《桥涵设计通用规范》PPT课件.ppt
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1、,中交公路规划设计院,鲍卫刚 中交公路规划设计院(北京市东城区东四前炒面胡同33号,100010)联系电话:010-65237331 传 真:电子信箱:,树立和落实科学发展观 提升设计理念 提高设计水平 在全国公路勘察设计工作会议上的讲话冯正霖(2004年9月25日)“六个坚持,六个树立”。第一,坚持以人为本,树立安全至上的理念 第二,坚持人与自然相和谐,树立尊重自然、保护环境的理念 第三,坚持可持续发展,树立节约资源的理念 第四,坚持质量第一,树立让公众满意的理念 第五,坚持合理选用技术指标,树立设计创作的理念。第六,坚持系统论的思想,树立全寿命周期成本的理念,公路桥涵设计通用规范 JTG
2、D60-2004宣贯,中华人民共和国交通部公告第号关于发布公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)的公告 现发布公路桥涵设计通用规范(JTGD602004),自2004年10月1日起施行,原公路桥涵设计通用规范(JTJ02l一89)同时废止。公路桥涵设计通用规范(JTGD602004)中第、和条为强制性条文,必须按照国家有关工程建设标准强制性条文的有关规定严格执行。工程建设标准强制性条文(公路工程部分)2002版中关于公路桥涵设计通用规范(JTJ02189)的强制性条文同时废止。公路桥涵设计通用规范(JTGD602004)由中交公路规划设计院负责编制,规范的管理权和解释权归交通部,日常解
3、释及管理工作由中交公路规划设计院负责。请各有关单位在实践中注意积累资料,总结经验,及时将发现的问题和修改意见函告中交公路规划设计院(北京市东四前炒面胡同33号,邮政编码:100010;联系电话:010-65237331),以便修订时参考。特此公告。中华人民共和国交通部(章)二四年六月二十八日主题词:发布公路规范公告,一.编制依据二.编制工作过程三.主要修订内容四.概率极限状态设计方法的基本概念五.主要修订内容简介,中华人民共和国交通部交公路发1996 1085号文关于下达1996年度公路工程建设标准、规范、定额等编制、修订工作计划的通知(1997年2月),1997年5月,召开规范修订编制大纲审
4、查会;国家标准公路工程结构可靠度设计统一标准GB/T 50283-19992001年8月,召开规范征求意见会;公路工程技术标准JTJ001-97修订(JTG B01-2003)2003年1月,召开审查会;2003年12月,定稿。,1 总则1.1 一般原则1.2 桥涵布置和桥孔设计1.3 桥涵跨径1.4 桥梁净空1.5 桥上线形及桥头引道1.6 构造要求1.7 桥面铺装、排水和防水层1.8 养护及其他附属设施2 荷载 2.1 荷载分类与组合 2.2 永久荷载 2.3 可变作用(基本可变荷载、其他可变荷载)2.4 偶然荷载附录A 主动土压力计算附录B 静土压力计算附录C 全国基本风压分布图及迎风面
5、积计算附录D 船只和漂流物的撞击力,1 总则2 术语3 设计要求 3.1 桥涵布置 3.2 桥涵孔径 3.3 桥涵净空 3.4 桥上线形及桥头引道 3.5 构造要求 3.6 桥面铺装、排水和防水层 3.7 养护及其他附属设施4 作用 4.1 作用分类、代表值和作用效应组合 4.2 永久作用 4.3 可变作用 4.4 偶然作用附录A 全国基本风速图及全国各气象台的基本风速和风压附录B 气候分区图,新旧规范章节对比,1明确了公路桥涵结构应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计,并引入了结构设计的持久状况、短暂状况和偶然状况三个设计状况;2修改了公路桥涵结构设计的作用效应的组合方式及其组合系数,
6、引入了作用的短期效应组合和长期效应组合,并提出了各种可变作用短期效应组合时的频遇值系数和长期效应组合时的准永久值系数;,3引入了公路桥涵设计的安全等级及其重要性系数,以桥涵结构破坏可能产生的后果的不同严重程度采用不同的重要性系数,使结构的设计更趋合理;4开展了“公路桥涵分类标准”专题研究,根据研究成果,适当调整了公路桥涵的分类标准;5进行了“高速公路和一级公路桥涵设计洪水频率标准”的专题研究,分析比较了原标准与国内外相关标准间的关系,比较分析了设计洪水的计算分析方法。经综合分析比较,认为可维持原规范的规定;,6取消了原汽车荷载等级,改为采用公路级和公路级标准荷载;取消了挂车和履带车验算荷载,而
7、将验算荷载的影响直接反映在汽车荷载中;7将汽车冲击系数以跨径为主要影响因素的计算方法改为以结构基频为主要影响因素的计算方法,使得更合理和科学;8局部调整了人群荷载的标准值;,9调整了风荷载的计算公式及各影响系数,给出了全国基本风速图及全国各气象台站的基本风速和风压值表;10补充了冰压力的计算方法和计算公式;11改善了温度作用的规定,完善了体系温度的规定,调整了温度梯度曲线的规定;12增加了汽车撞击荷载的计算和设计要求;13补充了通航海轮船舶撞击作用的规定。,三、概率极限状态设计的基本概念工程结构设计方法:1 容许应力法(定值设计法)2 破坏阶段计算方法(考虑钢筋混凝土塑性性能)3 半经验、半概
8、率的“三系数”极限状态设计法 4 以结构可靠性理论为基础的概率极限状态设计法 1)水准I半概率设计法 2)水准II近似概率设计方法 3)水准III全概率设计法,结构可靠度定义:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。“规定时间”是指对结构进行可靠度分析时,结合结构使用期,考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间参数设计基准期;“规定的条件”是指结构正常设计、正常施工和正常使用的条件,即不考虑人为过失的影响;,“规定时间”即设计基准期,是结构可靠度分析的一个时间坐标,可参考结构使用寿命的要求适当选定,但不能将设计基准期简单地理解为结构的使用寿命,两者是有联系的,然而又不完全等
9、同。当结构的使用年限超过设计基准期时,表明它的失效概率可能会增大,不能保证其目标可靠指标,但不等于结构丧失所要求的功能甚至报废。根据我国公路桥梁的使用现状和以往的设计经验,我国公路桥梁结构的设计基准期统一取为100年,属于适中时域。,“预定功能”:(1)结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。(2)结构在正常使用条件下具有良好的工作性能,如:不发生影响正常使用的过大变形或局部损坏。(3)结构在正常使用和正常维护的条件下,在规定的时间内,具有足够的耐久性,如:不发生由于保护层碳化或裂缝宽度开展过大,导致钢筋的锈蚀。(4)在偶然荷载(如地震、强风)作用下
10、或偶然事件(如爆炸)发生时和发生后,结构仍能保持整体稳定性,不发生倒塌。,上述要求中,第(1)、(4)两项通常是指结构的强度、稳定,关系到人身安全,称为结构的安全性;第(2)项指结构的适用性;第(3)项指结构的耐久性。结构的安全性、适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。可靠性的数量描述一般用可靠度,安全性的数量描述则用安全度。由此可见,结构可靠度是结构可完成“预定功能”的概率度量,它是建立在统计数学的基础上经计算分析确定,从而给结构的可靠性一个定量的描述。因此,可靠度比安全度的含义更广泛,更能反映结构的可靠程度。,当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时,则
11、此特定状态称为该功能的极限状态。对于结构的各种极限状态,均应规定明确的标志和限值。1)承载能力极限状态。这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位的状态。当结构或构件出现下列状态之一时,即认为超过了承载能力极限状态:(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如滑动、倾覆等);(2)结构构件或连接处因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏),户或因过度的塑性变形而不能继续承载;(3)结构转变成机动体系;(4)结构或结构构件丧失稳定(如柱的压屈失稳等);,2)正常使用极限状态。这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项限值的状态。当结构或结构构件出
12、现下列状态之一时,即认为超过了正常使用极限状态:(1)影响正常使用或外观的变形;(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏;(3)影响正常使用的振动;(4)影响正常使用的其它特定状态。,结构功能函数:,结构功能函数是用来描述结构完成功能状况的,以基本变量为自变量的函数。结构处于可靠状态;结构已失效或破坏;结构处于极限状态。,结构的失效概率与可靠指标 极限状态方程,可靠指标及相应的失效概率Pf的关系,可靠指标与平均值mZ 关系,目标可靠指标目标可靠指标主要是采用“校准法”并结合工程经验和经济优化原则加以确定的。所谓“校准法”就是根据各基本变量的统计参数和概率分布类型,运用可靠度的计算方法,揭示以往规
13、范隐含的可靠度,以此作为确定目标可靠指标的依据。这种方法在总体上承认了以往规范的设计经验和可靠度水平,同时也考虑了渊源于客观实际的调查统计分析资料,无疑是比较现实和稳妥的。公路桥梁结构构件的目标可靠指标,设计状况:1)持久状况 桥涵建成后承受自重、车辆荷载等作用持续时间很长的状况。该状况是指桥梁的使用阶段。这个阶段持续的时间很长,结构可能承受的作用(或荷载)在设计时均需考虑,需接受结构是否能完成其预定功能的考验,因而必须进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算。2)短暂状况 指桥涵施工过程中承受临时性作用(或荷载)的状况。短暂状况所对应的是桥梁的施工阶段。这个阶段的持续时间相对于使用阶段是
14、短暂的,结构体系、结构所承受的荷载与使用阶段也不同,设计时要根据具体情况而定。一般只进行承载能力极限状态计算(规范中以计算构件截面应力表达),必要时才作正常使用极限状态计算。3)偶然状况 在桥涵使用过程中偶然出现的状况。这种状况出现的概率极小,且持续的时间极短。,概率极限设计表达式代表值及其取值,作用的定义:长期以来,我们一般习惯地称所有引起结构反应的原因为“荷载”,这种叫法实际并不科学和确切。引起结构反应的原因可以按其作用的性质分为截然不同的两类,一类是施加于结构上的外力,如车辆、人群、结构自重等,它们是直接施于结构上的,可用“荷载”这一术语来概括。另一类不是以外力形式施加于结构,它们产生的
15、效应与结构本身的特性、结构所处环境等有关,如地震、基础变位、混凝土收缩和徐变、温度变化等,它们是间接作用于结构的,如果也称“荷载”,容易引起人们的误解。因此,目前国际上普遍地将所有引起结构反应的原因统称为“作用”,而“荷载”仅限于表达施加于结构上的直接作用。,设计原则:安全、适用、经济、美观和有利于环保(公路的可持续发展的基础是在公路的设计、建设和运营过程中考虑环境的保护,实施恰当的土地开发计划来满足社会的需要。1.0.6 公路桥涵结构的设计基准期为100年。,1.0.7 公路桥涵结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计:1 承载能力极限状态:对应于桥涵结构或其构件达到最大承载能力或
16、出现不适于继续承载的变形或变位的状态;2 正常使用极限状态:对应于桥涵结构或其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。在进行上述两类极限状态设计时,同时应满足构造和工艺方面的要求。,1.0.8 公路桥涵应根据不同种类的作用(或荷载)及其对桥涵的影响、桥涵所处的环境条件,考虑以下三种设计状况,并对其进行相应的极限状态设计:1 持久状况:桥涵建成后承受自重、车辆荷载等持续时间很长的状况。该状况桥涵应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。2 短暂状况:桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。该状况下的桥涵仅作承载能力极限状态设计,必要时才作正常使用极限状态设计。3 偶然状况:在桥涵使用过程中偶然
17、出现的如罕遇地震的状况。该状况下的桥涵仅作承载能力极限状态设计。,1.0.9 按持久状况承载能力极限状态设计时,公路桥涵结构的设计安全等级,应根据结构破坏可能产生的后果的严重程度划分为三个设计等级,并应符合表的规定。设计安全等级 桥涵结构 一级 特大桥、重要大桥 二级 大桥、中桥、重要小桥 三级 小桥、涵洞 注:本表所列特大、大、中桥等系按本规范表中的单孔跨径确定,对多跨不等跨桥梁,以其中最大跨径为准;本表冠以“重要”的大桥和小桥,系指高速公路上、一级公路上的桥梁。,特大桥和上跨高速公路、一级公路的跨线桥,应结合自然环境、桥梁结构特点进行景观设计。,公路桥涵分类标准,3.1.7 桥涵设计洪水频
18、率标准,沿河高架桥和桥头引道的设计洪水频率应符合公路工程技术标准JTG B01第条路基设计洪水频率的规定。,3.3.1-2 桥涵净宽应与路基同宽。高速公路、一级公路的特殊大桥为整体式上部结构时,其中央分隔带和路肩的宽度可根据具体情况适当减小,但减窄后的宽度不应小于表和表规定的“最小值”。,(特大桥及大桥的侧向宽度可适当减小。中小桥和涵洞宜与路基同宽。),表3.3.1-2 中间带宽度,注:“一般值”为正常情况下的采用值;“最小值”为条件受限制时,可采用的值。,表3.3.1-3 右侧路肩宽度,注:“一般值”为正常情况下的采用值;“最小值”为条件受限制时,可采用的值。,3.3.4 跨线桥 1 公路与
19、公路相交 2 公路与铁路相交 3 农村道路与公路相交 通道、畜力车及拖拉机通道、农用汽车通道的净高应大于或等于3.2m,并根据交通量和通行农业机械的类型选用净宽,但应不小于4.00m;汽车通道 4 车行天桥和人行天桥,3.4.4 高速公路、一级公路和二级公路的桥头应设置搭板。搭板厚度不宜小于250mm,长度不宜小于5m。3.5.3 桥涵的上、下部构造应视需要设置变形缝或伸缩缝,以减小温度变化、混凝土收缩和徐变、地基不均匀沉降以及其他外力所产生的影响。高速公路、一级公路上的多孔梁(板)桥宜采用连续桥面简支结构,或采用整体连续结构。,3.6.1 桥面铺装的结构型式宜与所在位置的公路路面相协调。桥面
20、铺装应有完善的桥面防水、排水系统。特大桥、大桥的桥面铺装宜采用沥青混凝土桥面铺装。3.6.2 桥面铺装应设防水层。圬工桥台背面及拱桥拱圈与填料间应设置防水层,并设盲沟排水。,3.6.3 高速公路、一级公路上桥梁的沥青混凝土桥面铺装层厚度不应小于70mm;二级及二级以下公路桥梁的沥青混凝土桥面铺装层厚度不应小于50mm。3.6.4 水泥混凝土桥面铺装面层(不含整平层和垫层)的厚度不应小于80mm,混凝土强度等级不应低于C40。水泥混凝土桥面铺装层内应配置钢筋网,并设置锚固钢筋。钢筋直径不应小于8mm,间距不宜大于100mm。,钢桥面铺装一般采用沥青混凝土体系,其涉及到对正交异性钢桥面板的受力分析
21、、铺装材料的基本强度、变形性能、抗腐蚀性、水稳性、高温稳定性、低温抗裂性、粘结性、抗滑性、施工工艺,等等。目前,钢桥面铺装主要有以德国、日本为代表的高温拌和浇筑式沥青混凝土(Gussasphalt),以英国为代表的沥青玛蹄脂混合料(Masticasphalt),德国和日本等国近期采用的改性沥青SMA(Stone Mastic Asphalt),和以美国为代表的环氧树脂沥青混凝土(Epoxy Asphalt)等几类。,3.6.5 正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装结构可根据当地具体环境条件和桥梁结构及其桥面系的实际情况选用。,3.6.6 桥面伸缩装置应保证能自由伸缩,并使车辆平稳通过。伸缩装置应具有
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