中美公路桥梁设计规范对比研究
鲁玉忠，于剑丽，宋银平
【摘 要】摘 要:在承担南美洲一些国家桥梁工程设计中，一般都使用美国规范。因此，首先要对当事国使用的设计规范进行深入研究和分析，找出设计方法、设计参数取值、设计荷载及荷载组合等方面的不同;在相同跨径、截面及受力条件下，比较美国规范与我国规范钢筋混凝土梁的配筋计算结果，以此熟悉国外工程设计特点，了解与我国设计规范的不同点，提高设计质量，为其他国外工程设计提供参考，同时也为我国规范的改进和修订提供参考。 【期刊名称】铁道标准设计 【年(卷),期】2013(000)005 【总页数】5
【关键词】关键词:中美公路;混凝土桥梁设计规范;极限状态受力;荷载抗力设计 目前中国建筑行业进入国际市场的份额日渐增多，近几年国内公司在南美国家相继承揽了一些大型水利水电、公路桥梁工程项目，在合同中都明确写明采用美国规范，我公司在承接厄瓜多尔CCS项目工程设计中也是如此。笔者参加了厄瓜多尔CCS项目中的公路桥梁设计，在设计过程中对中美两国桥梁规范进行了一些研究工作，对中国《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)［1]、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)［2](以下简称中国桥梁规范)和美国公路桥梁设计规范［3](以下简称美国桥梁规范)进行对比，找出两国规范的差异。中美桥梁规范主要区别是:(1)设计方法不同;(2)汽车荷载取值不同;(3)荷载组合系数不同;(4)计算基本假定和截面抗弯承载力表达式不同;(5)混凝土标准试件的尺寸及保证率不同。本文通过对单跨6～35 m标
准跨径汽车活载工况跨中弯矩计算统计，找出两国规范活载效应差别，并通过标准跨径配筋计算，给出因规范差异导致截面配筋的具体变化，总结出几点设计体会，对我国公路桥梁设计规范的改进和修订提出建议。
1 设计方法
1.1 中国桥梁规范
中国桥梁规范采用极限状态设计法，设计表达式 式中 γ0——桥梁结构的重要性系数;
S——作用(或荷载)效应(汽车荷载应计入冲击系数)的组合设计值; R(·)——构件承载力函数; fd——材料强度设计值; ad——几何参数设计值。 1.2 美国桥梁规范
美国桥梁规范采用荷载抗力设计法(Load and Resistance Factor Design)，公式中“荷载”一侧，在力效应、荷载系数基础上乘以关于延性、超静定和运营重要性的综合系数;“抗力”一侧，采用公称抗力(各种材料强度标准值及几何参数计算出的抗力)乘以一个各种构件取值不同的抗力系数 式中 η——关于延性、超静定和运营重要性的系数; Yi——荷载系数; Qi——力效应; φ——抗力系数; Rn——公称抗力; ηD——有关延性的系数;
ηR——超静定性的系数; η1——运营重要性的系数。 1.3 设计方法差异
(1)我国桥梁规范采用以概率理论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计。而美国规范是以可靠度理论为基础，采用荷载抗力设计法，设计表达式没有分项系数。 (2)在“荷载”一侧乘以系数不同。
中美桥梁规范不同等级道路上桥梁结构乘以系数取值见表1。 (3)“抗力”一侧采用材料强度不同(表1)。
中国桥梁规范采用材料强度设计值，美国桥梁规范采用材料强度标准值。
2 汽车荷载
2.1 中国桥梁规范
汽车荷载分为公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ两个等级，由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，计算图示见图1。公路—Ⅱ级车道荷载为公路—Ⅰ级荷载的0.75倍。 2.2 美国桥梁规范
汽车荷载定名为HL-93，包括2种组合:设计货车与设计车道荷载组合;设计双轴与设计车道荷载组合。桥梁结构计算取2种组合较大者。设计货车轴重及轴距见图2。
设计双轴为1对110 kN的轴，轴距1.2 m。 设计车道荷载为9.3 kN/m的均布荷载。 2.3 汽车荷载差异
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