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PICS91.040.10P33备案号：25333-2009江苏省地方标准DB32DB32/T1367—2009千米级斜拉桥设计指南DesignGuidelinesforKilometer-MagnitudeCable-stayedBridges2009-06-10发布2009-07-10实施江苏省质量技术监督局发布DB32/T1367-2009I目次1范围....................................................................12规范性引用文件..........................................................13术语和定义..............................................................14符号及代号..............................................................25设计理论、方法与过程....................................................36设计作用...............................................................107桥梁总体设计...........................................................178结构细节设计...........................................................249结构静力计算分析.......................................................3310结构抗震设计...........................................................4011结构抗风设计...........................................................4612结构防抗船撞设计.......................................................6013极端作用的概率评估.....................................................7114施工控制...............................................................76附录A......................................................................79DB32/T1367-2009II前言本指南主要针对千米级斜拉桥设计制定。本指南按GB/T1.1-2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编定规则》编制。本指南由中交公路规划设计院有限公司提出。本规程由中交公路规划设计院有限公司、同济大学、江苏省苏通大桥建设指挥部（江苏苏通大桥有限责任公司）、东南大学、江苏省交通规划设计院有限公司、上海船舶运输科学研究所、河海大学、交通部公路科学研究院起草。本指南由中交公路规划设计院有限公司负责解释。本指南主要起草人：张喜刚、陈艾荣、吴寿昌、裴岷山、袁洪、袁万诚、刘玉擎、龚维明、张启伟、刘高、阮欣、马如进、朱斌、赵君黎、金允龙、石雪飞、戴捷、吴宏波、冯良平、叶爱君、王达磊、张克、冯清海、张雄文、李国强、楼国彪、童小东、穆保岗、程晔DB32/T1367-20091千米级斜拉桥设计指南1范围本指南规定了千米级斜拉桥设计的术语和定义、设计理论、方法与过程、设计作用、桥梁总体设计、结构细节设计、结构静力计算分析、施工控制、结构抗震设计、结构抗风设计、结构防抗船撞设计、极端作用的概率评估。本设计指南可供千米级斜拉桥设计参考使用。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB50139-2004内河通航标准GB/T50283-1999公路工程结构可靠度设计统一标准JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG/TD60-01-2004公路桥梁抗风设计规范JTG/TB02-01-2008公路桥梁抗震设计细则JTJ311-1997通航海轮桥梁通航标准3术语和定义以下术语和定义适用于本规程。3.1桥梁寿命周期Bridgelife-cycle桥梁从规划、设计、施工、管养，直至拆除的过程。3.2桥梁实际使用寿命Bridgeservicelife桥梁建成后，在预定的使用与维修条件下，所有性能均能满足设计要求的实际年限。3.3桥梁构件实际使用寿命Bridgeelementservicelife桥梁建成后，在预定的使用与维修条件下，桥梁构件的性能均能满足设计要求的实际年限。3.4桥梁设计使用寿命BridgedesignlifeDB32/T1367-20092设计人员根据桥梁设计需求综合确定的桥梁目标使用年限。3.5桥梁构件设计使用寿命Bridgeelementdesignlife设计人员根据桥梁设计需求及构件特点确定的桥梁构件目标使用年限。3.6性能Performance在特定输入作用下结构呈现出不同级别的状态。3.7性能设计Performancedesign验证性能状态对预期功能的满足过程。3.8极限状态Limitstate结构或结构的一部分超过某种特定状态就不满足某一设计预期的性能要求，此特定状态称为该性能需求的极限状态。4符号及代号η：阻尼修正系数；ζ：阻尼比；Ub：基本风速；Ug：静阵风速；GV:静阵风速系数；[UCrf]:颤振检验风速；[UCrg]:驰振检验风速；[UCrs]：静风失稳检验风速；St：Strouhal数；Sc：Scruton数；m：斜拉索单位质量；ρ：空气密度；CL：升力系数；F：预期的桥梁年毁坏次数，包括桥墩和桥跨结构的损坏；Ni：为每年桥下通过的某一等级（i）的船舶数量；Pc,i-：偏航概率；PG,i,k：几何概率；PF,i,k：撞损概率，船（i类）单次撞击桥梁结构（k）倒塌的概率；Cw：附连水质量系数；DB32/T1367-20093M：排水量；V：撞击速度。5设计理论、方法与过程5.1一般原则千米级斜拉桥设计应基于寿命周期设计理论，采用基于性能的设计方法。注：寿命周期设计理论是近几年快速发展的结构设计理论，其主导思想是从结构整个寿命周期着眼，全面考虑设计需求、系统优化设计参数，从而实现在整个寿命周期内的最适宜设计。千米级斜拉桥设计寿命均应在百年以上，引入寿命周期设计可以直接和间接创造重大的社会和经济价值。基于性能的设计方法是未来新一代设计规范的发展方向。和以往规范形成显著区别的的是：性能设计方法通过对性能指标满足结构个性设计要求，通过设计过程和要求的控制实现设计意图。性能设计方法有利于实现千米级斜拉桥的特殊设计要求，并有利于最新的研究成果迅速应用到设计过程中去。考虑与现有规范的衔接，对于不确定性较低的荷载或作用过程，可以仍基于极限状态设计方法进行设计；在性能验证的过程中也可以采用现有的极限状态表达形式。5.2桥梁寿命周期的设计桥梁寿命周期设计是通过统筹结构规划、设计、建设、运营、管理和养护以及拆除等寿命周期内各种活动，以满足桥梁结构寿命周期需求，并实现总体性能最优的设计过程。注：二十世纪九十年代后期，欧美等发达国家二战结束后修建的大量基础设施在使用了四十余年后逐渐进入了养护维修高峰期。除了数额惊人的维护经费让政府难以负担以外，养护维修工作对交通正常运营造成的影响，更是造成了巨额间接损失，也使管理部门承担了巨大的舆论压力。这一问题迅速引起了桥梁工程领域的重视并开展了研究工作，寿命周期分析方法在国际上逐步发展起来。在2000年左右，在芬兰的Sarja、美国的Frangopol等一批国际知名专家的推动下，Life-cycleanalysis相关研究迅速发展，可靠性分析（可靠度方法）、材料和结构的耐久性等，工程领域长期关注的研究课题都迅速融合到这一主题中。一批关于桥梁管理、养护优化的论文和研究报告相继发表。受到国际上有关全寿命研究的启发，桥梁工程全寿命的概念迅速也在国内工程界得到重视。国内已经开展了有关寿命周期设计方法的研究，并形成了初步成果。5.2.1寿命周期设计需求设计需求可概括为文化、使用、成本、生态等四个方面。寿命周期设计需要对整个寿命过程、不同结构和使用状态条件下的需求进行系统考虑和统筹安排。DB32/T1367-20094注：根据JTGD60-2004，我国公路桥梁设计的基本原则是：技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理。从寿命周期设计方法的角度，这些基本原则都应包含在设计要求内。但从寿命周期的角度考虑，仍可以继续补充和完善。也有学者尝试在上述原则的基础上，将可持续发展的要求补充进来。本指南中在芬兰学者Sarja提出的建筑结构寿命周期设计总体需求的基础上，扩展得到了如上表述的桥梁寿命周期设计的总体要求。应该注意到，这些设计需求在寿命过程中可能变化；同时桥梁结构状态和使用条件也可能发生变化，使得需求与桥梁能力的满足关系发生变化。寿命周期设计的关键进展是将将这种关系视为动态过程，而不是静态的指标。5.2.2寿命周期设计过程桥梁寿命周期设计可划分为桥梁和构件寿命给定、造型设计、性能设计、生态设计和管养设计等基本设计过程；成本分析和风险评估是在各个设计过程中均可使用的决策方法。各设计过程之间相互联系、相互影响，最终方案需在多次分析、比较和优化后确定。注：桥梁寿命周期设计的基本过程可以用图3.1表示。寿命给定造型设计性能设计生态设计管养设计成本分析风险评估图3.1桥梁寿命周期设计过程桥梁寿命周期设计是对基本设计需求进行细化为具体指标、构思设计方案，并对各种需求的满足程度进行检验的过程，具体的工作内容包括寿命给定、造型设计、性能设计、生态设计和管养设计等。寿命周期设计过程将设计考虑的时间范畴延长，并大大拓展了设计内容；因此设计方案的不确定性和可选择性显著增加。为了适应这一变化，设计规范的总体形式，也应尝试由过去的条文和指标验算型规范向基于性能要求的过程与内容指导型规范过渡。本指南将基于这一基本认识，以明确DB32/T1367-20095各个设计过程的设计内容与要求、主要实施步骤为主。寿命周期设计的核心思想是在实施具体的工程措施之前，将后续寿命周期中可能出现的各种问题和工程内容进行系统规划和全盘考虑，并以达到预期目标的最优为目标。如何考虑和界定寿命周期各个阶段可能出现的问题、如何定义预期目标及其衡量指标体系、如何协调不同目标之间的矛盾、如何描述寿命周期中性能指标（及）需求的变化过程，以及考虑寿命期内可能的不确定性等一系列问题构成了桥梁寿命周期理论研究的范围。寿命周期设计中，桥梁整体和构件的设计使用寿命是整个设计过程开展的基础和重要的设计参数，应在设计文件中明确。应在设计过程中综合考虑，并合理确定。寿命给定设计过程的主要工作内容是明确桥梁和构件的设计使用寿命。给定结构寿命是寿命周期设计与传统设计的最为重要的区别。虽然在传统设计规范中也有对结构的使用时间的规定，但在具体的条文中和设计要求中几乎没有直接反应针对使用寿命的特殊要求。在寿命周期的设计过程中，给定的结构寿命将是后续设计内容的起点，是最为重要的设计参数之一。造型设计是满足文化需求的重要设计过程。造型设计应在对自然环境、人文景观、风俗传统等文化需求进行综合分析的基础上，确定桥梁基本结构形式，构件的基本形状、比例搭配，以及色彩协调等设计内容。造型设计是满足文化需求的主要手