公路桥涵结构设计技术探讨-鲍卫刚.

公路桥涵结构设计技术探讨----《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007鲍卫刚（中交桥梁技术有限公司）一、公路桥涵设计规范修订基本情况交通部文件交公路发[2002]288号关于发布《公路工程标准体系》的通知现批准发布《公路工程标准体系》(JTGA01-2002),自发布之日起施行。今后公路工程标准的制订与管理，将遵照该体系执行。现行公路工程标准未列入体系表中的，现阶段仍然适用，今后视具体情况逐步予以废止或转为协会标准。二○○二年七月十日公路工程标准体系表序号体系编号原标准号名称类1JTGA01公路工程标准体系综合2JTGA02公路工程标准编写导则基础3JTGB01JTJ001-97公路工程技术标准4JTGB02JTJ004-89公路工程抗震规范5JTGB03JTJ005-96公路建设环境影响评价规范6JTGB04JTJ/T0065-96公路环境保护规范7JTG/TB05公路安全性评价规范8JTGB06公路工程基本建设项目概预算编制办法9JTGC10JTJ061-99公路勘测规范勘测10JTGC20JTJ064-98公路工程地质勘察规范11JTGC30JTJ062-91公路工程水文勘测设计规范12JTGD10GB/T50283-99公路工程结构可靠度设计统一标准设计13JTGD20JTJ011-94公路路线设计规范14JTGD30JTJ013-95公路路基设计规范15JTGD40JTJ012-94公路水泥混凝土路面设计规范16JTGD50JTJ014-97公路沥青路面设计规范17JTGD60JTJ021-89公路桥涵设计通用规范18JTGD61JTJ022-85公路砖石与混凝土桥涵设计规范19JTGD62JTJ023-85公路钢筋混凝土与预应力砼桥涵设计规范20JTGD63JTJ024-85公路桥涵地基与基础设计规范21JTGD64JTJ025-86公路钢结构桥涵设计规范22JTGD70JTJ026-90公路隧道设计规范23JTGD80公路交通工程设计通用规范24JTGD81JTJ074-94公路交通安全设施设计规范公路工程标准体系表20JTGD63JTJ024-85公路桥涵地基与基础设计规范设计21JTGD64JTJ025-86公路钢结构桥涵设计规范22JTGD70JTJ026-90公路隧道设计规范23JTGD80公路交通工程设计通用规范24JTGD81JTJ074-94公路交通安全设施设计规范25JTGE10公路工程试验检测导则检测26JTGF10JTJ033-95公路路基施工技术规范施工27JTGF20JTJ034-2000公路基层施工技术规范28JTGF30公路水泥混凝土路面施工技术规范29JTGF40JTJ032-94公路沥青路面施工技术规范30JTGF50JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范31JTGF60JTJ042-94公路隧道施工技术规范32JTGF70公路附属设施安装规范33JTGF80JTJ071-98公路工程质量检验评定标准34JTGG10JTJ077-94公路工程施工监理规范监理35JTGH10JTJ073-96公路养护工程通用规范养护与管理36JTGH11公路桥梁养护规范37JTGH12公路隧道养护规范38JTGH20JTJ075-94公路养护质量检验评定标准39JTGH30公路养护安全作业规程40JTGH40公路养护概预算编制导则41JTGH50公路工程数据采集规范标准的演变20世纪50年代：《公路工程设计准则》60年代：《公路桥梁设计规范》（试行）（1961年9月）70年代：《公路桥涵设计规范》（试行）（1975年）《公路预应力混凝土桥梁设计规范》（1978年）80年代：《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-85、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》JTJ022-85、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ023-86、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-86等进入21世纪：《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004、《公路圬工桥涵设计规范》JTGD61-2005、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007等（《公路桥梁钢结构设计规范》）中华人民共和国交通部公告2007年第32号关于发布《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63—2007)的公告现公布《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007），自2007年12月1日起施行，原规范《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）同时废止。《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）中，第4.1.1-2、4.1.1-5、4.1.1-6、4.4.3、5.2.2-1、7.1.2、7.2.1、7.2.4条为强制性条文，必须严格执行。中华人民共和国交通部二○○七年九月二十九日关于颁发《公路桥涵地基与基础设计规范》的通知（85）交公路字1131号1985年5月21日前身：1974年颁发《公路桥涵设计规范》（试行）第7章：地基与基础修订基础：1．理论研究的深入，对土体力学性质和变形机理认识的深入；2．结构设计理论体系的改进、完善；3．设计、施工、检测、材料技术和工艺的进步。85版较75版规范的修订之处：1增加了新近沉积粘性土的容许承载力、软土地基容许承载力的计算公式；2增加了大、中桥基底最小埋深安全值、桥涵基础在季节性冻土中的埋置深度和切力值及桩基础的冻拔验算公式；3取消了原规范用K法计算桩基的方法；4不再将桩基设计分为高桩承台和低桩承台，即取消高、低桩承台的判别条件及低桩承台的设计方法；5删去木桩的有关规定；6调整了黄土地基土的容许承载力；7补充了薄壁浮运沉井横向稳定的计算。2007版较85版规范的修订之处：1．按《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T50283的规定，引入了极限状态设计原则，使得本规范与公路桥梁系列设计规范体系协调；2．按《工程结构设计基本术语和通用符号》GBJ132-90的规定，修改了符号并列出了主要名词术语；3．参照现行有关标准、规范的要求，结合公路工程实际，修改了地基土的分类及工程特性的有关规定；4．补充、修改了公路桥涵浅基础设计的有关规定，按照最新的科研成果修订了冻土地区基础设计的有关规定；5．完善、修订了桩基础设计的有关规定，补充了后压浆设计等最新成熟的先进技术；6．完善了沉井计算的有关规定；7．新增了地下连续墙设计的内容。1地基承载力方面，修改了地基土的分类及工程特性的有关规定；2地基承载力的容许值及其他相关参数，强调首先应由载荷试验或其他原位测试确定，并给出若干有关试验方法，但规范仍部分保留经局部修正的原规范各项表列数据，并规定仅供测试确有困难且跨径不大的中小桥和涵洞设计应用；3计算公式方面，修改了在季节性冻胀土中基底最小埋置深度的计算，分别以土的冻胀性、土的类别、环境和基础埋深等对冻深的影响，代替原规范单一取值1.15的冻深影响系数，上述诸多影响系数是根据近年来冻土试验场试验分析及有关调研资料综合研究得到的；4增加了双向偏心受荷时基底土承载力的计算公式，同时给出岩石地基上当基础部分受压时应力重分布的计算方法；5简化了原规范基础沉降计算的分层总和法，采用平均附加应力系数并制成表格，使原繁琐的计算工作简单化；6修改了地基土冻胀性分类；7修改了季节性冻土地基和多年冻土地基基础抗冻拔稳定性计算，其中季节性冻土单位面积切向冻胀力标准值和多年冻土与基础表面单位面积冻结力标准值，以及用于计算设计冻深时影响标准冻深的多项影响系数，都是新的研究成果；8在基桩计算方面有：根据多年来的施工实践经验，新增了采用后压浆技术的灌注桩承载力的计算公式；在嵌岩桩承载力计算中考虑了覆盖层土的侧阻力的作用，而且随着岩石抗压强度高低而取得不同程度的发挥；在桩计算内力的m法中，桩基计算宽度及地基比例系数当量m值的换算方法均得到一定程度的简化和改善。9增列地下连续墙的有关内容。•1总则•2地基承载力•2.1地基的容许承载力•2.2地基土的容许承载力的提高•3基础的埋置深度与计算•3.1基础的埋置深度•3.2地基与基础的计算•3.3基础沉降计算•3.4基础稳定性计算•4桩基础•4.1一般规定•4.2壮的构造•4.3桩的计算•5人工地基•6沉井基础•6.1一般规定•6.2沉井构造•6.3沉井计算•9（7）附录83条文•1总则•2术语、符号•3地基岩土分类、工程特性与地基承载力•3.1地基岩土分类•3.2工程特性指标•3.3地基承载力•4基础计算与地基处理•4.1基础埋置深度•4.2地基与基础计算•4.3基础沉降计算•4.4基础稳定性计算•4.5软土与软弱地基处理•4.6湿陷性黄土地基处理•5桩基础•5.1一般规定•5.2构造•5.3计算•6沉井基础•6.1一般规定•6.2构造•6.3计算•7地下连续墙•7.1一般规定•7.2支护结构设计•7.3基础设计•18附录152条文新旧规范章节对比二、公路桥涵结构概率极限状态设计设计理论的基本演变容许应力法破损阶段设计法（定值极限状态设计方法）以可靠性理论为基础的概率极限状态设计方法在我国，从20世纪70年代初，原国家计委标准定额局先后下达了《工程结构可靠度设计统一标准》、《建筑结构设计统一标准》、《铁路工程结构可靠度设计统一标准》、《港口工程结构可靠度设计统一标准》和《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》。除铁路外，其他行业的标准都基本完成了标准的转变，采用了概率极限状态设计方法：水准I—半概率设计法；水准II—近似概率设计方法；水准III—全概率设计法。采用概率极限状态设计方法可明显地体现如下方面的优点：1．可使工程结构设计规范引入先进的可靠性理论；2．可更全面地考虑影响结构可靠性诸因素的变异性，使结构设计规范所采用的有关参、系数更趋于反映客观实际，使所设计的结构更趋合理；3．可变作用按随机过程进行分析，随机过程的时间域可取为结构的设计基准期，从而使结构设计的可靠概率有了一个统一的时间概念；4．有了具体结构的目标可靠指标，可以根据工程结构的不同要求和特点恰当地划分和选择安全等级，以便处理好结构可靠性与经济性之间的矛盾；实用的极限状态设计表达式中的各分项系数，可根据给定的可靠指标经概率分析优化后确定，从而使结构设计主要依据经验及其判断的局面得到改变，做到所设计的同类结构和结构构件在不同的承载情况下具有较佳的可靠度的一致性，使工程结构的极限状态设计方法更加科学、合理；5．结构的可靠度往往与质量控制联系在一起，为了保证结构设计达到预定的可靠度，可以进一步强调质量控制的重要性，从而使设计规范与施工、验收等标准在结构可靠度上得以互相衔接和配套。概率极限状态设计方法显示了结构的可靠程度与拟承担的风险之间的关系。以往的容许应力设计方法也具有一定的概率的含义。结构可靠度的定义：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。规定条件--正常设计、正常施工和正常使用规定时间--设计基准期预定功能--安全性、适用性、耐久性（总称为结构的可靠性）结构设计需考虑的极限状态：承载能力极限状态正常使用极限状态设计结构设计需考虑的设计状况：持久状况短暂状况偶然状况公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计：1只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。当结构或结构构件需作不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。3钢筋混凝土和预应力混凝土结构在进行结构构件的承载能力极限状态设计时，可不考虑混凝土收缩和徐变、温度作用效应参与组合；基础变位作用是否参与组合视具体情况确定；拱桥仍应考虑混凝土收缩和徐变、温度作用效应和基础变位作用的组合。1.0.5基础和桩基结构设计的作用及其效应组合，应按下列规定采用：1按承载能力极限状态要求，结构构件自身承载力及稳定性应采用作用效应基本组合和偶然组合进行验算。1)基本组合承载力验算时作用效应