淺談歐中標(biāo)準(zhǔn)對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計和繪圖的差異

衡喜山

((中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031))

阿爾及利亞東西高速公路是北部非洲馬格里布(阿拉伯五國聯(lián)盟)高速公路的重要組成部分，在阿爾及利亞境內(nèi)長約1 216 km，我院承擔(dān)了中段M1、M2標(biāo)設(shè)計任務(wù)(待建路段共長52 km，橋梁16座)，整個項目當(dāng)時是全球最大的工程總承包項目。

該項目合同文件明確規(guī)定:必須按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)(以法國規(guī)范為主)進(jìn)行設(shè)計和施工。雖然我國制定的國家標(biāo)準(zhǔn)已考慮并正在與國際接軌，但與西方各國采用的已被公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)(如美國的ANSI、英國的BS和法國的N F標(biāo)準(zhǔn)等)比較起來還是存有不少的差異，特別是在結(jié)構(gòu)設(shè)計繪圖和構(gòu)造規(guī)定等方面尤其明顯。歐洲標(biāo)準(zhǔn)主要是以法國規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合歐盟諸國(如德國)的一部分規(guī)范演化而來，目前并未完全正式頒布，過渡期內(nèi)各國仍可沿用自身的規(guī)范。通常意義上說的歐洲標(biāo)準(zhǔn)主要是指法國規(guī)范(或部分德國規(guī)范)，這些規(guī)范本身是一個相對比較成熟、完整的標(biāo)準(zhǔn)體系。而我國現(xiàn)行的公路橋涵規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系，是基于國內(nèi)的研究成果和實(shí)際工程經(jīng)驗，并大量借鑒了國外的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)(如美國規(guī)范AASHTO、德國規(guī)范DIN)，會同國內(nèi)相關(guān)規(guī)范(如鐵路規(guī)范、建筑規(guī)范)協(xié)調(diào)修訂而成。由于各種原因，目前該體系仍然不盡完整、不夠系統(tǒng)。由此可見，歐洲標(biāo)準(zhǔn)更加地系統(tǒng)化，中國標(biāo)準(zhǔn)則力求簡練明確。兩種標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)造處理等方面雖有一定的相似性，但也存在諸多差異之處。本文僅結(jié)合筆者參與完成的阿爾及利亞東西高速公路建設(shè)項目，淺析中國標(biāo)準(zhǔn)與以法國規(guī)范為主的歐洲標(biāo)準(zhǔn)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的文件組成、繪圖格式及構(gòu)造處理等方面所體現(xiàn)出的異同點(diǎn)。

1 設(shè)計階段及文件組成的差異

1.1 設(shè)計階段

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計文件的組成及其具體內(nèi)容與所處的工程設(shè)計階段是分不開的。一條高速公路的設(shè)計通常對應(yīng)著幾個階段，歐洲標(biāo)準(zhǔn)中大體上可以分為如下幾個工程實(shí)施階段。

(1)APS階段:類似于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中的工程可行性研究，但比工可階段的研究深度要深。主要是以文字性報告為主進(jìn)行方案總體的研究、論證和說明。

(2)APD階段:類似于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的初步設(shè)計，但比初步設(shè)計深度要深。所有橋涵構(gòu)造物均要有橋型總體布置圖、一般構(gòu)造圖和簡要的結(jié)構(gòu)尺寸計算書，并配以詳細(xì)的技術(shù)說明和圖表。

(3)APA階段:這不是一個完全獨(dú)立的階段，若EXE(施工圖階段)階段的設(shè)計任務(wù)由非APD階段設(shè)計單位來承擔(dān)，則需要進(jìn)行APA階段的設(shè)計，即對APD文件進(jìn)行吻和性設(shè)計，是EXE階段的組成部分。主要內(nèi)容是對APD文件的復(fù)讀與檢查，同時提出自己對APD橋型方案的認(rèn)識和所存在問題的解決對策，應(yīng)配以必要的圖表進(jìn)行綜合論述，這個階段在國內(nèi)的設(shè)計中不存在。

(4)EXE階段:即施工圖設(shè)計階段。但這與國內(nèi)通常意義上的施工圖設(shè)計的性質(zhì)有所區(qū)別。由于該項目為工程總承包的原因，這里的EXE階段與施工現(xiàn)場結(jié)合得更加緊密，屬動態(tài)設(shè)計，即按照已經(jīng)通過的APD文件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計。施工圖內(nèi)容往往比國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要多、更細(xì)一些。國內(nèi)多是施工圖(修編版)出版后才進(jìn)入施工階段。

1.2 文件組成

結(jié)構(gòu)設(shè)計文件的組成及具體內(nèi)容因橋梁類別(如PI、PS或高架橋)和結(jié)構(gòu)形式(如框架、T梁或箱梁、人行天橋等)的不同而有所差異。以EXE設(shè)計階段為例，大體上可以包括如下幾部分的內(nèi)容。

(1)總體方案說明文件:封面封底、索引目錄、設(shè)計技術(shù)說明、工程材料數(shù)量表、橋位平面布置圖、橋型方案布置圖、典型橫斷面布置圖、施工流程示意及說明等。

(2)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計文件:一般構(gòu)造及模板圖(含結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造圖、施工模板構(gòu)造圖、橋面標(biāo)高圖等)、預(yù)應(yīng)力布置詳圖(包括縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力，應(yīng)詳細(xì)說明施工技術(shù)要求)、鋼筋布置詳圖(包括縱梁、橫梁、橋面板等構(gòu)件)。

(3)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計文件:墩臺一般構(gòu)造及模板圖(含結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造圖、施工模板構(gòu)造圖及必要的支架構(gòu)造圖、控制點(diǎn)的標(biāo)高坐標(biāo)等)，上下部結(jié)構(gòu)對應(yīng)圖、鋼筋布置詳圖(包括基礎(chǔ)、墩身、臺身、蓋梁、擋塊、耳墻、背墻等)。

(4)附屬構(gòu)造設(shè)計文件:支座構(gòu)造及組裝詳圖、伸縮縫構(gòu)造及安裝詳圖、橋面防排水方案及構(gòu)造詳圖、管線安裝布置圖、人行道及護(hù)欄構(gòu)造詳圖、聲屏障及挑檐構(gòu)造詳圖等。其中挑檐構(gòu)造詳圖目前在國內(nèi)規(guī)范中沒有明確的規(guī)定。

(5)結(jié)構(gòu)計算分析報告:結(jié)構(gòu)計算分析報告是設(shè)計文件的重要組成部分，這是必須提供的技術(shù)文件，也是指導(dǎo)設(shè)計和施工的基礎(chǔ)性資料。主要包括上部結(jié)構(gòu)計算報告、下部結(jié)構(gòu)計算報告和附屬構(gòu)造計算報告。計算范圍應(yīng)涵蓋所有構(gòu)件，分析內(nèi)容應(yīng)包括標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的所有驗算條款，其工作量常常大于設(shè)計圖紙本身。

2 設(shè)計繪圖中差異

海外工程常采用國際通行的工程總承包項目管理模式，這就要求在設(shè)計繪圖的方法和技術(shù)手段應(yīng)用上與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。學(xué)習(xí)借鑒國外先進(jìn)的技術(shù)，但具體內(nèi)容及深度的把握應(yīng)緊密結(jié)合項目的實(shí)際特點(diǎn)，本著為我國承包商利益最大化的原則來做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.1 圖紙大小的不同

國內(nèi)公路工程項目常采用A3圖幅出版設(shè)計文件(文字報告采用A4圖幅)。以A3圖幅分不同構(gòu)造部分出版裝訂的好處是:利于設(shè)計分工協(xié)作、簡化施工圖紙變更手續(xù)、方便現(xiàn)場工程師攜帶和查閱(如施工某一細(xì)部時，工程技術(shù)人員只需攜帶相關(guān)的幾張圖紙即可);其缺點(diǎn)也很明顯:各部分構(gòu)造的關(guān)聯(lián)性降低，容易出現(xiàn)相互干擾和矛盾，從而給施工帶來不必要的麻煩。國外工程技術(shù)人員則習(xí)慣采用A0號圖幅，并將相關(guān)構(gòu)件的總體與細(xì)部以及其他相關(guān)構(gòu)造等均繪制在一張圖上。優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)化了對施工的指導(dǎo)作用，對照閱讀便捷，利于快速識圖;缺點(diǎn)是:圖幅大、展開困難，不利于整理、裝訂、出版和現(xiàn)場攜帶，常采用文件袋歸檔容易遺失等。圖幅的大小與工程設(shè)計、施工技術(shù)人員的制圖和閱讀習(xí)慣有關(guān)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合世界各國不同的項目實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

2.2 符號標(biāo)記和術(shù)語的不同

工程設(shè)計文件(圖紙或報告)中采用了大量符號、標(biāo)記和技術(shù)術(shù)語，不同的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)由于語言和歷史習(xí)慣等原因，對此的規(guī)定各不相同，在設(shè)計時應(yīng)遵循合同規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)要求準(zhǔn)確運(yùn)用，避免出現(xiàn)歧義或不必要的錯誤。如在符號表達(dá)上主要有如下幾個方面的差異。

(1)相同的符號，表達(dá)意義也相同:如“Es”表示普通鋼筋的彈性模量。

(2)相同的符號，表達(dá)意義則不同:如“d”在國標(biāo)中表鋼筋直徑或圓板式橡膠支座的直徑，在歐標(biāo)中則表示鋼筋中心到結(jié)構(gòu)邊緣的距離;“W”在國標(biāo)中表示毛截面受拉邊緣的彈性抵抗彎矩，而在歐標(biāo)中則表示裂縫寬度或公路橋梁的寬度。

(3)表達(dá)意義相同，采用符號不同:如截面的開裂彎矩值在歐標(biāo)中用“Mf”表示，而在國標(biāo)則采用“Mcr”表示。

3 主要材料參數(shù)及取值的差異

中歐標(biāo)準(zhǔn)對工程材料技術(shù)性能的規(guī)定存在一定的差異，因此其應(yīng)用的范圍和對象也有較大的差別，設(shè)計者在選擇應(yīng)用時需注意區(qū)分。

3.1 混凝土強(qiáng)度

歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試件采用直徑為6 in(152 mm)、高為12 in(305 mm)的圓柱體，混凝土強(qiáng)度等級冠以RN表示，如RN35表示混凝土名義強(qiáng)度為35 MPa;中國標(biāo)準(zhǔn)中混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試件采用邊長為150 mm的立方體，抗壓強(qiáng)度等級以C表示(如C45)。對C60以下的混凝土，圓柱體抗壓強(qiáng)度fc與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu之間的關(guān)系可采用fc=0.79fcu折算。由此可見:法標(biāo)的RN27混凝土與國內(nèi)的C35混凝土強(qiáng)度指標(biāo)相當(dāng)，RN35與C45強(qiáng)度相當(dāng)，而RN40與C50相當(dāng)。在阿爾及利亞東西高速公路設(shè)計中，墩臺身和蓋梁通常采用RN27混凝土，預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁采用RN35混凝土，現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁采用RN40混凝土。

3.2 預(yù)應(yīng)力體系

阿爾及利亞東西高速公路采用符合法國標(biāo)準(zhǔn)XPA35－045－3－2000的高強(qiáng)低松弛率(TBR)鋼絞線，法標(biāo)XPA35－045－3－2000與美標(biāo)ASTMA 416－2006以及國標(biāo)GB/T 5224－2003的規(guī)定基本是一致的(見表1)。但在具體的設(shè)計過程中，國標(biāo)和美標(biāo)對鋼絞線的張拉控制要求更加嚴(yán)格，法標(biāo)則相對寬松，如錨下張拉應(yīng)力國標(biāo)規(guī)定宜控制在0.75fprg，而法標(biāo)則在0.8fprg左右;另一方面，法標(biāo)和歐標(biāo)不提倡采用扁形波紋管。此外，在表述方法上，法標(biāo)鋼絞線符號采用T表示，如13T15等同于國標(biāo)的13φ15.2。

3.3 普通鋼筋

阿爾及利亞東西高速公路采用的普通鋼筋強(qiáng)度要求不同，法國標(biāo)準(zhǔn)對普通鋼筋有較高的強(qiáng)度要求，其光圓鋼筋通常采用兩種，即FeE215和FeE235，一般用符號φ表示(如φ6)，螺紋鋼筋通常采用FeE400和FeE500，用符號HA表示(如HA 28)。在通常設(shè)計中，在上下部結(jié)構(gòu)(除基礎(chǔ)外)的設(shè)計過程中，習(xí)慣上均采用螺紋鋼筋，僅在樁基或涵洞等結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中采用光圓鋼筋。

表1 各國標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力鋼絞線技術(shù)性能要求

4 構(gòu)造規(guī)定及設(shè)計處理的差異

4.1 鋼筋的錨固

鋼筋通常包括直線鋼筋和端部帶彎鉤的鋼筋，為了確保鋼筋在混凝土中的錨固效果，各國規(guī)范對相關(guān)參數(shù)做了詳細(xì)的規(guī)定。

4.1.1 歐洲標(biāo)準(zhǔn)

歐標(biāo)規(guī)定，直徑為φ和彈性極限強(qiáng)度為fe的直線鋼筋的錨固長度ls，在沒有精確計算時可采用ls=50φ，若精確計算則應(yīng)采用下列公式:ls=0.25φfeTsu(其中Tsu=0.6ψs2ftj)，參見表2。另外，鋼筋直線錨固長度不能小于鋼筋直徑的10倍。

表2 歐洲標(biāo)準(zhǔn)直線鋼筋錨固長度計算參數(shù)

端部帶彎鉤的鋼筋，其直線段錨固長度:光圓鋼筋不小于5.5φ，螺紋鋼筋不小于8φ;若未精確計算，則至少應(yīng)等于下列數(shù)值:光圓鋼筋不小于0.6ls，螺紋鋼筋不小于0.4ls。

4.1.2 中國標(biāo)準(zhǔn)

我國規(guī)范規(guī)定，鋼筋的錨固長度ls應(yīng)充分考慮鋼筋和混凝土的強(qiáng)度，考慮鋼筋的構(gòu)造和受力情況等，參見表3。另外，對于在混凝土凝固過程中易受擾動的鋼筋或采用環(huán)氧樹脂涂層的受拉鋼筋，其錨固長度應(yīng)增加25%。

表3 中國標(biāo)準(zhǔn)鋼筋最小錨固長度計算參數(shù)

4.2 鋼筋的搭接

鋼筋的搭接是在某一方向上從一根鋼筋向另一根鋼筋傳遞力的需要，應(yīng)核查鋼筋搭接的斷面比例、搭接長度及形式等，確保鋼筋受力合理、安全。

4.2.1 歐洲標(biāo)準(zhǔn)

歐標(biāo)規(guī)定，鋼筋分段搭接比例不宜超過全部鋼筋的50%;當(dāng)鋼筋在一個斷面的搭接比例不超過25% 時可不必核查搭接強(qiáng)度，否則應(yīng)采用下式檢查搭接后的強(qiáng)度:ΣAtfet≥ΣAsfe。式中:As為原鋼筋截面積(彈性極限強(qiáng)度fe);ΣAt為相互搭接鋼筋的總斷面(彈性極限強(qiáng)度分別為fet)。

端部帶彎鉤的鋼筋直線平行搭接時，其搭接長度等同于錨固長度，即光圓鋼筋不小于0.6ls，螺紋鋼筋不小于0.4ls。另外，當(dāng)鋼筋經(jīng)常承受壓力且搭接鋼筋軸線間距小于等于5～6倍直徑時，其搭接長度應(yīng)不小于0.6ls，且必須采用直線搭接。

4.2.2 中國標(biāo)準(zhǔn)

我國規(guī)范對鋼筋綁扎接頭的搭接也做了詳細(xì)的規(guī)定，受拉區(qū)搭接比例不宜超過25% ，最小搭接長度如表4所示，受壓區(qū)搭接比例不宜超過50% ，最小搭接長度應(yīng)取受拉鋼筋的0.7倍，當(dāng)鋼筋搭接比例超過此要求時，應(yīng)適當(dāng)加長40% ～60%(根據(jù)橋規(guī) JTGD62－2004第9.1.9條取值)。另外，當(dāng)用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋時，其搭接長度應(yīng)按表4值的1.5 倍取用。

表4 中國標(biāo)準(zhǔn)受拉鋼筋最小搭接長度

此外，關(guān)于鋼筋的焊縫長度，國標(biāo)規(guī)定雙面焊時不得小于鋼筋直徑的5倍，單面焊不小于鋼筋直徑的10倍。歐標(biāo)的規(guī)定與此是一致的，但值得說明的是，他們通常不建議采用工地焊接。

4.3 鋼筋的彎折

4.3.1 歐洲標(biāo)準(zhǔn)

歐標(biāo)將鋼筋區(qū)分為構(gòu)造鋼筋(包含箍筋)與主受力鋼筋兩大類，在鋼筋的彎曲圓弧半徑、直線段長度及大樣形式等方面都有不同的要求。

歐標(biāo)規(guī)定，“標(biāo)準(zhǔn)彎鉤”的末端直線部分長度至少應(yīng)達(dá)到2φ(采用最小半徑時)，而對于箍筋、套筋和U形筋等鋼筋，應(yīng)至少等于下列數(shù)值方可保證端部錨固性能:180°圓弧，5倍直徑;135°圓弧，10倍直徑;90°圓弧，15倍直徑。

其圓弧半徑對于光圓鋼筋Fe E215或Fe E235要求達(dá)到直徑的3倍，而對于螺紋鋼筋Fe E400或Fe E500至少是直徑的5.5倍。表5是根據(jù)歐標(biāo)結(jié)合阿爾及利亞東西高速公路特點(diǎn)制定的鋼筋彎折標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)表。

4.3.2 中國標(biāo)準(zhǔn)

我國規(guī)范規(guī)定，光圓鋼筋R235的弧形半徑至少是2.5倍鋼筋直徑d，直線段長度至少是3d，螺紋鋼筋HRB335的弧形半徑至少要求4d，直線段長應(yīng)達(dá)到5d，參見表6。

對于箍筋，末端彎鉤通常取135°圓弧，圓弧彎曲直徑應(yīng)大于被箍主鋼筋的直徑，且R235鋼筋不應(yīng)小于箍筋本身直徑的2.5倍，HRB335鋼筋不應(yīng)小于本身直徑的4倍。另外，箍筋彎鉤末端直線段長度不得小于5倍直徑，在有抗震要求時應(yīng)取10d。

表5 歐標(biāo)鋼筋彎折參數(shù)及構(gòu)造大樣

表6 鋼筋彎勾形式及參數(shù)

5 結(jié)束語

隨著中國“走出去”戰(zhàn)略的事實(shí)，越來越多的國內(nèi)建筑企業(yè)和工程技術(shù)人員走向海外，各種項目將接觸到各種不同國家的不同規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，項目的特點(diǎn)也不盡相同、因時而異，這就要求我們在牢牢掌握和運(yùn)用國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的同時，積極地學(xué)習(xí)、吸取和借鑒國外優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)的理論、技術(shù)和方法，以此推動我們的技術(shù)進(jìn)步，提高企業(yè)和個人的素質(zhì)，進(jìn)而增強(qiáng)我們在國際工程中的競爭力。

知己知彼百戰(zhàn)百勝，只有充分的了解了我們和世界的不同，才能在未來的競爭中立于不敗之地，本文根據(jù)阿爾及利亞東西高速公路的實(shí)例，介紹和淺析的分析了歐中標(biāo)準(zhǔn)的差異，為以后的工程積累了一點(diǎn)經(jīng)驗。

［1］JTG D62－2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范［S］

［2］JTG D60－2004公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范［S］

［3］BAEL91 révisé99 Fascicule N °62Titre I－Section I［S］.1999

［4］BPEL91 révisé99 Fascicule N °622Titre I－Section II［S］.1999