3 设计要求

3.1 一般规定

3.1.1 桥梁的正常交通荷载包括任意时间的正常和密集运行状态,但不包括超载等。

3.1.3 按照《工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50153)的规定,本规范将桥涵设计分为承载能力和正常使用两类极限状态。承载能力极限状态设计体现了桥涵的安全性,正常使用极限状态设计体现了桥涵的适用性和耐久性,这两类极限状态概括了结构的可靠性。只有每项设计都符合各有关规范的两类极限状态设计的要求,才能使所设计的桥涵达到其全部的预定功能。
    (1)承载能力极限状态:对应于桥涵结构或其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态,包括构件和连接的强度破坏、结构或构件丧失稳定及结构倾覆、疲劳破坏等。
    (2)正常使用极限状态:对应于桥涵结构或其构件达到正常使用或耐久性能的某项限值的状态,包括影响结构、构件正常使用的开裂、变形等。

3.1.4 本条对设计状况进行了修订,增加了地震设计状况。
    1 持久状况所对应的是桥梁的使用阶段。这个阶段持续的时间很长,要对结构的所有预定功能进行设计,即要进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算。
    2 短暂状况所对应的是桥梁的施工阶段和维修阶段。这个阶段的持续时间相对于使用阶段是短暂的,结构体系、结构所承受的荷载等与使用阶段也不同,设计要根据具体情况而定。在这个阶段,要进行承载能力极限状态计算,可根据需要作正常使用极限状态计算。
    3 偶然状况所对应的是桥梁可能遇到的撞击等状况。这种状况出现的概率极小,且持续的时间极短。按照《工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50153)的规定,偶然状况的设计原则是:主要承重结构不致因非主要承重结构发生破坏而导致丧失承载能力;或允许主要承重结构发生局部破坏而剩余部分在一段时间内不发生连续倒塌。偶然状况一般只进行承载能力极限状态计算。
    4 地震作用是一种特殊的偶然作用,与撞击等偶然作用相比,地震作用能够统计并有统计资料,可以确定其标准值。而其他偶然作用无法通过概率的方法确定其标准值,因此,两者的设计表达式是不同的。因而在原有三种设计状况的基础上,增加了地震设计状况。

3.1.5 在重复车辆荷载、风等交变荷载的作用下,公路桥梁钢结构可能会产生疲劳裂纹,疲劳裂纹不断扩展,将影响钢结构的使用,甚至导致断裂破坏。近几十年来,钢结构在我国的公路桥梁建设中得到了广泛应用,实践中发现钢结构的疲劳问题比较突出。疲劳已成为影响公路桥梁钢结构安全和耐久的主要因素之一。在相关的钢结构设计规范中,对抗疲劳设计均有具体的规定,但原规范中没有抗疲劳设计的要求。因此,本次修订增加了公路桥梁钢结构部分应根据需要进行抗疲劳设计的要求。

3.1.6 2010年,为了加强公路桥梁和隧道工程安全管理,增强安全风险意识,优化工程建设方案,提高工程建设和运营安全性,交通运输部发布了《关于在初步设计阶段实行公路桥梁和隧道工程安全风险评估制度的通知》(交公路发[2010]175号),桥梁和隧道设计阶段风险评估工作开始正式实施。

3.1.8 养护是公路桥涵安全性和耐久性的重要保障。实践发现,在公路桥涵设计中,存在对桥梁结构未来养护需求估计不足的情况。主要表现在某些桥梁构件难以到达,例如缆索承重体系桥梁的梁底、变高度箱梁的根部区域等;某些桥梁构件难以检查,例如悬索桥主缆底部、埋置于混凝土中的拉索锚头、桥塔外表面等。不可到达、不可检查导致了桥梁部分病害的不可预知,造成了安全隐患。因此,本次修订增加了可到达、可检查的设计要求。
    公路桥涵结构中,可更换构件的设计使用年限低于桥涵主体结构的设计使用年限,在设计使用年限内需要进行维修和更换,比较典型的构件包括斜拉索、吊杆、伸缩装置、支座等。在桥梁设计中,应考虑未来维修、更换的需要。因此,本次修汀增加了可维修、可更换的设计要求。