探究中外規(guī)范下大跨徑預(yù)應(yīng)力

摘要：本文介紹了大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋的特殊性，分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對其的重要意義，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)論述了中國、美國、歐洲的設(shè)計(jì)規(guī)范差異，希望對我國相關(guān)規(guī)范的進(jìn)一步完善有所幫助。

關(guān)鍵詞：大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);中外規(guī)范;差異性

大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋在近些年的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范也越來越完善、具體。受多方面因素的影響，各國設(shè)計(jì)規(guī)范的差異很大，對這些差異進(jìn)行比照研究，有利于發(fā)現(xiàn)自身規(guī)范的不足與優(yōu)化方向，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)規(guī)范的完善程度。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋的意義

大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋由于跨徑較大，所以質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)較高，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度有更高的要求，這種特殊性會(huì)在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中體現(xiàn)出來。各國針對這類橋梁所制定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范往往較為細(xì)致，對各項(xiàng)參數(shù)的要求也比普通橋梁更為嚴(yán)格，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋有非常重要的意義，會(huì)對其工程質(zhì)量、應(yīng)用能效和安全可靠性產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

二、從車輛荷載看中外設(shè)計(jì)規(guī)范的差異

對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋來說，有關(guān)車輛荷載的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以分為三部分，分別是車道劃分、荷載模式和車道的橫向折減系數(shù)。

（一）中外設(shè)計(jì)規(guī)范中的車道劃分差異

橋梁車道數(shù)的選擇直接影響橋梁結(jié)構(gòu)，但其具體的選擇方法會(huì)因不同國家道路法規(guī)或汽車工業(yè)政策的不同而有所差異，因此中國、美國、歐洲三國的車道劃分規(guī)范雖然都是以橋面寬度為基準(zhǔn)加以劃分，但劃分方法截然不同。具體來說，中國是明確規(guī)定出橋面寬度區(qū)間與車道數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，需要注意的是，單向車道和雙向車道的對應(yīng)關(guān)系不同，在規(guī)范中做出了不同的規(guī)定。美國的規(guī)范中則沒有明確的對應(yīng)關(guān)系，而是規(guī)定了具體的計(jì)算方法，用橋面寬度比上3.6，所獲結(jié)果的整數(shù)部分則為車道數(shù)。歐洲的規(guī)范則類似于中美規(guī)范的混合，當(dāng)橋面寬度小于6米時(shí)，劃分方式類似于中國，明確規(guī)定不同橋面寬度區(qū)間所對應(yīng)的車道數(shù)，但如果橋面寬度超過6米，則類似于美國，依照車道和橋面寬度計(jì)算車道數(shù)。

（二）中外設(shè)計(jì)規(guī)范中的荷載模式差異

中國、美國和歐洲在車輛荷載的規(guī)范上有一個(gè)共同點(diǎn)，即三方都是借助虛擬等效荷載進(jìn)行具體規(guī)范與分析的。具體來說，中國的相關(guān)規(guī)范中明確將荷載分成車輛荷載、車道荷載這兩類，其中車道荷載又被分為I級(jí)和II級(jí)兩種，II級(jí)車道荷載中的集中荷載、均布荷載兩大標(biāo)準(zhǔn)值均為I級(jí)荷載相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值的0.75倍。需要注意的是，我國標(biāo)準(zhǔn)車輛的車輛荷載是55KN，只要不超出這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，I級(jí)和II級(jí)公路在計(jì)算荷載時(shí)使用的車輛荷載沒有區(qū)別。

美國的相關(guān)規(guī)范則更為具體，其規(guī)定的基本車輛荷載是以HL-93式進(jìn)行計(jì)算的，具體的車輛荷載精確到貨車的前后軸^[1]。值得一提的是，規(guī)范中關(guān)于車輛荷載布載羅列了三種不一樣的布載情況，在計(jì)算荷載不利效應(yīng)時(shí)，應(yīng)取這三種情況中的最大值。

歐洲的設(shè)計(jì)規(guī)范則針對車輛荷載劃分了四種模式：第一種荷載模式是利用均布荷載與雙軸集中荷載的組合進(jìn)行計(jì)算;第二種荷載模式則利用單一集中力，即集中荷載進(jìn)行計(jì)算;第三種荷載模式通過系列軸載進(jìn)行計(jì)算，主要針對較為特殊的車輛荷載;第四種荷載模式通過模擬人群進(jìn)行計(jì)算，因此該模式下的荷載為均布荷載，且無法與前三種模式進(jìn)行同時(shí)性的荷載組合。在這四種模式中，前三種用于局部驗(yàn)算或整體驗(yàn)算均可，第四種則只能用于整體驗(yàn)算，而且適用周期較短。

（三）中外設(shè)計(jì)規(guī)范中的橫向折減系數(shù)差異

計(jì)算汽車荷載效應(yīng)時(shí)需要遵循最不利原則，而為了反映出同一時(shí)間內(nèi)多車道車輛荷載均為最不利位置這一狀況，需要使用多車道的橫向折減系數(shù)^[2]。中國和美國在橫向折減系數(shù)的規(guī)定方式上是相同的，只是在具體的規(guī)范數(shù)值上有所差異，例如，中國規(guī)范中，3車道的橫向折減系數(shù)為0.78，美國的規(guī)范中則為0.85，并且美國規(guī)范中只要車道數(shù)大于等于3，橫向折減系數(shù)均為0.85，中國則視車道數(shù)的具體數(shù)值不同而規(guī)定了不同的橫向折減系數(shù)。歐洲的相關(guān)規(guī)范與中美的差異很大，其橫向折減系數(shù)規(guī)范需要依托上文所述的第一種荷載模式，在該模式下依照最不利情況的程度將車道分成了最不利車道、第二不利車道、第三不利車道、剩余車道四種，再按照車道等級(jí)選擇橫向折減系數(shù)來計(jì)算荷載^[3]。

三、從溫度荷載看中外設(shè)計(jì)規(guī)范的差異

溫度是一種對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋影響很大的參數(shù)，因?yàn)閯?dòng)態(tài)性和不可控性很強(qiáng)，所以在設(shè)計(jì)規(guī)范上較為困難。目前各國針對溫度荷載做出的設(shè)計(jì)規(guī)范有以下兩種，分別是系統(tǒng)溫度模式規(guī)范和溫度梯度模式規(guī)范。

（一）中外設(shè)計(jì)規(guī)范中的系統(tǒng)溫度模式差異

該規(guī)范的差異主要來自于各個(gè)國家和地區(qū)不同的氣溫分布情況。具體來說，中國所跨區(qū)域的氣候差異較大，所以在劃分系統(tǒng)溫度模式時(shí)分作嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、溫?zé)岬貐^(qū)三類。美國所跨區(qū)域的氣候差異則相對較小，所以只區(qū)分為溫和地區(qū)和寒冷地區(qū)兩類，但需要注意的是，美國較為特殊的兩塊飛地——阿拉斯加和夏威夷不適用這類通用的規(guī)范。歐洲的該類標(biāo)準(zhǔn)比較復(fù)雜，由于包括眾多國家，不同國家的的溫度情況都存在差異，所以歐盟在制定系統(tǒng)溫度參數(shù)規(guī)范時(shí)只規(guī)定了起始溫度，即橋梁結(jié)構(gòu)開始受約束作用力的溫度，最終有效溫度則由各個(gè)國家視自身溫度情況自行訂立規(guī)范。

（二）中外設(shè)計(jì)規(guī)范中的溫度梯度模式差異

溫度梯度模式受自然地理環(huán)境的影響更大，因此各國針對該模式的規(guī)范也存在更大的差異。具體來說，中國的規(guī)范是以雙折線模式反映溫度梯度的，并根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)類型差異規(guī)定不同的溫差計(jì)算用溫度基數(shù)^[4]。美國的規(guī)范雖然在形式上與中國相同，均為雙折線模式，但對基數(shù)的規(guī)范分類更具體，基數(shù)數(shù)值也與中國差別很大。歐洲規(guī)范中的雙折線模式較為特殊，與中美不同，將梁底溫差也作為參數(shù)加入了規(guī)范，并且制定了升溫與降溫兩種分離的溫度梯度基數(shù)。

結(jié)語

綜上可知，中外關(guān)于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋的設(shè)計(jì)規(guī)范差異主要來源于各國不同的橋梁使用條件，所以切忌盲目照搬他國的規(guī)范方式。要仔細(xì)分析規(guī)范差異的根本原因，找到技術(shù)原因?qū)е碌囊?guī)范差異，擇優(yōu)進(jìn)行學(xué)習(xí)吸收，這樣才能有效提高我國的設(shè)計(jì)規(guī)范水平。

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