探究中外規范下大跨徑預應力

摘要：本文介紹了大跨徑預應力混凝土連續橋的特殊性，分析了結構設計規范對其的重要意義，在此基礎上詳細論述了中國、美國、歐洲的設計規范差異，希望對我國相關規范的進一步完善有所幫助。

關鍵詞：大跨徑預應力混凝土連續橋;結構設計;中外規范;差異性

大跨徑預應力混凝土連續橋在近些年的應用愈發廣泛，其結構設計規范也越來越完善、具體。受多方面因素的影響，各國設計規范的差異很大，對這些差異進行比照研究，有利于發現自身規范的不足與優化方向，進一步提高設計規范的完善程度。

一、結構設計規范對大跨徑預應力混凝土連續橋的意義

大跨徑預應力混凝土連續橋由于跨徑較大，所以質量風險較高，對結構設計強度有更高的要求，這種特殊性會在其結構設計規范中體現出來。各國針對這類橋梁所制定的結構設計規范往往較為細致，對各項參數的要求也比普通橋梁更為嚴格，所以結構設計規范對大跨徑預應力混凝土連續橋有非常重要的意義，會對其工程質量、應用能效和安全可靠性產生深遠的影響。

二、從車輛荷載看中外設計規范的差異

對大跨徑預應力混凝土連續橋來說，有關車輛荷載的結構設計可以分為三部分，分別是車道劃分、荷載模式和車道的橫向折減系數。

（一）中外設計規范中的車道劃分差異

橋梁車道數的選擇直接影響橋梁結構，但其具體的選擇方法會因不同國家道路法規或汽車工業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范雖然都是以橋面寬度為基準加以劃分，但劃分方法截然不同。具體來說，中國是明確規定出橋面寬度區間與車道數的對應關系，需要注意的是，單向車道和雙向車道的對應關系不同，在規范中做出了不同的規定。美國的規范中則沒有明確的對應關系，而是規定了具體的計算方法，用橋面寬度比上3.6，所獲結果的整數部分則為車道數。歐洲的規范則類似于中美規范的混合，當橋面寬度小于6米時，劃分方式類似于中國，明確規定不同橋面寬度區間所對應的車道數，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算車道數。

（二）中外設計規范中的荷載模式差異

中國、美國和歐洲在車輛荷載的規范上有一個共同點，即三方都是借助虛擬等效荷載進行具體規范與分析的。具體來說，中國的相關規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級和II級兩種，II級車道荷載中的集中荷載、均布荷載兩大標準值均為I級荷載相應標準值的0.75倍。需要注意的是，我國標準車輛的車輛荷載是55KN，只要不超出這個標準，I級和II級公路在計算荷載時使用的車輛荷載沒有區別。

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

歐洲的設計規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行計算;第二種荷載模式則利用單一集中力，即集中荷載進行計算;第三種荷載模式通過系列軸載進行計算，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行計算，因此該模式下的荷載為均布荷載，且無法與前三種模式進行同時性的荷載組合。在這四種模式中，前三種用于局部驗算或整體驗算均可，第四種則只能用于整體驗算，而且適用周期較短。

（三）中外設計規范中的橫向折減系數差異

計算汽車荷載效應時需要遵循最不利原則，而為了反映出同一時間內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^[2]。中國和美國在橫向折減系數的規定方式上是相同的，只是在具體的規范數值上有所差異，例如，中國規范中，3車道的橫向折減系數為0.78，美國的規范中則為0.85，并且美國規范中只要車道數大于等于3，橫向折減系數均為0.85，中國則視車道數的具體數值不同而規定了不同的橫向折減系數。歐洲的相關規范與中美的差異很大，其橫向折減系數規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，再按照車道等級選擇橫向折減系數來計算荷載^[3]。

三、從溫度荷載看中外設計規范的差異

溫度是一種對大跨徑預應力混凝土連續橋影響很大的參數，因為動態性和不可控性很強，所以在設計規范上較為困難。目前各國針對溫度荷載做出的設計規范有以下兩種，分別是系統溫度模式規范和溫度梯度模式規范。

（一）中外設計規范中的系統溫度模式差異

該規范的差異主要來自于各個國家和地區不同的氣溫分布情況。具體來說，中國所跨區域的氣候差異較大，所以在劃分系統溫度模式時分作嚴寒地區、寒冷地區、溫熱地區三類。美國所跨區域的氣候差異則相對較小，所以只區分為溫和地區和寒冷地區兩類，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范。歐洲的該類標準比較復雜，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溫度參數規范時只規定了起始溫度，即橋梁結構開始受約束作用力的溫度，最終有效溫度則由各個國家視自身溫度情況自行訂立規范。

（二）中外設計規范中的溫度梯度模式差異

溫度梯度模式受自然地理環境的影響更大，因此各國針對該模式的規范也存在更大的差異。具體來說，中國的規范是以雙折線模式反映溫度梯度的，并根據具體的結構類型差異規定不同的溫差計算用溫度基數^[4]。美國的規范雖然在形式上與中國相同，均為雙折線模式，但對基數的規范分類更具體，基數數值也與中國差別很大。歐洲規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加入了規范，并且制定了升溫與降溫兩種分離的溫度梯度基數。

結語

綜上可知，中外關于大跨徑預應力混凝土連續橋的設計規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范方式。要仔細分析規范差異的根本原因，找到技術原因導致的規范差異，擇優進行學習吸收，這樣才能有效提高我國的設計規范水平。

參考文獻：

[1]劉健.美國AASHTO LRFD 公路橋梁設計規范歷史和現狀[J].公路交通科技應用技術版，2010（11）.

[2]苗戰濤.大跨徑預應力混凝土梁橋開裂損傷過程的力學性能分析[D].長安大學，2012.

[3]王永強，王勇.歐洲規范的現狀與未來發展[J].公路工程，2007（5）.

[4]JTG D60-2004.公路橋涵設計通用規范[S].北京：人民交通出版社，2004.