公路斜拉橋設計細則存在的問題？

01-28

新版的《公路斜拉橋設計細則》中鋼結構部分（如斜拉索、鋼樑）按容許應力法進行設計，而荷載組合及混凝土部分（如混凝土塔、梁）則按基於極限狀態的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範(JTG D62-2004)》進行設計。這樣的做法是否合適？若不合適，存在什麼樣的缺陷或矛盾？如何消除這些缺陷或矛盾？
目前我只想到兩點：
1)標準不統一，可能出現預期以外的破壞模式。容許應力法是基於彈性提出的，即梁式結構最外緣處達到容許應力就認為開始破壞。極限狀態設計法是基於塑性提出，可以適度考慮截面有一定的塑性發展；

2)驗算方法不統一，容許應力法未考慮聯合概率分布，極限狀態設計法考慮了聯合概率分布；
3)鋼混結合部分驗算方法不確定。
請各位老師指教。

謝邀

對於這個問題，有幾個可能需要討論的。

1、有容許應力是否就是容許應力法設計？斜拉橋的鋼結構部分是否可以稱為是容許應力法設計？

極限狀態法比許用應力法優越在什麼地方？極限狀態法是怎麼考慮材料的不均勻性的？

我的理解：容許應力只是一個名詞，並不能因為設計限制值叫了容許應力，就稱為採用了容許應力法。如果這樣，我們將混凝土規範里的混凝土強度設計值改名叫做混凝土強度容許應力，是不是就變成了容許應力法了。顯然不是這樣的。

是極限狀態法還是容許應力法，主要的區別在於設計理念是基於可靠度的理念還是基於安全係數的理念。設計公式是否進行了可靠度校準。

從這點來說，斜拉橋的設計規程首先是在《公路工程結構可靠度設計統一標準》的大框架下的。無論是混凝土部分還是鋼結構部分，理論上說是要滿足《公路工程結構可靠度設計統一標準》的。

同時，無論是鋼結構還是混凝土規範，在計算荷載效應時都是採用《公路橋涵通用設計規範》，也採用了其中的荷載組合分項係數，這是按照極限狀態法設計的。

2、鋼結構為何不採用塑性設計？

鋼結構採用塑性設計的其實也有，但是在規範中應力水平都不會到塑性情況。

這並不是因為採用了容許應力法才進行彈性設計，也不是說如果採用極限狀態法就要進行塑性設計。

而是看，構件（無論是混凝土還是鋼結構）在使用過程中，是否會進入塑性狀態。

如果對於鋼結構的設計有一定的了解，我們會發現，實際上鋼結構控制設計的更多的時候是疲勞，是穩定，是構造細節，而非單單是強度問題。

控制鋼結構構件的應力水平，很多時候是為了滿足穩定與疲勞的要求，而不是因為強度的要求。

在鋼結構進入所謂強度塑性前，很可能已經出現了穩定與疲勞問題了。

規範沒有跟上時代的步伐

單塔雙索斜拉橋，主橋鋼混疊合梁，預製砼板橋面，橋體兩側邊主梁，中拉橫樑，沿路中橫樑間設小縱梁，鋼樑均為工字型截面。梁梁連接原設計除上翼緣為焊接，其他部位基本為高強螺栓連接。考慮長江二號橋、漢江四號橋出現過行車橋振導致螺栓掉落及造價節約，腹板及下翼緣連接栓接是否可以改為焊接。請簡述其原因…急等

問題在於新版、基於可靠度理論的《公路鋼橋設計規範》難產，數年來遲遲不能發布。80年代老版本的、基於容許應力法的《公路鋼橋設計規範》依然在有效期內。而針對斜拉橋的設計細則一旦涉及到鋼結構部分，就必須與現行老《鋼橋》規範兼容，導致了混凝土部分和鋼結構部分概念不統一，鋼混結合部分就更是一筆糊塗賬了。

至於鋼結構進入塑性，我認為有兩種情況，一種是正常使用荷載作用下，鋼結構局部進入塑性，這個規範概念上是允許的，不然有限元計算選擇梁單元、板單元就不能接受，必須選擇實體單元把所有局部計算清楚，對荷載的定義也會複雜的多。另一種是偶然荷載作用下，主要是地震，也包括船撞等，結構進入塑性後要滿足大震不倒中震可修小鎮不壞，這種塑性計算是必須的。至於題主提到的，梁的外邊緣進入塑性，這樣就是默認了用梁單元計算，在正常使用荷載作用下，這樣是不能接受的，邊緣進入塑性就意味著出現不可恢復的變形，然後伴隨著塑性區的發展，然後梁單元假設就不再成立了，這是一個很複雜的問題，但是規範是不會允許他出現的。