美国公路桥梁设计规范1994第一章至第三章

前 言

1931年“美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)”的前身——“美国各州公路官员协会(AASHO)”出版了美国第一部被广泛认可的桥梁设计和施工全国标准。在本世纪初，随着汽车的出现及美国各州公路局的设立，美国大部分桥梁的设计、施工和养护就成了这些部门的职责。更具体地讲，是各公路局内总工程师的责任。因此，作为“桥梁及结构分委会”的成员，这些工程师很自然地成为第一部桥梁标准的作者和监护人。

第一版规范被命名为《公路桥梁和附属结构标准规范》，该规范很快成为事实上的全国标准，不仅被美国各州公路局，而且被美国和国外的其它桥梁拥有和代理的机构采纳和使用。不久，删掉了原名（译注：指英文名称）的最后三个字，成为《公路桥梁标准规范》，从此大约每四年修订一次，1992年出了第十五版。

自1931年以来，有关公路桥梁设计的知识总体得到了巨大发展，而且不断增长，理论和实践取得了长足的进展，并通过对以下诸方面的研究而得以反映材料性能的认识；材料的改进；更为合理和精确的结构性能的分析；计算机的出现和计算技术的迅速发展；对给桥梁造成特殊危害的外部事件（诸如地震和河流冲刷）的研究，以及许多其它领域。最近几年，这些领域的前进步伐，如果值得一提的话，加快了。为了适应桥梁工程技术的发展，“桥梁及结构分委会”被授权按照AASHTO的指导每年批准和颁布《桥梁暂行文件》，这些文件不仅包括《标准规范》，而且还不断修正和增加了涉及在其指导和赞助下的桥梁及结构工程的20余种附加文件。

1986年，“桥梁结构分委会”向“AASHTO常务研究委员会”递交了一份申请，要求承担评估美国桥梁设计规范、评审国外设计规范(Specifications)和规程(Codes)、考虑更改《标准规范》所依据的设计原理，并在这些调研的基础上提出建议，这些工作在《全美合作公路研究计划(NCHRP)》下完成了，该计划是在“AASHTO常务研究委员会”指导下，由“运输研究部”代表AASHTO执行的一项应用研究计划。这项工作已于1987年完成，正如对一个逐步修改了几年的标准可预料到的那样，《标准规范》被认为存在一些明显的漏洞、不协调处，甚至一些矛盾。此外，规范未反映或纳入最新发展的设计原理——荷载和抗力系数设计(LRFD)，而这种原理业已在结构工程的其它领域和世界其它地方（如加拿大和欧洲）获得了进展。

从《标准规范》的开始使用到70年代初期，其所包含的唯一的设计原理是众所周知的工作应力设计(WSD)。WSD是以已知材料承载能力的分数或百分数确定容许应力，且要求计算出的设计应力不超过上述容许应力。从70年代初期，开始通过调整设计系数（一种称之为荷载系数设计LFD的设计原理）来调整WSD，以反映某些荷载类型（如汽车荷载和风力）易变的可预见性。WSD和LFD均反映在现行版本的《标准规范》中。

以类似于荷载变异性的方法来考虑构件性能的变异性，导致了设计原理的进一步扩展。荷载和抗力系数设计(LRFD)的设计原理只是在LFD中有限度地被考虑进去，而LRFD明确地将构件性能的变异性考虑进去。LRFD虽依赖于统计方法的广泛应用，但却将结果以桥梁设计者及分析者立即可用的方式陈述出来。

因此在1987年完成的评估主要建议是开发一部全新的LRFD桥梁设计标准。随后，

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内 容 提 要

《美国公路桥梁设计规范—荷载与抗力系数设计法》是第一次采用了荷载系数及抗力系数设计原理。全书由14章组成，包括概论，总体设计和桥位特征，荷载及荷载系数，结构分析及评价，混凝土结构，钢结构，铝结构，木结构，桥面和桥面系，基础，桥台、桥墩和挡土墙，埋置式结构和隧道衬砌，栏杆，接缝和支座。

本书可供公路、桥梁工程技术人员及大专院校师生参考。

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序

经过有关人员两年多的艰辛劳动，以荷载和抗力系数设计(LRFD)为基础的《美国公路桥梁设计规范》(1994 年版)的中译本终于问世了，这对我国桥梁工程界是一件值得高兴的事。

大家知道，美国公路桥梁设计规范在全球颇具影响，它反映了当今世界的先进水平，被美国和其他许多地方的桥梁工程界广泛使用和参考。从 1931 年制订第一版后，该规范大致每四年修订一次，不断更新。开始，该规范所包含的唯一的设计原理是众所周知的工作应力。到 70 年代初期，便开始考虑荷载的变异性。从 1986 年起，又经过长期的细致调研，吸取结构工程的其他领域和世界其他地方的经验，进一步将构件本身的抗力的变异性也考虑进去，从而制订了该规范目前的这一新版本。概率极限状态设计方法基于的可靠性理论已成为许多国家和国际组织制订设计规范的理论基础。

1976 年以后，我国建工部门开始建筑工程结构可靠性的研究工作，并率先完成以可靠性理论为基础的“设计统一标准”，继之又完成了有关设计规范的修订，迈出了我国工程结构规范改革的第一步。之后，铁道部、交通部和水利部相继开展了各个专业的结构可靠性研究。目前，铁路工程、港口工程和水利水电工程已完成了各自的“设计统一标准”，设计规范的修订工作取得了可喜的进展。为把我国公路桥梁设计水平向前推进一步，“公路桥梁可靠度研究”作为交通部“七五”科技进歩通达计划已立项开展研究。建立在研究成果之上的“设计统一标准”将进入实用阶段。

毫无疑问，该规范的翻译出版，对我国桥梁设计规范的修订工作和桥梁设计技术与国际接轨将发挥积极作用，对有关的科研与教学也极有帮助。我国公路桥梁界的广大科技人员一定会结合我国实际情况，借鉴国外同行的经验，将我国桥梁设计技术推到一个更高的水平。

1994 年辛济平同志访美期间得到这本规范，并获美方惠允在我国出版中译本。随后，交通部公路规划设计院组织了该项规范的翻译工作，辛济平、万国朝等译者利用业余时间，两易寒暑，努力工作，为了尽可能做到对原规范的文字领会无误和对内容理解正确，特地聘请了西南交通大学劳远昌教授对本书的全部译稿作了细致艰辛的校阅。

在本书出版之际，谨向美国同行们的友好合作、向劳远昌教授的热情帮助表示衷心的感谢，对全体译者及出版社的有关工作者的辛勤劳动和珍贵成果表示高度赞赏与热烈祝贺。

凤懋润

交通部科学技术司司长

1997 年 12 月 30 日

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译者的话

由美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)制订的《美国公路桥梁设计规范—荷载与抗力系数设计法》(SI 第一版 1994 年)是继《美国公路桥梁标准规范》后又一本书可指导桥梁工程师进行设计的规范。该规范采用的是荷载系数及抗力系数设计原理，在提高桥梁设计水平和进行更精确的分析方面向前迈出了一大步，它将使得桥梁具有更好的耐用性，减少大量的长期的养护工作和形成更一致的安全水准。为了更好地了解和借鉴国外的先进技术，促进我国的公路桥梁建设，我们在征得美国各州公路和运输工作者协会书面同意后，对该规范进行了翻译，并聘请西南交通大学劳远昌教授对译稿作了文字方面的校阅及修改。

由于水平所限，可能存在某些误译或理解错误之处，敬请广大读者批评指正。

如果本规范的汉译本和英文原版有不一致的地方，应以英文原版为准。

参加本书翻译的人员为：

在此，衷心感谢美国各州公路和运输工作者协会和西南交通大学土木工程学院劳远昌教授以及交通部公路规划设计院许多同志给予的支持和帮助。

1997 年 2 月

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AASHTO 执行委员会（1992～1993）
有选举权成员

官 员：

主 席：Wayne Muri（密苏里州）

副 主 席：Howard yerusalim（宾夕法尼亚州）

秘书兼会计：Clyde E. Pyers（马里兰州）

地区代表：

地区 I：Betty Hager Francis（哥伦比亚特区）

地区 II：Wayne Schakelford（佐治亚州）

地区 III：Kirk Brown（伊利诺斯州）

地区 IV：Donald Diller（怀俄明州）

无选举权成员

前任主席：A. Ray chamberlain（科罗拉多州）

执行理事：Francis B. Francois（华盛顿特区）

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前 言

1931年“美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)”的前身——“美国各州公路官员协会(AASHO)”出版了美国第一部被广泛认可的桥梁设计和施工全国标准。在本世纪初，随着汽车的出现及美国各州公路局的设立，美国大部分桥梁的设计、施工和养护就成了这些部门的职责。更具体地讲，是各公路局内总工程师的责任。因此，作为“桥梁及结构分委会”的成员，这些工程师很自然地成为第一部桥梁标准的作者和监护人。

第一版规范被命名为《公路桥梁和附属结构标准规范》，该规范很快成为事实上的全国标准，不仅被美国各州公路局，而且被美国和国外的其它桥梁拥有和代理的机构采纳和使用。不久，删掉了原名（译注：指英文名称）的最后三个字，成为《公路桥梁标准规范》，从此大约每四年修订一次，1992年出了第十五版。

自1931年以来，有关公路桥梁设计的知识总体得到了巨大发展，而且不断增长，理论和实践取得了长足的进展，并通过对以下诸方面的研究而得以反映材料性能的认识；材料的改进；更为合理和精确的结构性能的分析；计算机的出现和计算技术的迅速发展；对给桥梁造成特殊危害的外部事件（诸如地震和河流冲刷）的研究，以及许多其它领域。最近几年，这些领域的前进步伐，如果值得一提的话，加快了。为了适应桥梁工程技术的发展，“桥梁及结构分委会”被授权按照AASHTO的指导每年批准和颁布《桥梁暂行文件》，这些文件不仅包括《标准规范》，而且还不断修正和增加了涉及在其指导和赞助下的桥梁及结构工程的20余种附加文件。

1986年，“桥梁结构分委会”向“AASHTO常务研究委员会”递交了一份申请，要求承担评估美国桥梁设计规范、评审国外设计规范(Specifications)和规程(Codes)、考虑更改《标准规范》所依据的设计原理，并在这些调研的基础上提出建议，这些工作在《全美合作公路研究计划(NCHRP)》下完成了，该计划是在“AASHTO常务研究委员会”指导下，由“运输研究部”代表AASHTO执行的一项应用研究计划。这项工作已于1987年完成，正如对一个逐步修改了几年的标准可预料到的那样，《标准规范》被认为存在一些明显的漏洞、不协调处，甚至一些矛盾。此外，规范未反映或纳入最新发展的设计原理——荷载和抗力系数设计(LRFD)，而这种原理业已在结构工程的其它领域和世界其它地方（如加拿大和欧洲）获得了进展。

从《标准规范》的开始使用到70年代初期，其所包含的唯一的设计原理是众所周知的工作应力设计(WSD)。WSD是以已知材料承载能力的分数或百分数确定容许应力，且要求计算出的设计应力不超过上述容许应力。从70年代初期，开始通过调整设计系数（一种称之为荷载系数设计LFD的设计原理）来调整WSD，以反映某些荷载类型（如汽车荷载和风力）易变的可预见性。WSD和LFD均反映在现行版本的《标准规范》中。

以类似于荷载变异性的方法来考虑构件性能的变异性，导致了设计原理的进一步扩展。荷载和抗力系数设计(LRFD)的设计原理只是在LFD中有限度地被考虑进去，而LRFD明确地将构件性能的变异性考虑进去。LRFD虽依赖于统计方法的广泛应用，但却将结果以桥梁设计者及分析者立即可用的方式陈述出来。

因此在1987年完成的评估主要建议是开发一部全新的LRFD桥梁设计标准。随后，

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