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本文针对我国钢-混凝土组合桥梁设计规范《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》(JTG/TD64-01-2015)和 《钢-混凝土组合桥梁设计规范》(GB 50917-2013)、美国公路桥梁设计规范《AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, 8th》以及欧洲钢与混凝土组合结构设计规范《Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures》进行了较为全面的对比、分析和研究。结合钢-混凝土组合梁桥的特点,主要开展了以下六个方面的对比工作:
1)中美欧桥规关于设计准则和极限状态分类的对比。对比中美欧桥规的基本设计准则以及极限状态的划分,并对中美欧桥规的桥梁设计基准期、设计安全等级以及可靠度指标和目标可靠度进行比较。
2)中美欧桥规关于材料特性的对比。针对钢-混凝土组合桥梁的常用材料:混凝土、钢材、普通钢筋和预应力钢筋,对比中美欧桥规的材料标号、材料强度、设计取值和物理性能指标。
3)中美欧桥规关于设计荷载及其作用效应组合的对比。对比分析中美欧桥规在组合梁桥设计时需要考虑的荷载分类、作用效应组合、汽车荷载(包括荷载模式、疲劳荷载、横向分布系数等)、温度梯度等相关规定。
4 )中美欧桥规关于承载能力极限状态对比分析。对比分析中美欧桥规对组合梁桥承载能力极限状态的有关规定,具体包括:承载能力极限状态设计表达式、组合梁翼缘有效宽度、截面分类、抗弯承载力、抗剪承载力、侧扭稳定性以及连接件设计。
5)中美欧桥规关于正常使用极限状态对比分析。对比分析中美欧桥规对组合梁桥正常使用极限状态的有关规定,具体包括:正常使用极限状态设计表达式、应力计算规定及应力限值、挠度计算方法及挠度限值、抗裂性验算及开裂控制方法。
6)工程实例计算及富余度对比分析。结合工程实例,分别按中美欧桥规建立钢-混凝土组合简支梁桥和钢-混凝土组合连续梁桥的Midas Civil有限元模型,分析其荷载效应、抗弯承载力、抗剪承载力以及正常使用极限状态的相关规定,并对中美欧桥规的抗弯富余度、抗剪富余度以及变形富余度进行对比分析。
1)中美欧桥规关于设计准则和极限状态分类的对比。对比中美欧桥规的基本设计准则以及极限状态的划分,并对中美欧桥规的桥梁设计基准期、设计安全等级以及可靠度指标和目标可靠度进行比较。
2)中美欧桥规关于材料特性的对比。针对钢-混凝土组合桥梁的常用材料:混凝土、钢材、普通钢筋和预应力钢筋,对比中美欧桥规的材料标号、材料强度、设计取值和物理性能指标。
3)中美欧桥规关于设计荷载及其作用效应组合的对比。对比分析中美欧桥规在组合梁桥设计时需要考虑的荷载分类、作用效应组合、汽车荷载(包括荷载模式、疲劳荷载、横向分布系数等)、温度梯度等相关规定。
4 )中美欧桥规关于承载能力极限状态对比分析。对比分析中美欧桥规对组合梁桥承载能力极限状态的有关规定,具体包括:承载能力极限状态设计表达式、组合梁翼缘有效宽度、截面分类、抗弯承载力、抗剪承载力、侧扭稳定性以及连接件设计。
5)中美欧桥规关于正常使用极限状态对比分析。对比分析中美欧桥规对组合梁桥正常使用极限状态的有关规定,具体包括:正常使用极限状态设计表达式、应力计算规定及应力限值、挠度计算方法及挠度限值、抗裂性验算及开裂控制方法。
6)工程实例计算及富余度对比分析。结合工程实例,分别按中美欧桥规建立钢-混凝土组合简支梁桥和钢-混凝土组合连续梁桥的Midas Civil有限元模型,分析其荷载效应、抗弯承载力、抗剪承载力以及正常使用极限状态的相关规定,并对中美欧桥规的抗弯富余度、抗剪富余度以及变形富余度进行对比分析。