的要求美國規(guī)范更全面、具體。

1.5.7 箱梁構(gòu)造

(1)中國標(biāo)準(zhǔn) 《高速規(guī)范》第7.4.2條 第1款:

①箱梁內(nèi)凈空高度不宜小于1.6 m，并應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置進(jìn)人孔，進(jìn)人孔宜設(shè)置在兩孔梁梁縫處或梁端附近的底板上。

②梁端橋軸方向的受拉預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)不少于1/2伸過支點并錨固。

③對箱梁梁端各倒角部位、吊點下方頂板與梗脅交界部位、梁端底板、進(jìn)人孔等部位應(yīng)進(jìn)行預(yù)加應(yīng)力、存梁、運架梁等施工階段的局部應(yīng)力分析，在上述部位構(gòu)造應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)以防裂紋產(chǎn)生。

④寬跨比較大的箱梁，在截面設(shè)計時應(yīng)考慮剪力滯的影響，有效寬度折減系數(shù)可按附錄D取值。

⑤有砟、無砟箱梁設(shè)計應(yīng)考慮鋪砟前(無砟軌道鋪設(shè)前)施工階段及成橋后各種工況時溫度梯度對箱梁受力的影響。

⑥預(yù)制(現(xiàn)澆)箱梁尚應(yīng)根據(jù)施工組織需要考慮運架設(shè)備通過時對箱梁的影響。

⑦雙線箱梁橫向內(nèi)力分析宜采用整體計算。

(2)美國標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第八章2.23.11。

①腹板和翼緣板的整體連接要求。

②受壓翼緣寬度的規(guī)定。

③頂板和底板厚度的規(guī)定。

④頂板和底板最小配筋面積以及橫向鋼筋錨固的規(guī)定;橫隔板的使用要求。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見 對構(gòu)造的要求美國規(guī)范更全面、具體。

2 對比分析小結(jié)

通過上述對比可見，中美兩國鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最大的差異體現(xiàn)在以下3個方面。

2.1 設(shè)計活載與設(shè)計速度

美國鐵路以貨運為主，采用的是重載鐵路(軸重36 t)，速度低;中國鐵路大部分是客貨混運或客運專線，軸重輕(貨運 25 t、客運 20 t)，設(shè)計速度由 120 km/h至350 km/h。美國 EM360活載作用效應(yīng)大于中-活載效應(yīng)，與活載相關(guān)的動力系數(shù)、離心力、制動力和牽引力美國標(biāo)準(zhǔn)也高于中國標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 結(jié)構(gòu)剛度及變形要求

美國標(biāo)準(zhǔn)更偏重于普速及重載，缺乏高速鐵路的實踐，雖然在AREMA中也有部分高速鐵路的條文，但明顯研究不夠深入，大部分條文僅有目錄，沒有具體條款，具體內(nèi)容尚在研究中，規(guī)范的深度和廣度明顯不如我國高速規(guī)范系列?？瓦\專線鐵路橋梁的主要功能是為高速列車提供平順、穩(wěn)定的橋上線路，確保運營安全和乘坐舒適;高速鐵路橋梁除應(yīng)具有足夠的剛度外，尚應(yīng)滿足運營階段各種殘余變形的要求。我國高速規(guī)范中對于橋梁上下部結(jié)構(gòu)剛度及變形的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高于美國規(guī)范。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

近年來國際上對工程結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計法的應(yīng)用逐漸普遍化，尤其是歐洲新標(biāo)準(zhǔn)的出臺，預(yù)示著極限狀態(tài)設(shè)計即將取代容許應(yīng)力設(shè)計。美國AASHTO橋規(guī)采用極限狀態(tài)法，AREMA《鐵路工程手冊》采用容許應(yīng)力法。我國鐵路規(guī)范采用容許應(yīng)力法。

(1)中國規(guī)范對混凝土結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)所采用的結(jié)構(gòu)計算方法

中國鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范是以容許應(yīng)力法為基礎(chǔ)制定的。即要求在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下，按彈性理論計算得到的構(gòu)件截面應(yīng)力應(yīng)不大于規(guī)定的容許應(yīng)力，而容許應(yīng)力是由材料強(qiáng)度除以安全系數(shù)得到的，安全系數(shù)是根據(jù)工程經(jīng)驗確定。

中國鐵路設(shè)計規(guī)范對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)均按容許應(yīng)力法進(jìn)行設(shè)計，規(guī)范提供了混凝土、鋼筋、鋼材等材料的容許應(yīng)力。

中國鐵路設(shè)計規(guī)范對于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)除按彈性階段計算抗裂性、應(yīng)力、變形，規(guī)范規(guī)定了各項計算的容許值。同時，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)還需按破壞階段，考慮結(jié)構(gòu)的塑性變形，計算構(gòu)件截面強(qiáng)度，規(guī)范規(guī)定了各項計算的破壞強(qiáng)度安全系數(shù)，該安全系數(shù)為根據(jù)工程經(jīng)驗確定的單一系數(shù)。

對于基礎(chǔ)，中國規(guī)范規(guī)定基礎(chǔ)應(yīng)力不超過容許承載力，容許承載力根據(jù)土質(zhì)、考慮一定的安全系數(shù)確定。

(2)美國規(guī)范對混凝土結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)所采用的結(jié)構(gòu)計算方法

美國AASHTO橋規(guī)采用極限狀態(tài)法，計算中分別考慮了荷載與抗力的分項系數(shù)，也稱為荷載與抗力系數(shù)設(shè)計法，簡稱 LRFD(load and resistance factor design)，AASHTO橋規(guī)針對4種極限狀態(tài)提出12種荷載組合，并用表格的形式統(tǒng)一給出荷載因子取值。

極限狀態(tài)法是在破壞階段計算法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，并把單一安全系數(shù)改為多個分項安全系數(shù)，即分為荷載系數(shù) γf、結(jié)構(gòu)分析系數(shù) γa、材料系數(shù) γm、構(gòu)件系數(shù)γb以及結(jié)構(gòu)系數(shù)γi(基礎(chǔ)設(shè)計時還包括地基調(diào)查系數(shù)、地基抗力系數(shù)、地基特性系數(shù))，從而把不同的外荷載、不同的材料、以及不同構(gòu)件的受力性質(zhì)，都用不同的安全系數(shù)區(qū)別開來，使不同的構(gòu)件具有比較一致的安全度，而各項系數(shù)基本上是根據(jù)統(tǒng)計資料用概率方法確定的。

美國AREMA《鐵路工程手冊》采用容許應(yīng)力法。

3 中美鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比結(jié)論及建議

我國鐵路橋梁的標(biāo)準(zhǔn)體系比較完備，無論是設(shè)計、施工還是運營維護(hù)均有一定的規(guī)范支撐，且規(guī)范強(qiáng)制性的條文也比較多。美國標(biāo)準(zhǔn)推薦性條文比較多，除了法律法規(guī)外很少有強(qiáng)制性的條文，設(shè)計靈活度比較高。

對于兩國標(biāo)準(zhǔn)的實質(zhì)內(nèi)容而言，美國標(biāo)準(zhǔn)更偏重于普速及重載，缺乏高速鐵路的實踐，雖然在AREMA中也有部分高速鐵路的條文，但明顯研究不夠深入，大部分條文僅有目錄，沒有具體條款，具體內(nèi)容尚在研究中，規(guī)范的深度和廣度明顯不如我國高速規(guī)范系列。

3.1 結(jié)論

(1)關(guān)于設(shè)計理念與設(shè)計準(zhǔn)則的差異

美國規(guī)范把可施工性、安全性和使用性作為第1層次目標(biāo)，同時注重結(jié)構(gòu)的可檢修可維護(hù)性，關(guān)注結(jié)構(gòu)的全壽命成本，且對于各目標(biāo)都有具體的要求，可操作性較強(qiáng);中國鐵路規(guī)范設(shè)計準(zhǔn)則為安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，比較籠統(tǒng)，缺少可操作的具體目標(biāo)要求。

(2)關(guān)于計算理論的差異

美國AASHTO橋規(guī)采用極限狀態(tài)法，AREMA《鐵路工程手冊》采用容許應(yīng)力法。

我國鐵路規(guī)范采用容許應(yīng)力法。

(3)設(shè)計活載

美國EM360活載作用效應(yīng)大于中-活載效應(yīng)。美國鐵路以貨運為主，采用的是重載鐵路(軸重36 t)，速度低;中國鐵路大部分是客貨混運或客運專線，軸重輕(貨運 25 t、客運 20 t)，設(shè)計速度 120 ～350 km/h。

(4)對于橋梁剛度的要求

中國高速規(guī)范(試行)對橋梁剛度有明確具體要求，且剛度要求標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于美國規(guī)范。兩國的區(qū)別，同樣是軸重和速度不同引起的。

(5)鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

美國規(guī)范中對使用材料的選擇、取樣和試驗，混凝土的組成，以及混凝土的混合、運輸、澆筑、修整和凝固等有詳細(xì)的規(guī)定;而中國鐵路橋梁規(guī)范中此部分的規(guī)定很少。

3.2 建議

中國標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)逐步向極限狀態(tài)法轉(zhuǎn)變，建議盡快對鐵路工程結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)研究，制定出基于極限狀態(tài)法的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，以使中國鐵路設(shè)計規(guī)范更好地和國際接軌。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.TB 10621—2009 高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［2］ 中華人民共和國鐵道部.TB 10752—2010 高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［3］ 中華人民共和國鐵道部.TB10002.1—2005 鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［4］ 中華人民共和國鐵道部.TB10002.3—2005 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［5］ 中華人民共和國鐵道部.TB10002.4—2005 鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［6］ 中華人民共和國鐵道部.TB10002.5—2005 鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［7］ 中華人民共和國鐵道部.TZ203—2008 客貨共線鐵路橋涵施工技術(shù)指南［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［8］ 美國鐵路工程和道路維護(hù)協(xié)會(AREMA:American Railway Engineering and Maintenance-of-way Association).美國鐵路工程手冊(Manual for Railway Engineering)［S］.［美國蘭哈姆(Lanham，USA)］:Published by AREMA，2012.

［9］ 美國州公路及運輸協(xié)會(AASHTO:American Association of State Highway and Transportation Officials).美國公路橋梁設(shè)計規(guī)范(AASHTO LRFD Bridge Design Specifications)［S］.［美國華盛頓(Washington，USA)］:Published by AASHTO，June 2012.

［10］柳世輝.中德技術(shù)規(guī)范線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)計算參數(shù)的對比分析［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2010(S1):5-9.

［11］ 張立江.中國、歐盟和美國鐵路橋梁抗震規(guī)范簡要對比［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2010(11):54-56.

［12］ 張惠群，等.中英兩國橋梁設(shè)計規(guī)范的幾個異同點［J］.橋梁建設(shè)，2000(1):30-33.

Brief Comments on Some Similarities and Differences between Chinese and American Technical Standards for Railway Bridge

DONG Peng-fei
(Highway Research Institute，China Railway First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xi'an 710043，China)

In combination with the experiences on oversea engineering designs of our institute in recent years，and comparing the current railway bridge technical-standards of China with that of America，this paper explains the similarities and differences.The comparison results show that，the biggest differences between Chinese and American railway bridge technical-standards are reflected in the design live load and design speed，reflected in the requirements on structural rigidity and structural deformation，and reflected in the bridge structure design methods.As for the actual contents in the technical standards of both countries，the American standards have put more stresses on the normal-speed and on the heavy haul transportation，but the contents on high-speed railway are relatively poor.Although a few technical clauses on high-speed railway have appeared in the AREMA，the relevant technical research is not enough obviously，and the most of these technical clauses on high-speed railway are only with some directories without the specific provisions which are still in the study.So the deepness and the scope of American standards are clearly inferior to that of Chinese standards.

railway bridge;technical standard;American Railway Engineering Association Manual;allowable stress method;limit state design method;similarities and differences

U442.5+1

A

1004-2954(2013)04-0030-07

2012-10-29;

2012-11-06

董鵬飛(1976—)，男，工程師，2003年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)橋梁工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail:gldpf@fsdi.com.cn。