【52监测网】第195期 合理运用桥梁规范，做好设计与施工的深度融合
 52监测网专家报告分享-第195期 《合理运用桥梁规范，做好设计与施工的深度融合》 赵通 四川公路工程咨询监理有限公司 目录 一、有关现行桥梁规范的一些思考 二、现行规范不完备或明显有bug的对策 三、需合理确定设计标准和指导性施工方案 四、做好设计与施工的深度融合，确保施工的便捷性 内容介绍 一、有关现行公路桥梁规范的一些思考（不严谨、不完备、有争议、导致工程浪费的东西仍比较多，按公路规范去核算铁路桥，大多都承载能力不够？） 桥梁规范近20年来更换较为频繁，给年轻桥梁工程师们实际上带来了困惑，拟结合现行规范实际存在的一些不明确问题做尝试性的粗浅探讨。 思考1.预应力混凝土受弯构件的极限承载力计算完全不考虑预加力是否恰当
78版《公路预应力混凝土桥梁设计规范》是容许应力法，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85改为极限状态法，就明确了不考虑，后面的2004、2018版也延续了该思路 (18版对体外束又明确要考虑有效预加力），是否存在“bug”？对无粘结筋是否合适? 斜拉索等本质上为体外预应力束，按这样考虑有无问题? 大跨连续刚构预应力束张拉与否和结构极限承载能力无关?
铁路桥混凝土结构设计规范仍然为容许应力法，与公路规范体系存在很大差异。
是否考虑预加力效应，截面中性轴位置、受压区高度必然存在差异！可能会导致大跨径悬浇施工梁桥箱体根部底板、腹板厚度取用偏大。对比过一些同等跨径的铁路桥和公路桥连续刚构的相关指标（主要是底板厚度、腹板厚度），执行现行新规范的公路桥实际上已经接近或超过铁路桥。
思考2.桥梁桩基是否考虑抗震塑性铰配箍筋率 现行2020版《公路桥梁抗震设计规范》对桩基箍筋是否执行塑性铰配箍率有些模糊
进一步讨论，墩柱是否也需要执行“塑性”配箍率、能否按容许应力法做校核设计？与其加密加强墩柱的箍筋，不如直接将混凝土的强度等级从C30提高到C40，直接提高33%，比加强箍筋更有效。 引用铁二院公路处首任桥梁总工刘豫（带过本人搞桥的老师傅)）的观点，塑性铰为材料力学中的“单向铰”，可能并不适合用于方向随机变化的地震动力荷载分析，钢筋混凝土构件的弯折很难考虑“双线性转动弹簧单元”模拟，桥梁绝不是一次性使用结构。 对“承载能力极限状态理论”和“塑性铰”本人亦持质疑态度：“产生了塑性铰仍然不倒的桥，能发现的，还可及时封闭桥梁、等待处置；如若不能发现，倒了就比不倒好”，“充分考虑材料塑性、以破坏状态为基础的构件极限承载能力计算方法，的确揭示了抗弯构件的承载能力本质，使设计者有了清晰可见的设计底线。但是，这就如同黑夜中高高矗立在悬崖上的灯塔，其功用是照亮我们该走的路，而非引导我们去攀岩、去向她靠近...” 有关承载能力极限状态法（对应为塑性理论)）与容许应力法（对应为弹性理论），可以做进一步深入探讨？个人理解，桥梁工程我们更多需要弹性阶段分析问题，至少材料均质性非常好的钢结构、不允许出现塑性破坏的桩基、受力非常明确的施工期临时结构（如支架、挂篮）等，应该按容许应力法思路进行设计。（典型的：桩基竖向承载力核算，本质为容许应力法，其安全系数是地勘物理力学指标上体现的；支座规格核算，也为容许应力法，安全系数是支座材料指标上体现的，施工期临时结构如现浇支架、钢栈桥的受力核算，本身也是弹性阶段讨论问题，也宜用容许应力法）。 可以这样理解：承载能力极限状态理论描述的就是如何在死亡线上垂死挣扎。作为永久性的工程结构，本身需要尽量在弹性范围讨论结构受力问题，没必要延伸到塑性范围。 结构工程师真正该做的工作：划一条距离死亡线合理的绿线，并且保证结构在绿线里工作；死亡线上怎么垂死挣扎与在绿线里工作不是同类话题。 比如抗震设计的指标，建议可这样考虑：E1频遇地震，按材料的设计强度指标控制（比如对应C30砼，设计强度fcd=13.8MPa) ；E2罕遇地震，按材料的极限强度指标或强度标准值指标控制（比如对应C30砼，直接按30MPa或fck=20.1MPa考虑?） 感概：实际上是没有亲力亲为经历全过程设计或施工过几座桥、缺少丰富工程实战经验的教条主义学究们主导编制了公路桥规范的部分内容，更有甚者在规范或标准里面夹带个人私货（最典型的是基础规范）…，把说不清道不明、有争议的东西掺杂过多，实际上过多捆绑了年轻工程师们的手脚，遗害无穷！个人建议尽快“拨乱反正”，恢复容许应力法的公路桥梁规范体系…，让工程师们头脑中建立起最简单、直观的力学概念最重要（如桩基、墩柱的平均截面承压应力水平、截面配筋率应该控制在多少范围，必须要有直观的概念，以便于判断截面尺寸选用的合理性）。
思考3.黏质软岩地层的墩台基础设计 感悟：现在大多数工程师设计不来扩大基础桥墩了… 四川第一座跨长江的大桥——泸州长江老桥，主桥为105+3x170+105m预应力砼T形刚构（通车40年无下挠病害），主跨及边跨均设40m挂孔T梁。该桥于77年设计，82年建成，岸上主墩是扩大基础，在没有公路行业预应力砼规范的时代，是按铁路规范设计的！
不正确理解规范条文，桩基设计不合理案例:
思考4.承台及系梁的深梁计算方法
讨论：这类深梁或者块体结构（如连续刚构的0号块、系杆拱的拱脚、环形塔等）的计算，采用精细化实体有限元程序（把配筋也模拟进去）更合适？
思考5.全预应力打8折的算法是否是拍脑袋定的？ 讨论：极限状态法的设计规范把很多问题搞得过于复杂化，没容许应力法直观，说“容许应力法的安全系数是拍脑袋”，实际上极限状态法规范体系拍脑袋的东西可能更多? 思考6.水泥混凝土桥面铺装的混凝土桥，梯度温度的算法，也差不多是一笔糊涂帐，假如铺装层有非常夸张的1m厚，仍然按结构层顶面温度25度起算?一点儿不考虑铺装层的隔热效应? 二、现行规范不完备或明显有bug怎么办？ 规范不可能十全十美，为何规范会多次修订？不突破、墨守成规，何来创新？必须深刻领会其实质，发挥主观能动性，不能生搬硬套，别搞教条主义，可多参考行业外及国外规范，多做调研、深入研究，才能积极创新！
三、需合理确定设计标准和指导性实施方案
四、做好设计与施工的深度融合，确保施工的便捷性
常规桥梁设计及施工可以探讨的东西还很多，比如： 1）桩柱主筋在结合部该不该焊接？ 桩柱主筋根数都可以不一样，谁和谁焊接？本来就不该考虑焊接，按现行规范9.1.9条受拉钢筋绑扎接头搭接长度要求，充分利用材料强度时，搭接交错传力45d、50d就可以。 2）常规圆柱排架墩的柱系梁应该怎么设置？ 应杜绝系梁刚度强过墩柱或者盖梁，过强的系梁尺寸会引起破坏形态可能是墩柱先“撬断”而非系梁先断裂，系梁间距经验性质是1-2倍柱间距。 3）盖梁弯起钢筋是否一定要在正负弯矩区满焊？ 实际上大直径钢筋剥肋焊本身带来较大损伤，拉通布置的弯起钢筋并不需要满焊，正负弯短受拉区直接点焊+绑扎都可以，仅需在盖梁悬壁下缘非受力区端头焊接；若为“鸭筋”形式的短弯起钢筋，那就必须两头满焊，一般应尽量避免这样设计，注意弯起钢筋对抗剪承载力贡献非常有限，其作用往往是骨架性质，起盖梁钢筋笼起吊或安装时防变形的作用。 4）悬浇施工，究竟是先走挂篮还是先压浆？ 铁路悬浇施工技术规程上非常明确，先走挂篮后压浆，只要满足施工规范要求“孔道应尽早压浆，且应在48h内完成”即可；若先压浆，那么压浆料强度未形成前去走移挂篮，反而是不妥的。 5）很短的后张法预应力筋很难有效加载预应力 锚端夹片回缩量引起的预应力损失占比太大，如先简支后连续的负弯矩短钢束，往往只适合单端张拉，这和连续刚构梁的竖向预应力短筋很难施加预应力是类似的。 6）T梁马蹄箍筋一定要做有效闭合筋 铁路32mT梁的马蹄箍筋是D8mm，公路上T梁均为D12mm规格；公路T梁设计图经常有内凹延伸到腹板范围做马蹄箍筋，实际上不合理，不宜搞内凹，只需要把马蹄范围的预应力束管道箍住即可，没必要延伸到腹板范围。 7）T梁的马蹄尺寸该怎么取用? 马蹄作用并非是布置预应力钢束需要，更多是梁片预应力张拉及吊装过程的防侧弯刚度需要，马蹄尺寸更多的是强调宽度做够，尽量20-40m跨T梁均取相同马蹄尺寸。 8）预应力混凝土梁需不需要配置过强的加强普通钢筋（实际上不需要，没必要把预应力加载到普通钢筋上：东海大桥50、70m箱梁的纵筋均为D12mm规格；铁路32mT梁标准图除腹板筋D16mm外其它普通钢筋差不多最大规格就是D12mm，马蹄底面的纵向钢筋是D10mm，且放在筋外侧）。 9）高强螺栓能否重复使用？ (高强螺栓为细螺纹，拧紧后实际上已经塑性变形、不允许重复使用如圆柱墩的模板螺栓，只能是工具式的粗螺纹螺栓）。 10）常规高强螺栓有没有必要设计给出长度和重量？（实际上没必要，对钢构厂而言，高强螺栓均是按规格和颗数计价，规格越大、性能越不稳定（超过M30规格，如M39-M64需引用GB/T32076《预载荷高强度栓接结构连接副》）、费用越高，并非按重量计算，只有普通螺栓才计算重量。 11）钢梁薄板件配套大规格高强螺栓不可取（高强螺栓接头本质为“预应力”夹紧传力的接头，板件过薄、螺栓规格过大、抗滑涂层过厚时，体现为螺栓夹持长度过短“类似于很短预应力筋难以有效施加预应力”、抗滑涂层“挤出”而退化为“销接”传力)。
《合理运用桥梁规范，做好设计与施工的深度融合》 赵通 四川公路工程咨询监理有限公司 注：本内容仅供个人研学交流，版权归原作者所有 |
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