行業資訊
公路橋梁設計規范的歷史、現狀和未來
標準規范來源于工程實踐,又在指導工程實踐的過程中不斷完善,體現了一個國家或行業的整體技術水平,標準規范的發展與工程建設的規模和建設水平密切相關。
新中國成立伊始, 交通成為制約經濟建設的主要瓶頸,為盡快完成保通任務,原交通部引進了蘇聯規范,指導建設了新中國首批公路橋梁。同時,我國橋梁技術人員也根據我國實際情況,著手編制自有的橋梁規范。由原交通部公路規劃設計院編制的《公路工程設計準則》(修訂草案)是我國首部公路工程設計規范,1954 年頒布試行。《公路工程設計準則》 (修訂草案) 分為兩個部分:路線和橋涵。隨著實踐的深入,公路橋涵設計內容不斷擴充,1961 年,首部面向公路橋涵的規范《公路橋涵設計規范》(草案)頒布實施,這是一部涵蓋各種材料和不同結構形式的綜合規范。
隨后,我國進入了十年動蕩時期,各項生產活動停滯不前。即便如此,我國公路橋梁技術人員在曲折動蕩中做了很多開創性的工作,積累了大量實踐經驗,并于 1975 年完成了我國最后一部綜合型規范《公路橋涵設計規范》(試行)的修訂。 這一時期的橋梁設計規范均采用容許應力設計方法。
隨著,公路橋梁建設規模的發展,預應力技術得到了較多應用,在此之前,公路預應力橋涵大多參考鐵路規范。由于公路橋梁和鐵路橋梁在結構形式、性能要求和荷載等方面存在諸多差異,編制適用于公路橋梁的預應力設計規范成為一項迫切的任務。1978 年,行業首部預應力設計規范《公路預應力混凝土橋梁設計規范》(試行)頒布實施。本規范引入了破損階段設計理論,并采用了考慮恒活載異號情況的荷載系數法,這是當時設計理論的一大進步。
改革開放以后,我國公路工程建設進入了一個快速發展時期,各類工程結構的設計規范門類日趨增多。為便于管理,交通部建立了我國第一個標準體系,即 JTJ 體系。公路橋涵設計規范也演化為分工漸細的分類規范,形成了以材料分類為主導的設計規范體系,橋梁設計規范也首次有了編號,如《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》
JTJ 023—85、 《公路圬工橋涵設計規范》JTJ 022—85 等。就設計理論而言,半經驗半概率的極限狀態設計方法成為這一時期的主要方法,鋼結構則仍采用容許應力法。
進入 90 年代后,隨著國道主干線規劃的全面實施,我國公路橋梁建設進入了一個全新的發展時期。以大規模工程建設為依托,公路工程標準規范得到了長足的發展,各類工程結構的規范門類日漸增多,原有的 JTJ 體系已不適用。為此,2002 年交通部原 JTJ 體系的基礎上,增加了規范的功能類別,即 JTG 體系。在新體系下,結合我國公路橋梁建設的新發展,公路橋梁設計規范形成了集材料類別(混凝土鋼)、結構形式(梁橋、拱橋、纜索橋)、設計內容(抗風、抗震)于一體的規范體系,采用了國際主流的概率極限狀態設計理論。總體而言,目前公路橋梁設計規范的分工越來越細、內容越來越豐富,理論不斷完善、理念不斷提升。經過多年的發展和完善,形成了具有中國特色的公路橋梁設計指標體系,逐步完成了與國際標準的接軌, 國際認可度逐步提高, 并順利實施了 “走出去”的第一步。
眾所周知,工程結構由二維到三維、由圖形到模型、由階段到周期、由定性到定量、由局部到整體、由單一到綜合的過渡和升級已成為必然趨勢,這是工程結構內生動力(理論與技術)和外部推動(需求與約束)下的綜合反映,也代表了公路橋梁標準規范的發展趨勢。具體而言,以 BIM 技術、性能設計等理論與技術和可持續發展、“四個交通”等需求與約束推動下的 BIM 標準、性能設計規范和公鐵兩用橋梁設計規范等代表了橋梁設計規范的發展趨勢。因此,未來應著力開展性能設計、基礎數據收集、BIM 技術及標準等方面的研究,為我國橋梁設計規范的升級換代做好充分的技術儲備。
文/趙君黎 中交公路規劃設計院有限公司副總工程師
新中國成立伊始, 交通成為制約經濟建設的主要瓶頸,為盡快完成保通任務,原交通部引進了蘇聯規范,指導建設了新中國首批公路橋梁。同時,我國橋梁技術人員也根據我國實際情況,著手編制自有的橋梁規范。由原交通部公路規劃設計院編制的《公路工程設計準則》(修訂草案)是我國首部公路工程設計規范,1954 年頒布試行。《公路工程設計準則》 (修訂草案) 分為兩個部分:路線和橋涵。隨著實踐的深入,公路橋涵設計內容不斷擴充,1961 年,首部面向公路橋涵的規范《公路橋涵設計規范》(草案)頒布實施,這是一部涵蓋各種材料和不同結構形式的綜合規范。
隨后,我國進入了十年動蕩時期,各項生產活動停滯不前。即便如此,我國公路橋梁技術人員在曲折動蕩中做了很多開創性的工作,積累了大量實踐經驗,并于 1975 年完成了我國最后一部綜合型規范《公路橋涵設計規范》(試行)的修訂。 這一時期的橋梁設計規范均采用容許應力設計方法。
隨著,公路橋梁建設規模的發展,預應力技術得到了較多應用,在此之前,公路預應力橋涵大多參考鐵路規范。由于公路橋梁和鐵路橋梁在結構形式、性能要求和荷載等方面存在諸多差異,編制適用于公路橋梁的預應力設計規范成為一項迫切的任務。1978 年,行業首部預應力設計規范《公路預應力混凝土橋梁設計規范》(試行)頒布實施。本規范引入了破損階段設計理論,并采用了考慮恒活載異號情況的荷載系數法,這是當時設計理論的一大進步。
改革開放以后,我國公路工程建設進入了一個快速發展時期,各類工程結構的設計規范門類日趨增多。為便于管理,交通部建立了我國第一個標準體系,即 JTJ 體系。公路橋涵設計規范也演化為分工漸細的分類規范,形成了以材料分類為主導的設計規范體系,橋梁設計規范也首次有了編號,如《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》
JTJ 023—85、 《公路圬工橋涵設計規范》JTJ 022—85 等。就設計理論而言,半經驗半概率的極限狀態設計方法成為這一時期的主要方法,鋼結構則仍采用容許應力法。
進入 90 年代后,隨著國道主干線規劃的全面實施,我國公路橋梁建設進入了一個全新的發展時期。以大規模工程建設為依托,公路工程標準規范得到了長足的發展,各類工程結構的規范門類日漸增多,原有的 JTJ 體系已不適用。為此,2002 年交通部原 JTJ 體系的基礎上,增加了規范的功能類別,即 JTG 體系。在新體系下,結合我國公路橋梁建設的新發展,公路橋梁設計規范形成了集材料類別(混凝土鋼)、結構形式(梁橋、拱橋、纜索橋)、設計內容(抗風、抗震)于一體的規范體系,采用了國際主流的概率極限狀態設計理論。總體而言,目前公路橋梁設計規范的分工越來越細、內容越來越豐富,理論不斷完善、理念不斷提升。經過多年的發展和完善,形成了具有中國特色的公路橋梁設計指標體系,逐步完成了與國際標準的接軌, 國際認可度逐步提高, 并順利實施了 “走出去”的第一步。
眾所周知,工程結構由二維到三維、由圖形到模型、由階段到周期、由定性到定量、由局部到整體、由單一到綜合的過渡和升級已成為必然趨勢,這是工程結構內生動力(理論與技術)和外部推動(需求與約束)下的綜合反映,也代表了公路橋梁標準規范的發展趨勢。具體而言,以 BIM 技術、性能設計等理論與技術和可持續發展、“四個交通”等需求與約束推動下的 BIM 標準、性能設計規范和公鐵兩用橋梁設計規范等代表了橋梁設計規范的發展趨勢。因此,未來應著力開展性能設計、基礎數據收集、BIM 技術及標準等方面的研究,為我國橋梁設計規范的升級換代做好充分的技術儲備。
文/趙君黎 中交公路規劃設計院有限公司副總工程師
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