董鵬飛

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

淺議中美兩國(guó)鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的部分異同點(diǎn)

董鵬飛

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

結(jié)合我院近年來(lái)在海外工程設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)比中美兩國(guó)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(diǎn)。中美兩國(guó)鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最大的差異體現(xiàn)在設(shè)計(jì)活載與設(shè)計(jì)速度、結(jié)構(gòu)剛度及變形要求、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。對(duì)于兩國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容而言，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)更偏重于普速及重載，缺乏高速鐵路的實(shí)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(méi)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(guó)高速規(guī)范系列。

鐵路橋梁;技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);美國(guó)鐵路工程手冊(cè);容許應(yīng)力法;極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法;異同點(diǎn)

隨著中國(guó)工程設(shè)計(jì)進(jìn)一步國(guó)際化，越來(lái)越多的中國(guó)鐵路工程建設(shè)企業(yè)已走出國(guó)門(mén)，走向了世界，投身到更為廣闊的國(guó)際市場(chǎng)，從而要求工程技術(shù)人員對(duì)國(guó)外的工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有一定的了解。由于中美兩國(guó)國(guó)情不同，兩國(guó)鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有許多的差異。試從以下幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比，以利于將來(lái)的設(shè)計(jì)實(shí)施。

1 中美鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

1.1 橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

(1)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》(簡(jiǎn)稱(chēng)《基本規(guī)范》［3］，下同)第1.0.1條、《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(簡(jiǎn)稱(chēng)《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(guó)標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)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(jì)，以實(shí)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(wèn)題。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見(jiàn)

兩國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)理念有區(qū)別，在共同關(guān)注安全性目標(biāo)的同時(shí)，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(jì)方法(梁體、墩臺(tái)、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(guó)標(biāo)準(zhǔn) 容許應(yīng)力法。

(2)美國(guó)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(jiàn) 設(shè)計(jì)方法不同。

1.3 設(shè)計(jì)荷載及其組合

1.3.1 荷載分類(lèi)

(1)中國(guó)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(chē)豎向靜活載、公路豎向靜活載(需要時(shí))、列車(chē)豎向動(dòng)力作用、長(zhǎng)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(dòng)力;附加荷載:制動(dòng)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(chē)脫軌荷載、船只或排筏的撞擊力、汽車(chē)撞擊力、施工荷載、地震力、長(zhǎng)鋼軌斷軌力。

(2)美國(guó)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(chē)搖頭振動(dòng)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(lái)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(jiàn) 荷載分類(lèi)基本等效。

1.3.2 二期恒載

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

1.3.3 活載

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

(2)美國(guó)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(jiàn) 美國(guó)鐵路以貨運(yùn)為主，活載標(biāo)準(zhǔn)(軸重36t)高于我國(guó)ZK活載，也高于中-活載。

1.3.4 動(dòng)力系數(shù)

(1)中國(guó)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(zhǎng)度，m;其中 Lφ＜3.61 m 時(shí)按3.61 m計(jì);簡(jiǎn)支梁時(shí)為梁的跨度;n跨連續(xù)梁時(shí)取平均跨度乘以下列系數(shù):n=2時(shí)，取 1.20;n=3時(shí)，取1.30;n=4時(shí)，取1.40;n≥5時(shí)，取 1.50。

當(dāng)計(jì)算LΦ小于最大跨度時(shí)，取最大跨度。(1+μ)計(jì)算值小于1.0時(shí)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(shí)，不計(jì)列車(chē)動(dòng)力作用，當(dāng)HC≤3 m時(shí)按下式計(jì)算

式中 LΦ——加載長(zhǎng)度，m，其中 Lφ＜3.61 m 時(shí)按3.61 m計(jì);

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

③計(jì)算實(shí)體墩臺(tái)、基礎(chǔ)和土壓力時(shí)，不計(jì)動(dòng)力作用系數(shù)。

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

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

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

③對(duì)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(jì)中忽略沖擊;

④對(duì)于有沖擊的蒸汽機(jī)車(chē)，按照第2.2.3d(1)條計(jì)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(jiàn) 美國(guó)鐵路混凝土梁橋的動(dòng)力系數(shù)明顯較中國(guó)客貨共線(xiàn)鐵路的混凝土梁橋動(dòng)力系數(shù)大，其中短跨較為明顯，動(dòng)力系數(shù)約大13%，長(zhǎng)跨基本相同。

1.3.5 離心力

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

①離心力按下列公式計(jì)算

對(duì)集中活載N

式中各符號(hào)代表的意義詳見(jiàn)《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(jì)算設(shè)計(jì)速度大于120 km/h時(shí)，離心力和豎向活載組合時(shí)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(jì)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(jì)速度計(jì)算的離心力(f＜1.0);

c.曲線(xiàn)橋梁還應(yīng)考慮沒(méi)有離心力時(shí)列車(chē)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(duì)伍，高水平的師資團(tuán)隊(duì)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(duì)伍的建設(shè)時(shí)，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(gè)教師通過(guò)有目的、有計(jì)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(gè)方面入手。

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

①曲線(xiàn)上，離心力作用在沿著與高低兩軌軌頂連線(xiàn)的中點(diǎn)處的垂線(xiàn)2.45 m處的水平方向。

②曲線(xiàn)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(diǎn)的垂直方向。

③速度、曲度、離心力與實(shí)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(shí)際超高，mm;

(3)高、低等同、等效的初步分析意見(jiàn)

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

1.3.6 搖擺力

(1)中國(guó)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(gè)集中荷載取最不利位置，以水平方向垂直線(xiàn)路中線(xiàn)作用于鋼軌頂面。

多線(xiàn)橋梁只計(jì)算任一線(xiàn)上的橫向搖擺力。

(2)美國(guó)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(yùn)動(dòng)水平集中力(無(wú)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(jiàn) 基本等同。

1.3.7 制動(dòng)力和牽引力

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

區(qū)間雙線(xiàn)橋應(yīng)采用單線(xiàn)的制動(dòng)力或牽引力，車(chē)站內(nèi)雙線(xiàn)橋梁應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式考慮制動(dòng)和啟動(dòng)同時(shí)發(fā)生的情況進(jìn)行設(shè)計(jì);三線(xiàn)或三線(xiàn)以上的橋梁應(yīng)采用雙線(xiàn)的制動(dòng)力或牽引力。

(2)美國(guó)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(gè)，作用于軌頂以上2 450 mm處;

縱向制動(dòng)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(zhǎng)度，m。

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

1.3.8 荷載組合

(1)中國(guó)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(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)度和抗裂性計(jì)算，應(yīng)采用不同的安全系數(shù)。

(2)美國(guó)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(jì)的分組荷載組合;荷載系數(shù)設(shè)計(jì)的分組荷載組合;高、低等同、等效的初步分析意見(jiàn):中、美規(guī)范由于計(jì)算方法不同，致使其安全系數(shù)及分項(xiàng)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(guó)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(chē)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(jì)算跨度的1/4 000。

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

(2)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 橋梁橫向限值:對(duì)于直線(xiàn)軌道，當(dāng)在19 m長(zhǎng)的弦上測(cè)量時(shí)，側(cè)向撓度限值應(yīng)為10 mm。對(duì)于曲線(xiàn)軌道，當(dāng)在9.5 m長(zhǎng)的弦上測(cè)量時(shí)，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(jì)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(jiàn) 中國(guó)規(guī)范剛度要求標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于美國(guó)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(jì)(構(gòu)造要求)

1.5.1 保護(hù)層厚度

(1)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)暫行規(guī)定》第6.0.10條中保護(hù)層厚度規(guī)定見(jiàn)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(jì)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(guó)標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第8章 第2.6節(jié)規(guī)定的保護(hù)層厚度見(jiàn)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(duì)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(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土:

①對(duì)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(duì)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(duì)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(guò)使用高強(qiáng)度等級(jí)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(duì)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(jiàn)

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

對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼筋，美國(guó)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(guó)規(guī)范不區(qū)分預(yù)制和現(xiàn)澆，采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于預(yù)制混凝土，美國(guó)規(guī)范最小保護(hù)層厚度要求小于中國(guó)規(guī)范，對(duì)于現(xiàn)澆混凝土，美國(guó)規(guī)范最小保護(hù)層厚度要求大于中國(guó)規(guī)范。

1.5.2 最小配筋率

(1)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(guó) 標(biāo) 準(zhǔn) 美 國(guó) 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(jì)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(jiàn)

混凝土強(qiáng)度等級(jí)較低時(shí)(C20、C25)，最小配筋率美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)基本等效;混凝土強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí)(C50)，對(duì)于 HPB235和 HRB335鋼筋最小配筋率美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)高于中國(guó)。

1.5.3 鋼筋凈距

(1)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3.1條:鋼筋的凈距不得小于鋼筋的直徑(對(duì)帶肋鋼筋為計(jì)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(shí)，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(guó)標(biāo)準(zhǔn) 《AREMA》第八章2.5節(jié):對(duì)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(duì)于預(yù)制混凝土，2個(gè)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(jiàn) 基本等同。

1.5.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋或管道的凈距

(1)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《高速規(guī)范》第7.4.2條、《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)，不應(yīng)小于40 mm;當(dāng)管道直徑大于55 mm時(shí)，不應(yīng)小于管道直徑。

(2)美國(guó)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)，所有的捆綁點(diǎn)必須在梁長(zhǎng)的中間1/3處，偏離點(diǎn)應(yīng)測(cè)試其次應(yīng)力。

(3)高、低等同、等效的初步分析意見(jiàn) 基本相同。

1.5.5 鋼筋的錨固長(zhǎng)度

(1)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3.3條:鋼筋的錨固長(zhǎng)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(jì)規(guī)范》第5.3.3條的規(guī)定。

(2)美國(guó)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(zhǎng)度。對(duì)于錨固長(zhǎng)度的規(guī)定，美國(guó)規(guī)范更為詳細(xì)具體，最小錨固長(zhǎng)度除了與錨固條件(受力狀態(tài))、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋種類(lèi)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(jiàn) 對(duì)于錨固長(zhǎng)度的規(guī)定，美國(guó)規(guī)范更為詳細(xì)具體。

1.5.6 T梁構(gòu)造

(1)中國(guó)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(mǎn)足整體截面受力要求。

(2)美國(guó)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(jiàn) 對(duì)構(gòu)造的要求美國(guó)規(guī)范更全面、具體。

1.5.7 箱梁構(gòu)造

(1)中國(guó)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(guò)支點(diǎn)并錨固。

③對(duì)箱梁梁端各倒角部位、吊點(diǎn)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(yùn)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(jì)時(shí)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(wú)砟箱梁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮鋪?lái)那?無(wú)砟軌道鋪設(shè)前)施工階段及成橋后各種工況時(shí)溫度梯度對(duì)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(yùn)架設(shè)備通過(guò)時(shí)對(duì)箱梁的影響。

⑦雙線(xiàn)箱梁橫向內(nèi)力分析宜采用整體計(jì)算。

(2)美國(guó)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(jiàn) 對(duì)構(gòu)造的要求美國(guó)規(guī)范更全面、具體。

2 對(duì)比分析小結(jié)

通過(guò)上述對(duì)比可見(jiàn)，中美兩國(guó)鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最大的差異體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

2.1 設(shè)計(jì)活載與設(shè)計(jì)速度

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

2.2 結(jié)構(gòu)剛度及變形要求

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)更偏重于普速及重載，缺乏高速鐵路的實(shí)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(méi)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(guó)高速規(guī)范系列。客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路橋梁的主要功能是為高速列車(chē)提供平順、穩(wěn)定的橋上線(xiàn)路，確保運(yùn)營(yíng)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(mǎn)足運(yùn)營(yíng)階段各種殘余變形的要求。我國(guó)高速規(guī)范中對(duì)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(guó)規(guī)范。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

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

(1)中國(guó)規(guī)范對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)所采用的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

中國(guó)鐵路橋梁設(shè)計(jì)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(jì)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(yàn)確定。

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

中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)除按彈性階段計(jì)算抗裂性、應(yīng)力、變形，規(guī)范規(guī)定了各項(xiàng)計(jì)算的容許值。同時(shí)，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(jì)算構(gòu)件截面強(qiáng)度，規(guī)范規(guī)定了各項(xiàng)計(jì)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(yàn)確定的單一系數(shù)。

對(duì)于基礎(chǔ)，中國(guó)規(guī)范規(guī)定基礎(chǔ)應(yīng)力不超過(guò)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(guó)規(guī)范對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)所采用的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

美國(guó)AASHTO橋規(guī)采用極限狀態(tài)法，計(jì)算中分別考慮了荷載與抗力的分項(xiàng)系數(shù)，也稱(chēng)為荷載與抗力系數(shù)設(shè)計(jì)法，簡(jiǎn)稱(chēng) LRFD(load and resistance factor design)，AASHTO橋規(guī)針對(duì)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(jì)算法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，并把單一安全系數(shù)改為多個(gè)分項(xiàng)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(jì)時(shí)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(kāi)來(lái)，使不同的構(gòu)件具有比較一致的安全度，而各項(xiàng)系數(shù)基本上是根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料用概率方法確定的。

美國(guó)AREMA《鐵路工程手冊(cè)》采用容許應(yīng)力法。

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

我國(guó)鐵路橋梁的標(biāo)準(zhǔn)體系比較完備，無(wú)論是設(shè)計(jì)、施工還是運(yùn)營(yíng)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(guó)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(jì)靈活度比較高。

對(duì)于兩國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容而言，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)更偏重于普速及重載，缺乏高速鐵路的實(shí)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(méi)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(guó)高速規(guī)范系列。

3.1 結(jié)論

(1)關(guān)于設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的差異

美國(guó)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(shí)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(duì)于各目標(biāo)都有具體的要求，可操作性較強(qiáng);中國(guó)鐵路規(guī)范設(shè)計(jì)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(jì)算理論的差異

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

我國(guó)鐵路規(guī)范采用容許應(yīng)力法。

(3)設(shè)計(jì)活載

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

(4)對(duì)于橋梁剛度的要求

中國(guó)高速規(guī)范(試行)對(duì)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(guó)規(guī)范。兩國(guó)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(jì)

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

3.2 建議

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)逐步向極限狀態(tài)法轉(zhuǎn)變，建議盡快對(duì)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(jì)規(guī)范，以使中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范更好地和國(guó)際接軌。

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

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

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

［4］ 中華人民共和國(guó)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(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.

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

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

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

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

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

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

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

［12］ 張惠群，等.中英兩國(guó)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的幾個(gè)異同點(diǎn)［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(zhuān)業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail:gldpf@fsdi.com.cn。