底板厚：30～70cm

       

       

感概：公路上现浇梁目前基本上找不到这个腹板厚度了…铁路桥并不“傻大笨粗”

思考2. 桥梁桩基是否考虑抗震塑性铰配箍筋率

现行2020版《公路桥梁抗震设计规范》对桩基箍筋是否执行塑性铰配箍率有些模糊

按配箍率0.4%对桩基钢筋笼进行箍筋配置，会导致什么？ “钢筋笼包裹的桩”

       

桩基为水下砼浇筑工艺，即便没有水、没有泥浆护壁的人工挖孔桩，桩长很深时人工下去振捣风险极高，也需要考虑 干孔导管法 浇筑、仍为 水下砼工艺 “先浇筑的砼在最上面、后浇筑的在下面，必须在首批混凝土初凝前连续不间断浇筑完、否则断桩”。

泥浆护壁的桩孔内是有水的，不可能把水抽干了做干法浇筑，否则会 塌孔 ！

水下砼工艺决定了钢筋笼极端情况 网孔净距必须大于8cm！

满足 粗骨料粒径4倍 要求，否则是桩周没有粗骨料的 “钢筋桩” ，此类缺陷是无法通过内圈的声测管进行检测的。

铁路桩基配筋设计要求非常严谨

绝不允许“少动脑筋多配钢筋” ！

按铁路规范，带泥浆护壁的钻孔桩， 主筋宜采用光圆筋（比如采用D28mm、D32mm的光圆筋） ，水下砼浇筑过程中， 泥浆会在带肋螺旋筋的月牙肋上沉淀附着泥渣，反而影响裹握传力及桩身质量 。

对于挖孔桩有钢筋砼护壁，为清水桩或干孔导管法浇筑，因此可采用带肋主筋。 桩基箍筋一般为D8mm光圆筋 （大桩径也加大规格，很少用D12mm）， 间距20cm布置 ，摩擦桩下段可加大至40cm。

按铁路规范，桩基截面的设计平均压应力水平 不超过8MPa ，一般是4-6MPa控制，在此应力水平下，考虑周边正常情况有岩土体约束，并不需要考虑套箍约束。

按平均压应力5MPa核算，D1.8m桩的设计单桩竖向力为1273吨。

可这样理解，螺旋筋为保证钢筋笼整体性的构造筋性质，不需要那么强、那么密，D8mm光圆钢筋间距20-40cm布置就够。

与 其“套箍约束”提高核心混凝土强度，不如直接提高强度等级更有效 ！比如C30提高到C40，本身强度就提高了30%以上！

容许应力法的思路非常直观，很可惜，现在大多数公路桥梁工程师们已经没有这个概念了，极限状态法实际上就是 “讨论在死亡线上如何挣扎” ，而我们的工程结构大多是在弹性范围讨论问题。

个人建议应 尽快恢复“容许应力法的公路桥梁设计规范体系” ，规范应该是纲领性质、把主要控制指标、设计原则讲清楚就可以，要杜绝说不清道不明、有争议的东西……

按“强桩弱柱” 设计理念 ，桩基截面强度一般会大于墩柱30%以上。

极端工况下，墩柱先发生破坏 ，不利内力不会下传，桩基不会出现塑性铰。

按现行抗震规范“能力保护构件”的概念，桩基为能力保护构件，也无需执行“塑性铰”配箍率。

进一步讨论，墩柱是否也需要执行“塑性铰”配箍率、能否按容许应力法做校核设计？

与其加密加强墩柱的箍筋，不如直接提高标号为C40或C50砼。

引用铁二院公路处首任桥梁总工刘豫（带本人搞桥的老师傅）的观点， 塑性铰为材料力学中的“单向铰”，可能并不适合用于方向随机变化的地震动力荷载分析，钢筋混凝土构件的弯折很难考虑“双线性转动弹簧单元”模拟，桥梁绝不是一次性使用结构 。

老师傅对“承载能力极限状态理论”和“塑性铰”均持质疑态度： “产生了塑性铰仍然不倒的桥，能发现的，还可及时封闭桥梁、等待处置；

如若不能发现，倒了就比不倒好”， “充分考虑材料塑性、以破坏状态为基础的构件极限承载能力计算方法，的确揭示了抗弯构件的承载能力本质，使设计者有了清晰可见的设计底线。

但是，这就如同黑夜中高高矗立在悬崖上的灯塔，其功用是照亮我们该走的路，而非引导我们去攀岩、去向她靠近…”

有关承载能力极限状态法（对应为塑性理论）与容许应力法（对应为弹性理论），可以做进一步深入探讨？

个人理解，桥梁工程我们更多需要弹性阶段分析问题，至少材料均质性非常好的钢结构、不允许出现塑性破坏的桩基、受力非常明确的施工期临时结构（如支架、挂篮）等，应该按容许应力法思路进行设计。

（典型的：桩基竖向承载力核算，本质为容许应力法，其安全系数是地勘物理力学指标上体现的；支座规格核算，也为容许应力法，安全系数是支座材料指标上体现的；施工期临时结构如现浇支架、钢栈桥的受力核算，本身也是弹性阶段讨论问题，也宜用容许应力法）

可以这样理解：承载能力极限状态理论描述的就是 如何在死亡线上垂死挣扎 。

作为永久性的工程结构， 本身需要尽量在弹性范围讨论结构受力问题，没必要延伸到塑性范围 。

结构工程师真正该做的工作：划一条距离死亡线合理的绿线，并且保证结构在绿线里工作；

死亡线上怎么垂死挣扎与在绿线里工作不是同类话题。

比如抗震设计的指标，建议可这样考虑：

E1频遇地震 ，按材料的设计强度指标控制（比如对应C30砼，设计强度fcd=13.8MPa）；

E2罕遇地震 ，按材料的极限强度指标或强度标准值指标控制（比如对应C30砼，直接按30MPa或fck=20.1MPa考虑？）

感概：实际上是 没有亲力亲为经历全过程设计或施工过几座桥、缺少丰富工程实战经验的教条主义学究们主导编制了公路桥规范的部分内容，更有甚者在规范或标准里面夹带个人私货（最典型的是基础规范）…，把说不清道不明、有争议的东西掺杂过多， 实际上过多捆绑了年轻工程师们的手脚，遗害无穷！

个人建议尽快“拨乱反正”，恢复容许应力法的公路桥梁规范体系…，让工程师们头脑中建立起最简单、直观的力学概念最重要（如桩基、墩柱的 平均截面承压应力水平、截面配筋率 应该控制在多少范围，必须要有直观的概念，以便于判断截面尺寸选用的合理性）。

       

某山区高速临河段滑坡处治，抗滑桩 55根D2.2m圆形抗滑桩 ，施工完检测后发现很多都是 断桩 ，约5000万元花掉了还觉得不安全…3D32mm的束筋做双层钢筋笼，中间设有 14根工字钢面条组成方框 ，桩基水下砼怎么浇筑密实？

真的需要这么强的配筋，就该按强配筋构件提高强度等级为C50，并按预应力桩基来设计！

       

思考3.黏质软岩地层的墩台基础设计

感悟：现在大多数工程师设计不来扩大基础桥墩了…

四川第一座跨长江的大桥——泸州长江老桥，主桥为 105+3x170+105m预应力砼T形刚构（通车40年无下挠病害） ，主跨及边跨均设 40m挂孔T梁 。该桥于77年设计，82年建成，岸上主墩是扩大基础，在没有公路行业预应力砼规范的时代，是按 铁路规范 设计的！

四川第一座超过 200m跨径的斜拉桥 ：

国道213 犍为岷江大桥，主跨240m 的双塔双索面混凝土斜拉桥

1990年建成 ，两个主塔均是岷江河道 泥岩地层设扩大基础！

85版《公路桥涵地基与基础设计规范》对嵌岩桩计算取用的是“ 天然湿度 的岩石单轴极限抗压强度”，和现行2017版《铁路桥涵地基和基础设计规范》是一致的。

R是天然强度指标 ，该数值才是桥梁嵌岩桩设计真正需要用到的；

Rc是饱和强度指标 ，仅用于判别岩石坚硬程度划分，直接用该指标去核算嵌岩桩是过于偏保守、很浪费的做法，这个可能是目前公路桥梁部分项目出现“肥梁胖柱长桩基”、巨量浪费国民财富的根源。

2019版《公路桥涵地基与基础设计规范》对 一般岩石取“饱和强度指标” ，但对 黏土岩要求取“天然湿度强度指标” 也相对明确，四川盆地的 泥岩为不透水的黏土岩 ，中风化层天然湿度单轴强度一般在 5MPa 以上，应按 嵌岩桩 计算。

2019版《公路桥涵地基与基础设计规范》同时对 嵌岩桩的有效入岩深度 给出了计算公式。嵌岩深度主要取决于桩身传递到 基岩顶面的水平力H和弯矩MH

       

但2019版《公路桥涵地基与基础设计规范》同时 又在条文说明里面 针对极软岩、软岩、较软岩、较硬岩等给了一个 “最佳嵌岩深度”，略有画蛇添足的误导嫌疑 。

若 覆盖层很厚 ，按m法计算后， 传递到基岩面的桩端水平力荷载几乎没有 ，实际上就没必要再按该公式计算有效桩长，完全不该再去执行 “最佳嵌岩深度” ，除非是 裸露基岩 。

不正确理解规范条文，桩基设计不合理案例之1：

某高速某特大桥95+2x180+95m连续刚构主桥，3个主墩均约高达80m，设计要求 “钻孔到位后要桩底钻芯取样验证强度指标”（能这样做么？），结果有一个主墩处不断反复加大D2.5m桩基的桩长到74m！

该主墩施工期埋 钻废孔两根桩 ，又补桩做异形承台，导致 工期严重延误且浪费严重 。

不正确理解规范条文，桩基设计不合理案例之2：

目前正在建的 A、B两座独塔斜拉桥 ，跨径接近、结构形式也相当，均为宽度达60-80m的超宽幅大型桥梁，桥址 相距仅5km，跨同一条河道 ，主塔处均为泥岩、泥质粉砂岩地层， 设计桩长差异太大！ 两座桥基础设计谁的合理？

不正确理解规范条文，桩基设计不合理案例之3：

某铁路桥和高速公路桥均为同期在建项目， 铁路桥墩为扩大基础或很短的群桩，公路桥墩采用很长的桩，谁的合理？

相信负责过公铁两用桥的工程师们更有感概，比如杨泗港长江大桥、宜宾临港长江大桥，按公路规范核算和铁路规范分别核算，可能基础费用会差异很大？

思考4.承台及系梁的深梁计算方法

2004版《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对群桩承台提出较复杂的 “撑杆-系杆体系” 计算公式，2018版继续延续，还对盖梁提出了此类计算公式。

感悟：把计算方法整复杂化，捆绑了年轻工程师们的手脚，规范 越编越厚 ，从85规范时代的 B5薄本到16K厚本 ，直观性、可读性有待斟酌，有 “技术内卷” 嫌疑！

深梁受力一般不服从平截面假定，最大应力一般并不出现在构件外边缘，承台的受力主钢筋网的层间距应加大分散布置、配筋重心适当向内部靠近。

某主跨超过1000m的悬索桥主塔承台7m厚，底层布置纵横向4层D36m束筋的钢筋网，层间 净距仅7cm，网孔净距仅2cm，怎么浇筑混凝土？ 如果真的需要这么多主筋，还不如做预应力承台？

某主跨930m斜拉桥的主塔 承台厚度达9.5m、方量巨大 ，设计文件要求 “承台混凝土浇筑次数 以一次浇筑为宜 ” ，这怎么可能做到？施工单位的 工艺进步都是设计给逼迫出来的 ，但这样逼迫是不合适的，设计一定要熟悉如何施工！

讨论： 这类深梁或者块体结构（如连续刚构的0号块、系杆拱的拱脚、环形塔等）的计算，采用 精细化实体有限元程序 （把配筋也模拟进去）更合适？

       

       

       

       

       

思考5.全预应力打8折的算法是否是拍脑袋定的

讨论 ： 极限状态法的设计规范把很多问题搞得过于复杂化，没容许应力法直观，说“容许应力法的安全系数是拍脑袋”， 实际上极限状态法规范体系拍脑袋的东西可能更多？

思考6.水泥混凝土桥面铺装的混凝土桥，梯度温度的算法，也差不多是一笔糊涂帐，假如铺装层有非常夸张的1m厚，仍然按结构层顶面温度25度起算？一点儿不考虑铺装层的隔热效应？

二、现行规范不完备或明显有bug的对策

规范不可能十全十美，为何规范会多次修订？ 不突破、墨守成规，何来创新？

必须深刻领会其实质，发挥 主观能动性，不能生搬硬套 ，别搞教条主义，可多参考行业外及国外规范，多做调研、深入研究，才能积极创新！

案例1 . 2008版《公路桥梁抗震设计细则》要求桩柱结合部做渐变构造，经多渠道反馈给规范主编单位，2020版《公路桥梁抗震设计规范》 已删去该不合理要求 。

       

案例2 . 现有公路桥梁规范对 桥墩刚度 缺明确要求

       

案例3 . 现有公路桥梁规范缺钢筋混凝土 圆截面构件的抗剪计算方法

配螺旋箍筋的桥梁圆形桩柱构件， 截面大范围是素混凝土 ，其抗剪绝不能简单套用国标《混凝土设计规范》算法（仅适用于工民建结构如直径0.5m的小断面构件），可参考铁路规范中素混凝土构件 “容许剪应力” 来核算。

如川内某大桥，主跨为120m、矢跨比1/8的钢筋砼上承式坦拱，主拱墩处覆盖层冲刷后会接近于高桩承台受力，基础不平衡推力很大，经核算单根 D1.8m桩基需承担375t的推剪力，抗剪不足体现为无征兆的脆性破坏 ，需引起高度重视，按铁路规范核算下来实际上单桩仅能承受176t，目前正在进行拱圈结构方案做中跨减载、边跨加载的调整。

案例4 .现行95版《城市人行天桥与人行地道技术规范》对人行桥刚度要求

这条规范明显有问题，我们大多数上百米跨径的铁路大桥，都不能走人，但火车可以跑…大跨桥梁上满人，听口哨一起有节奏的把桥共振搞垮的概率是很低的！

       

       

三、需合理确定设计标准和指导性施工方案

案例1 .某城市总长一圈28km的环形高架桥， 工可80亿，修完后实际上达280亿 ？按桥宽40m估算每平米单价接近3万元，实际上全部做钢桥可能还要节省些？

分析工程造价严重不可控的主要原因：

1） 设计荷载标准取用不当，可能按汽车专用线或0.8倍公路II级更合适 。该桥设计荷载等级为 公路I级基础上提高30%，导致肥梁胖柱长桩基 。

全桥护栏均为SS级，是按高速公路120t重车、120km/h都撞不坏设计的？

实际上该桥只有小车和大巴车跑，限速80km/h（曾经限速60km/h）。

2）全线π形独柱墩大悬臂盖梁多，异形花瓶π墩及盖梁的 钢模板大多为一次性投入，费用奇高

3）没法上架桥机， 只能采用大吨位汽车吊或履带吊进行架设，架梁费用不可控 。据现场了解，高度达15-30m时，25m、30m预制小箱梁的安装费用达每片5万元！本身1片梁的预制费用也就6-9万。

案例2 . 某旧桥经荷载试验验证承载力足够，设计人员认为“经计算不满足现行规范要求”，企图对该桥判死刑，专家组审查时发火了，要拆掉跟你急！

引用马庭林大师的话，“设计目标是控制施工成果在可接受范围内”。

设计是C40，如果施工成果打分可达到100分的满分，那么施工出来可能是C60甚至更高！

如82年建成的泸州长江大桥，通车40年后拆换下来的挂孔40mT梁，实测强度大多可达到70MPa！

设计 计算不满足现行规范绝不能作为给桥梁判死刑、拆除的理由 （老规范设计的都该拆掉？），对待旧桥加固改造一定要慎重， 千万别败家 。

案例3 . 某大桥宽11.5m，上跨河谷，为主跨180m悬浇拱， 漏计缆索吊 大临设施（修50m宽也要这么一套缆索吊，窄桥摊销成本高），导致工程费用不可控。

实际实施的施工组织方案做了大幅度调整：

1、根据工期进度需要，将斜拉扣挂系统的扣塔调整到两岸桥台后方， 扣塔间距由190m调整加大至305m 。

2、 增设305m跨径的缆索吊装系统 ，吊装吨位按拱上桥面系小箱梁预制吊重控制，按条带法安装梁部结构。

案例4 . 新疆xxx大桥， 墩高达170m ，原施设未充分考虑悬浇施工特点及桥区 高海拔无人区 、每年仅4-10月可正常施工，导致工期不可控，且抗震风险较高

       

案例5 . 某跨运营高速路的钢梁在架设期间发生倾覆

设计方案客观讲也可能 埋了地雷 ，横断面为单箱双室3腹板断面，分 “闭口箱”和“开口C形” 两块后，本身存在刚度、变形不一致 、纵向焊接很难实施。

开口C形的横隔板直接同闭口箱的腹板做 带应力焊接 是违规的！

四、做好设计与施工的深度融合，确保施工的便捷性

案例1 . 尽量少做异形结构，如墩柱包盖梁的T形盖梁

模板制作困难， 非标准横坡时盖梁模板差不多为一次性投入 ，宜调整为宽扁形盖梁。

加大盖梁宽度的前提下要节约盖梁圬工量，最简单有效的是提高混凝土强度等级，比如C30提高至C40、C50；

盖梁断面尺寸主要是受剪控制，配筋率则是受弯控制。

案例2 . 设计方案要充分评估论证高空作业、特殊异形结构的施工风险

某在建桥梁需搭设 60m高落地支架，现浇柱间距超过30m，圬工量达400方、重1000吨的盖梁 ，施工风险极高。

设计方案有一定缺陷， 1个盖梁的圬工量大于1孔30mT梁，1个桥墩费用可能比5孔梁还贵 ，说明跨径取用不尽合适，应加大跨径少设这类桥墩。

案例3 . 设计方案要充分评估论证高空作业、特殊异形结构的施工风险

案例4 . 谨慎设计独柱墩，不仅要考虑运营期安全，需充分考虑施工期安全性

       

独柱墩并不可怕， 铁路桥大多为独柱墩 ，前提要把结构受力算清楚，可采取墩梁固结、做明盖梁、拉大支座间距等措施来解决。

案例5 . 满足受力前提下， 尽量不设柱系梁和空心墩横隔板 ，方便液压爬模施工

尽量不做小断面双柱空心墩，只要有系梁和横隔板，就会严重影响液压爬模施工效率。若改 做大断面半幅独柱空心墩或整幅大断面双柱空心墩 ，均不设系梁和横隔板，桥墩结构整体性会更好！

       

混凝土空心墩并非钢箱梁那样为典型的“薄壁”结构，横隔板设置，铁二院等单位做过专题研究及实验，结果均表明设置意义不大（和斜拉桥、悬索桥的主塔箱体结构一样，并不需要设）。

调研大多数研究成果表明，墩身箱体的 宽厚比B/t≤15以内 均可不设，经验性质的是将 B/t控制在10~12以内 。墩身横隔板除了不方便施工，实际上没多大作用，反而使结构抗扭刚度发生突变、对结构受力反而有害。

5.12地震，川内某主跨220m、墩高106m的大跨连续刚构的5号深水主墩发生开裂破坏，加固费用上亿元，个人观点是设置了很强的横隔板，引起 墩身抗扭刚度局部突变，反而容易开裂 。如果不设，地震下的动水耦合效应可能并不显著…

案例6 . 满足受力前提下，尽量 不设或少设预制梁横隔板 ，方便施工

预制梁横隔板的作用是加强桥面系的整体性，理论上讲是越多受力整体性越好，但 过密的横隔板会带来预制梁施工工艺的复杂化，不容易保证施工质量 。

30m跨径以内小箱梁可以不设跨中横隔板 （目前省外的通用做法，本身1片梁的预制+湿接缝宽度已经达到3.0-3.7m，就可以承受一个车道荷载）。

T梁可以按10m间距布置跨中横隔板 （目前省外的通用做法，经过严格计算分析）。

案例7.预制T梁或小箱梁的腹板分布纵筋宜设在箍筋外侧 ，方便施工

常规桥梁设计可以探讨的东西还很多 ，比如：

1）桩柱主筋在结合部该不该焊接？

桩柱主筋根数都可以不一样，谁和谁焊接？本来就不该考虑焊接，按现行规范9.1.9条受拉钢筋绑扎接头搭接长度要求，充分利用材料强度时，搭接交错传力45d、50d就可以。

2）常规圆柱排架墩的柱系梁应该怎么设置？

应杜绝系梁刚度强过墩柱或者盖梁，过强的系梁尺寸会引起破坏形态可能是墩柱先“撬断”而非系梁先断裂，系梁间距经验性质是1-2倍柱间距。

3）盖梁的弯起钢筋是否一定要在正负弯矩区满焊？

实际上大直径钢筋剥肋焊本身带来较大损伤，拉通布置的弯起钢筋并不需要满焊，正负弯矩受拉区直接点焊+绑扎都可以，仅需在盖梁悬臂下缘非受力区端头焊接；

若为“鸭筋”形式的短弯起钢筋，那就必须两头满焊，一般应尽量避免这样设计；

注意弯起钢筋对抗剪承载力贡献非常有限，其作用往往是骨架性质，起盖梁钢筋笼起吊或安装时防变形的作用。

4）悬浇施工，究竟是先走挂篮还是先压浆？

铁路悬浇施工技术规程上非常明确， 先走挂篮后压浆 ，只要满足施工规范要求“孔道应尽早压浆，且应在48h内完成”即可；若先压浆，那么压浆料强度未形成前去走移挂篮，反而是不妥的。

5）很短的后张法预应力筋很难有效加载预应力

锚端夹片回缩量引起的预应力损失占比太大，如先简支后连续的负弯矩短钢束，往往只适合单端张拉，这和连续刚构梁的竖向预应力短筋很难施加预应力是类似的。

6）T梁马蹄箍筋一定要做有效闭合箍筋

铁路32mT梁的马蹄箍筋是D8mm，公路上T梁均为D12mm规格；

公路T梁设计图经常有内凹延伸到腹板范围做马蹄箍筋，实际上不合理，不宜搞内凹，只需要把马蹄范围的预应力束管道箍住即可，没必要延伸到腹板范围。

7）T梁的马蹄尺寸该怎么取用？

马蹄作用并非是布置预应力钢束需要，更多是梁片预应力张拉及吊装过程的防侧弯刚度需要，马蹄尺寸更多的是强调宽度做够，尽量20-40m跨T梁均取相同马蹄尺寸。

8）预应力混凝土梁需不需要配置过强的加强普通钢筋

（实际上不需要，没必要把预应力加载到普通钢筋上：东海大桥50、70m箱梁的纵筋均为D12mm规格；铁路32mT梁标准图除腹板箍筋外的普通钢筋差不多最大规格就是D12mm、马蹄底面的纵向钢筋也是D10mm，且放在箍筋外侧）

9）高强螺栓能否重复使用？

（高强螺栓为细螺纹，拧紧后实际上已经塑性变形、不允许重复使用，如圆柱墩的模板螺栓，只能是工具式的粗螺纹螺栓）

10）常规高强螺栓有没有必要设计给出长度和重量？

（实际上没必要，对钢构厂而言， 高强螺栓均是按规格和颗数计价，规格越大、性能越不稳定（超过M30规格，如M39-M64需引用GB/T32076《预载荷高强度栓接结构连接副》）、费用越高 ，并非按重量计算，只有普通螺栓才计算重量。

11）钢梁薄板件配套大规格高强螺栓不可取

（高强螺栓接头本质为“预应力”夹紧传力的接头，板件过薄、螺栓规格过大、抗滑涂层过厚时，体现为螺栓夹持长度过短“类似于很短预应力筋难以有效施加预应力”、抗滑涂层“挤出”而退化为“销接”传力）