城市桥梁设计规范 CJJ11-2011(2019年版)
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3 基本规定

3.0.1 桥梁设计应符合城乡规划的要求。应根据道路功能、等级、通行能力及防洪抗灾要求,结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合设计。因技术经济上的原因需分期实施时,应保留远期发展余地。
3.0.2 桥梁按其多孔跨径总长或单孔跨径的长度,可分为特大桥、大桥、中桥和小桥等四类,桥梁分类应符合表3.0.2的规定。
表3.0.2 桥梁按总长或跨径分类
分类
    注:1 单孔跨径系指标准跨径。梁式桥、板式桥以两桥墩中线之间桥中心线长度或桥墩中线与桥台台背前缘线之间桥中心线长度为标准跨径;拱式桥以净跨径为标准跨径。
           2 梁式桥、板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长;拱式桥为两岸桥台起拱线间的距离;其他形式的桥梁为桥面系的行车道长度。
3.0.3 城市桥梁设计宜采用百年一遇的洪水频率,对特别重要的桥梁可提高到三百年一遇。
    城市中防洪标准较低的地区,当按百年一遇或三百年一遇的洪水频率设计,导致桥面高程较高而引起困难时,可按相交河道或排洪沟渠的规划洪水频率设计,但应确保桥梁结构在百年一遇或三百年一遇洪水频率下的安全。
3.0.4 桥梁孔径应按批准的城乡规划中的河道及(或)航道整治规划,结合现状布设。当无规划时,应根据现状按设计洪水流量满足泄洪要求和通航要求布置。不宜过大改变水流的天然状态。
    设计洪水流量可按国家现行标准的规定进行分析、计算。
3.0.5 桥梁的桥下净空应符合下列规定:
    1 通航河流的桥下净空应按批准的城乡规划的航道等级确定。通航海轮桥梁的通航水位和桥下净空应符合现行行业标准《通航海轮桥梁通航标准》JTJ 311的规定。通航内河轮船桥梁的通航水位和桥下净空应符合现行国家标准《内河通航标准》GB 50139的规定,并应充分考虑河床演变和不同通航水位航迹线的变化。
    2 不通航河流的桥下净空应根据计算水位或最高流冰面加安全高度确定。
    当河流有形成流冰阻塞的危险或有漂浮物通过时,应按实际调查的数据,在计算水位的基础上,结合当地具体情况酌留一定富余量,作为确定桥下净空的依据。对淤积的河流,桥下净空应适当增加。
    在不通航或无流放木筏河流上及通航河流的不通航桥孔内,桥下净空不应小于表3.0.5的规定。
表3.0.5 非通航河流桥下最小净空表
空表
    3 无铰拱的拱脚被设计洪水淹没时,水位不宜超过拱圈高度的2/3,且拱顶底面至计算水位的净高不得小于1.0m。
    4 在不通航和无流筏的水库区域内,梁底面或拱顶底面离开水面的高度不应小于计算浪高的0.75倍加0.25m。
    5 跨越道路或公路的城市跨线桥梁,桥下净空应分别符合现行行业标准《城市道路设计规范》CJJ 37、《公路工程技术标准》JTG B01的建筑限界规定。跨越城市轨道交通或铁路的桥梁,桥下净空应分别符合现行国家标准《地铁设计规范》GB 50157和《标准轨距铁路建筑限界》GB 146.2的规定。
    桥梁墩位布置同时应满足桥下道路或铁路的行车视距和前方交通信息识别的要求,并应按相关规范的规定要求,避开既有的地下构筑物和地下管线。
    6 对桥下净空有特殊要求的航道或路段,桥下净空尺度应作专题研究、论证。
3.0.6 桥梁建筑应符合城乡规划的要求。桥梁建筑重点应放在总体布置和主体结构上,结构受力应合理,总体布置应舒展、造型美观,且应与周围环境和景观协调。
3.0.7 桥梁应根据城乡规划、城市环境、市容特点,进行绿化、美化市容和保护环境设计。对特大型和大型桥梁、高架道路桥、大型立交桥梁在工程建设前期应作环境影响评价,工程设计中应作相应的环境保护设计。
3.0.8 桥梁结构的设计基准期应为100年。
3.0.9 桥梁结构的设计使用年限应按表3.0.9的规定采用。
表3.0.9 桥梁结构的设计使用年限
年限
    注:对有特殊要求结构的设计使用年限,可在上述规定基础上经技术经济论证后予以调整。
3.0.10 桥梁结构应满足下列功能要求:
    1 在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用;
    2 在正常使用时,具有良好的工作性能;
    3 在正常维护下,具有足够的耐久性能;
    4 在设计规定的偶然事件发生时和发生后,能保持必需的整体稳定性。
3.0.11 桥梁结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计,并应同时满足构造和工艺方面的要求。
3.0.12 根据桥梁结构在施工和使用中的环境条件和影响,应按下列四种状况进行设计:
    1 持久状况:在桥梁使用过程中一定出现,且持续期很长的设计状况。
    2 短暂状况:在桥梁施工和使用过程中出现概率较大而持续期较短的状况。
    3 偶然状况:在桥梁使用过程中出现概率很小,且持续期极短的状况。
    4 地震状况:在桥梁使用过程中可能经历地震作用的状况。
3.0.13 桥梁结构或其构件,对本规范第3.0.12条所述四种设计状况,应分别进行下述极限状态设计:
    1 持久状况应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。
    2 短暂状况应进行承载能力极限状态设计,可根据需要进行正常使用极限状态设计。
    3 偶然状况应进行承载能力极限状态设计。
    4 地震状况应进行承载能力极限状态设计。
    当进行承载能力极限状态设计时,应采用作用效应的基本组合和作用效应的偶然组合;当按正常使用极限状态设计时,应采用作用效应的标准组合、作用短期效应组合(频遇组合)和作用长期效应组合(准永久组合)。
3.0.14 当桥梁按持久状况承载能力极限状态设计时,根据结构的重要性、结构破坏可能产生后果的严重性,应采用不低于表3.0.14规定的设计安全等级。
表3.0.14 桥梁设计安全等级
等级
    注:1 表中所列特大、大、中桥等系按本规范表3.0.2中单孔跨径确定,对多跨不等跨桥梁,以其中最大跨径为准;冠以“重要”的小桥、挡土墙系指城市快速路、主干路及交通特别繁忙的城市次干路上的桥梁、挡土墙。
           2 对有特殊要求的桥梁,其设计安全等级可根据具体情况另行确定。
3.0.15 桥梁结构构件的设计应符合国家现行有关标准的规定。地下通道结构的设计应符合本规范第8.3节的有关规定。
3.0.16 桥梁结构应符合下列规定:
    1 构件在制造、运输、安装和使用过程中,应具有规定的强度、刚度、稳定性和耐久性;
    2 构件应减小由附加力、局部力和偏心力引起的应力;
    3 结构或构件应根据其所处的环境条件进行耐久性设计;采用的材料及其技术性能应符合相关标准的规定;
    4 选用的形式应便于制造、施工和养护;
    5 桥梁应进行抗震设计。抗震设计应按国家现行标准《中国地震动参数区划图》GB 18306和《城市桥梁抗震设计规范》CJJ 166的规定执行。对已编制地震小区划的城市,应按行政主管部门批准的地震动参数进行抗震设计;
    6 当受到城市区域条件限制,需建斜桥、弯桥、坡桥时,应根据其具体特点,作为特殊桥梁进行设计;
    7 桥梁基础沉降量应符合现行行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63的规定;对外部为超静定体系的桥梁,应控制引起桥梁上部结构附加内力的基础不均匀沉降量,宜在结构设计中预留调节基础不均匀沉降的构造装置或空间;
    8 桥梁防撞护栏及人行道栏杆应具有足够的强度,并应与桥梁主体结构可靠连接。防撞护栏的选用应按本规范第6.0.7条和第10.0.8条执行。各级别防撞护栏的技术要求应按国家现行标准《城市道路交通设施设计规范》GB 50688、《公路交通安全设施设计规范》JTG D81执行。
3.0.17 对位于城市快速路、主干路、次干路上的多孔梁(板)桥,宜采用整体连续结构,也可采用连续桥面简支结构。
    设计应保证桥梁在使用期间运行通畅,养护维修方便。
3.0.18 桥梁应根据所在道路等级、使用功能、工程规模和不同的桥型结构设置照明、交通信号标志、航运信号标志、航空障碍标志、防雷接地装置以及桥面防水、排水、检修、护栏等附属和安全设施。
3.0.19 桥上或地下通道内的管线敷设应符合下列规定:
    1 不得在桥上敷设污水管、压力大于0.4MPa的燃气管和其他可燃、有毒或腐蚀性的液、气体管。条件许可时,在桥上敷设的电信电缆、热力管、给水管、电压不高于10kV配电电缆、压力不大于0.4MPa燃气管必须采取有效的安全防护措施。
    2 严禁在地下通道内敷设电压高于10kV配电电缆、燃气管及其他可燃、有毒或腐蚀性液、气体管。
3.0.20 对特大桥和重要大桥竣工后应进行荷载试验,并应保留作为运行期间监测系统所需要的测点和参数。
3.0.21 桥梁设计必须严格实施质量管理和质量控制,设计文件的组成应符合有关文件编制的规定,对涉及工程质量的构造设计、材料性能和结构耐久性及需特别指明的制作或施工工艺、桥梁运行条件、养护维修等应提出相应的要求。
 
条文说明

3.0.1 桥梁尤其是大型桥梁是城市交通中重要构筑物。应根据城乡规划、道路功能、等级、通行能力及抗洪、抗灾要求结合地形、河流水文、河床地质、通航要求、河堤防洪、环境影响等条件进行综合考虑。本条特别强调桥梁设计应按城乡规划要求、交通量预测,考虑远期交通量增长需求。在远期要求与近期现状发生较大矛盾时(如拆迁量过大等),或目前按规划要求建设有很大困难时(如工程规模大,一时难以实现等),则可按近期的交通量要求进行设计,但仍应在设计中保留远期发展的可能性,以使桥梁能长期充分地发挥它的作用。
3.0.2 本条与《公路桥涵设计通用规范》JTG D60中的桥梁分类标准相同。单孔跨径反映技术复杂程度,跨径总长反映建设规模。除跨河桥梁外,城市跨线桥、立交桥、高架桥均应按此分类。
3.0.3 考虑到城市桥梁安全对确保城市交通的重要性,本规范特别规定不论特大、大、中、小桥设计洪水频率一般均采用百年一遇,条文中的特别重要桥梁主要是指位于城市快速路、主干路上的特大桥。
    城市中有时会遇到建桥地区的总体防洪标准低于一百年一遇的洪水频率,若仍按此高洪水频率设计,桥面高程可能高出原地面很多,会引起布置上的困难,诸如拆迁过多,接坡太长或太陡,工程造价增加许多,甚至还会遇上两岸道路受淹,交通停顿,而桥梁高耸,此时可按当地规划防洪标准来确定梁底设计标高及桥面高程。而从桥梁结构的安全考虑,结构设计中如墩、台基础埋置深度,孔径的大小(满足泄洪要求),洪水时结构稳定等,仍需按本规范规定的洪水频率进行计算。
3.0.4 桥梁孔径布设,既要根据河道(泄洪、航运)规划,又要考虑桥位上、下游已建或拟建桥梁、水工建筑物及堤岸的状况。设计桥梁孔径时,过大改变河流水流的天然状态,将会给桥梁本身,甚至桥位附近地区造成严重后果。压缩孔径、缩短桥长、较大压缩过洪断面、提高流速的做法并不可取。根据各类桥梁的大量实际经验,这样做将会大大增加桥下冲刷,对桥梁基础不利。由于水文计算有一定的偶然性,一旦估计不足,在洪水到来时,会使桥梁基础面临危险境地,这在过去的建桥实践中是不乏先例的。
3.0.5 本条所规定的桥梁桥下净空,除跨越城市道路和轨道交通的桥下净空外其余均与现行《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的规定一致。对于桥下净空有特殊要求的航道或路段,桥下净空尺度应作专题研究、论证。计算水位根据设计水位,同时考虑壅水、浪高等因素确定。
3.0.6《城市道路设计规范》CJJ 37中对桥梁景观设计作了原则性规定,而本条强调桥梁建筑重点,应放在总体布置和主体结构上,主体结构设计应首先考虑桥梁受力合理,不应采用造型怪异、受力不合理、施工复杂、工程量大、造价昂贵的结构形式,亦不宜在主体结构之外过多增加装饰。
3.0.7 随着社会进步、经济发展和人民生活质量的不断提高,人们越来越重视对自然生态环境的保护。桥梁应根据城乡规划中所确定的保护和改善环境的目标和任务,结合城市环境的现状、市容特点,进行绿化、美化市容和保护环境设计。对于特大型、大型桥梁、高架道路桥梁和大型立交桥梁,在工程建设前期应对大气环境质量、交通噪声、振动环境质量、日照环境质量等作出评价,在工程设计中应根据环境评价的结论和建议进行环保设计。
3.0.8 以可靠性理论为基础的极限状态设计都需有一个确定的设计基准期。设计基准期是指结构可靠性分析时,为确定可变作用及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数,也就是可靠度定义中的“规定时间”。公路桥梁的设计基准期取为100年是根据我国公路桥梁使用的现状和以往的设计经验确定的,根据《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T 50283-1999公路桥梁的车辆荷载统计参数都是按100年确定的,而未考虑材料性能随时间的变化。当设计基准期定为100年时,荷载效应最大值分布的0.95分位值接近于原《公路桥涵设计通用规范》JTJ 021-89规定的汽车荷载标准值。设计基准期不完全等同于使用年限,当结构的使用年限超过设计基准期后,并不等于结构丧失功能或报废,只表明结构的失效概率(指结构不能完成预定功能的概率)可能会比设计时的预期值增大。
    本规范规定桥梁设计基准期为100年,符合《城市道路设计规范》CJJ 37中关于桥梁的设计基准期要求,同时也是为了与公路桥梁保持一致,但需对原《城市桥梁设计荷载标准》CJJ 77-98进行适当调整。
3.0.9 设计使用年限是设计规定的一个时期,在这一规定时期内结构只需进行正常维护(包括必要的检测、养护、维修等)而不需要进行大修就能按预期目的使用,完成预定功能,即桥梁主体结构在正常设计、正常施工、正常使用、正常维护下达到的使用年限。根据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153附录A.3.3条文,对于桥梁结构使用年限应按本规范表3.0.9的规定采用。
3.0.10 本条为桥梁结构必须满足的四项功能,其中第1、第4两项是结构的安全性要求,第2项是结构的适用性要求,第3项是结构的耐久性要求,安全性、适用性、耐久性三者可概括为桥梁结构可靠性的要求。
    足够的耐久性能系指桥梁在规定的工作环境中,在预定时间内,其材料性能的恶化不致导致桥梁结构出现不可接受的失效概率。从工程概念上说,足够的耐久性能就是指正常维护条件下桥梁结构能够正常使用到规定的期限。
    整体稳定性,系指在偶然事件发生时和发生后桥梁结构仅产生局部的损坏而不致发生连续或整体倒塌。

3.0.11 承载能力极限状态关系到结构的破坏和安全问题,体现了桥梁结构的安全性。桥梁结构或结构构件出现下列状态之一时,应认为超过承载能力极限状态:
    1 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、滑移等);
    2 结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏),或因过度变形而不适于继续承载;
    3 结构转变为机动体系
    4 结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。
    正常使用极限状态仅涉及结构的工作条件和性能,体现了桥梁结构的适用性和耐久性。当结构或结构构件出现下列状态之一时,应认为超过了正常使用极限状态:
    1 影响正常使用或外观的变形;
    2 影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);
    3 影响正常使用的振动;
    4 影响正常使用的其他特定状态。 
    显然,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有关规范规定的两类极限状态设计要求,才能使所设计的桥梁结构满足本规范第3.0.10条规定的功能要求。
3.0.12、3.0.13 第3.0.12条中“环境”一词含义是广义的,包括桥梁在施工和使用过程中所受的各种作用。
    持久状况是指桥梁使用阶段适用于结构使用时的正常情况。这个阶段要对桥梁的所有预定功能进行设计,即必须进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算。
    短暂状况所对应的是桥梁施工阶段及使用期间维修养护适用于结构出现的临时情况。与使用阶段相比施工阶段及维修养护的持续时间较短,桥梁结构体系,所承受的各种荷载亦与使用阶段不同,设计要根据具体情况而定。短暂状况除需进行承载能力极限状态计算外亦可根据需要进行正常使用极限状态计算。
    偶然状况是指桥梁可能遇到的偶发事件如车、船撞击等状况,适用于结构出现的异常情况。
    地震状况可视为一种特殊的偶然状况,但与撞击等偶然状况相比,地震在设计方法等方面存在一定特殊性。因此,参照现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的规定,在原有的三种设计状况基础上,增加了地震状况。
3.0.14 与公路桥梁相同,进行持久状况承载能力极限状态设计时,桥梁亦应按其重要性,破坏后果划分为三个设计安全等级。根据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008附录A.3.1条文,表3.0.14列出了不同安全等级所对应的桥梁类型。设计工程师也可根据桥梁的具体情况与业主商定,但不能低于表列等级。
3.0.16 对桥梁结构设计提出总的要求
    桥梁结构设计除按本规范第3.0.10条规定满足强度、刚度、稳定性和耐久性要求外,还应考虑如何方便制造、简化施工、提供必要的养护条件以及在运输、安装、使用的过程中防止构件产生过大的变形或开裂。
    对于钢结构应注意焊接时所产生的附加应力,预应力混凝土构件应注意锚固处的局部应力,当轴向力偏离构件轴线时还应考虑偏心力引起的附加弯矩等等,鉴此本条提出:“构件应减小由附加力、局部力和偏心力引起的应力。”
    桥梁结构的耐久性设计,可按国家现行标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476和《公路工程混凝土结构防腐技术规范》JTG/TB 07-01的规定进行。
    地震作用计算及结构的抗震设计可按现行行业标准《城市桥梁抗震设计规范》CJJ 166的规定进行。
    斜桥、弯桥、坡桥的设计注意事项详见本规范第8.2.1条~第8.2.3条的条文及条文说明。
    近年来,城市桥梁中发生数起车辆坠桥、对向车辆撞击等惨烈事故,造成严重的生命财产损失。2018年底,通过对全国14个城市的桥梁安全防护措施进行了调研,发现部分桥梁未根据设计车速、临空高度、跨越条件等设置合理的防护措施,仍存在路缘石高度较低、防撞栏杆等级不足、公路改市政道路后配套防护措施不完善、中央分隔栏缺失等问题,存在安全隐患。本次局部修订将护栏的设置要求列人基本规定,同时对桥梁护栏设计提出了根据道路等级、设计车速、地理环境因素等条件进行分级设置的要求,以降低相关事故风险。
3.0.17 位于快速路、主干路、次干路上的多孔梁(板)桥,采用整体连续结构和连续桥面简支结构,可以少设伸缩缝,改善行车条件,增加行车舒适度。但在设计中宜优先考虑采用整体连续结构(见本规范第9.3.1条条文说明)。
    本规范第3.0.9条规定了桥梁的设计使用年限,条文说明中已指出:“设计使用年限是设计规定的一个时期,在这一规定时期结构只需进行正常维护(包括必要的检测、养护、维修等)而不需要进行大修就能按预定目的使用,完成预定功能。”而桥梁结构本身的工作条件和环境比较差,鉴此在规定的设计使用年限内,为保证结构具有良好的工作状态,不管建桥采用何种材料,经常的养护维修是非常重要的和必需的,本条强调设计应充分考虑便于养护维修。
3.0.18 桥梁建设应考虑各项必需的附属设施的布置和安排,以免桥梁建成后再重新设置,损伤桥梁结构或破坏桥梁外观。具体规定详见本规范第9章。
3.0.19 对桥上或地下通道内敷设的管线作出规定主要是确保桥梁或地下通道结构的运营安全,避免发生危及桥梁或地下通道自身和在桥上或地下通道内通行的车辆、行人安全的重大燃爆事故。国务院颁发的《城市道路管理条例》(1996年第198号令)第四章第二十七条规定:城市道路范围内禁止“在桥梁上架设压力在4公斤/平方厘米(0.4兆帕)以上的煤气管道,10千伏以上的高压电力线和其他燃爆管线。”对于按本条规定允许在桥上通过的压力不大于0.4兆帕燃气管道和电压在10kV以内的高压电力线,其安全防护措施应分别满足现行的《城镇燃气设计规范》GB 50028、《电力工程电缆设计规范》GB 50217的规定要求。
对于超过本条规定的管线,如因特殊需要在桥上或地下通道内通过,应作可行性、安全性专题论证,并报请主管部门批准。
3.0.20 城市重要桥梁竣工后应做荷载试验,测定桥梁的静力和动力特性,有关试验资料可作为桥梁运行期间继续监测和健康评估的依据。
3.0.21 为保证桥梁结构在设计基准期内有规定的可靠度,必须对桥梁设计严格实施质量管理和质量控制。根据现行《工程结构可靠性设计统一标准》GB/T 50153附录B桥梁设计的质量控制应做到:勘察资料应符合工程要求、数据正确、结论可靠,设计方案、基本假定和计算模型合理、数据运用正确。设计文件的编制应符合《建设工程勘察设计管理条例》(中华人民共和国国务院令2000年9月25日)和现行《市政公用工程设计文件编制深度规定》的要求。
 

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