境外橋梁EPC 項目設計工作方法案例

楊志明

（中鐵一局集團海外事業部，西安 710054）

1 引言

中資企業在“走出去”的過程中發現，對中外技術標準規范差異不熟悉導致的項目履約過程中問題頻發，工程技術標準已經成為制約中國企業國際化發展的重要瓶頸。因此，中資企業提出一些“屬地化”建設理念，應在使用工程技術標準“屬地化”方面邁出重要的一步。

本文基于上述認知，主動運用屬地技術標準規范，實際解決項目履約中的圖紙審核、圖紙深化工作，達到技術方案適用經濟的目的。

2 工作方法

結合所在國家法律法規規定和商業合同約定及技術標準規范使用條件，借鑒中國規范標準，重新建立全面使用新西蘭規范來進行總體設計的思維和工作方式，從設計理念和設計荷載2 個方面進行工作，從根本上解決差異化問題。

3 總體設計理念

3.1 規范、標準和準則

采用新西蘭規范、標準和準則，基于概念設計，對案例橋梁進行了新的總體構造布置，車輛行駛建筑線界等符合要求【1】。

初步設計為3 跨簡支結構橋梁，跨越1 個潮汐河流，橋梁總長度98.73m，單跨度為32.0m，橋梁上部結構由位于彈性支座上的7 榀，1.3m 高的后張混凝土T 梁組成，橋面寬度10.54m（雙向車道3.5m×2，雙側護欄車道間隙0.5m×2，雙側護欄寬度0.5m×2，單側人行道寬1.3m，單側人行道欄桿0.24m），采用φ1 350mm 鉆孔灌注樁基，設計壽命為100a。

3.2 結構材料設計參數

南太平洋地區結構材料參數為：預應力梁混凝土【2】，混凝土強度28d，fc=50MPa；現場澆筑基礎和甲板混凝土，混凝土強度28d，fc=45MPa；鋼筋【3】300 級，屈服強度 300MPa；鋼鐵 500 級，屈服強度（微合金）500MPa；鋼筋彈性模量Esr=200 000MPa；鋼結構屈服強度 275MPa；鋼結構彈性模量 Es，s=200 000MPa；彈性支座剪切模量Gr=0.9GPa。

3.3 設計水文地質參數

正常情況下，施工狀態地下水位標高0.5m；設計長期地下水位1.5m，極端地下水位2.5m。根據地質報告，土壤設計參數如表1 所示。

表1 土壤設計參數表

3.4 設計壽命和耐久性

橋位于內陸，距海岸線超過500m。橋址被認定是在沿海潮汐、噴涂、浪濺區，暴露分類是C 類。同時，地質報告地下水分析顯示相應的氯化物和硫酸鹽水平升高XA2 分類。標準（文獻【2】）表3.7 規定預期設計壽命100a 最小要求保護層增加到一個更高等級允許濕度水平和風險分類的C 類，選取混凝土強度、添加劑類型和保護層厚度，在混凝土混合料中添加防腐劑。

C 類區混凝土配合比水泥摻量應≥370kg/m3，水膠比不超過0.45，30%粉煤灰輔助膠凝材料和BASF MCI 2006NS 防腐劑。預應力梁混凝土，28d 混凝土強度fc′=50MPa，最小混凝土保護層（文獻【2】表3.7）為60mm。梁現澆基礎、橋面和隔板混凝土，28d 混凝土強度fc′=45MPa，最小混凝土保護層（文獻【2】）為 70mm。

4 設計荷載

4.1 Load Factors and Load Combinations 荷載系數和荷載組合

在NZTA 橋梁手冊（文獻【1】）中對荷載系數和荷載組合進行了規定，數據分類選取符合表3.1 使用極限狀態荷載因數和組合，并符合表3.2 承載能力極限狀態荷載因數和組合，在2 類極限狀態下選取荷載組合類型及分項系數，然后分別計算荷載，最終計算出設計作用效應荷載組合值。樁設計的垂直靜荷載和活荷載采用表3.2 中1A 型組合，來源于橋梁上部結構，因此，樁基還承受橋臺的側向路基填土壓力。預計地震作用將向基礎上施加的水平設計荷載，設計時選取為地震效應和水平載荷，采用荷載組合表3.2 中3A 型組合。

中國標準對荷載進行了4 個分類：永久作用、可變作用、偶然作用和地震作用，也是考慮承載能力和正常使用2 類極限狀態，進行分項目組合。

本文僅對案例橋梁中的靜荷載、交通荷載、地震加速度反應譜數據進行介紹。

4.2 靜荷載

靜荷載荷載采用標準（文獻【1】）第3.4.1 條規定的自重和3.4.2 條規定的附加自重和線性荷載。現澆鋼 筯混凝土：24.0kN/m3，預應力鋼筋混凝土：25.0kN/m3，混凝土鋪裝層：1.5kPa，扶手：2.0kN/m。

4.3 交通活荷載

交通荷載為標準（文獻【1】）第3.2 節規定的HN-HO-72兩車道荷載，交通荷載水平效應見第3.3 節規定，包括第3.4.14 條中指定的行人道荷載。這些都和中國標準有很大的不同。

4.3.1 HN 正常加載

正常荷載為1 個符合交規的交通狀況，加載在3.0m 寬與結構通長的條形面上。標準（文獻【1】）第3.2 節圖3.1 HNHO-72 所示，該荷載由2 部分組成：第一部分是1 個3m 寬，均布荷載3.5kN/m2，在橋梁通長方向，可以是連續或不連續，在結構構件設計時有必要考慮最不利的影響；第二部分是1對軸重荷載120kN，間隔5m，應放置于結構構件設計最不利影響處。

在所有的荷載類型計算中，只加1 對軸重荷載，不管橋長度或跨數。橋面板設計時，車輪接觸區域應考慮，但對橋梁結構其他構件設計，車輪接觸面影響則不需要考慮假定點荷載或線荷載形式。

4.3.2 HO 超重加載

超重荷載也包括2 個部分：第一部分，均布荷載與正常加載相同的均布荷載；第二部分，加載1 對間隔5m、240kN 的軸重加載。在這種情況下,有2 種車輪接觸區域即點或線荷載形式，其中應使用最不利影響的一個。

4.4 地震加速度反應譜

目前，現行的地震設計章節，地震風險區域圖，地區系數為 0.6【4】。 參照抗震設計標準【5】反應譜法，地震加速度反應譜引用了特雷弗·瓊斯（Trevor Jones，1998）論文中的地震危害地圖提供了 50a、150a、450a 和 1 000a 重現期，C 型地面條件在0.2s 為自振周期的加速度反應譜。450a 重現期的地震加速度反應譜與標準（文獻【5】）進行比較，地震危害圖對自振周期T=0.2s 和 μ=1，給出了含地區因素（0.6~0.7）g 的地震加速度。這相當于不含地區因素，地震加速度反應譜值（1.0~1.17）g。標準（文獻【5】）和標準（文獻【6】）在 2004 年 9 月頒布推薦 C 類地區地震動加速度反應譜，在自振周期0.2s 取1.0g 加速度反應譜值。通過比較，本項目所在地區為新西蘭以外區域，缺少統計數據，采用比標準（文獻【5】）推薦值高1.0~1.17 倍的地震加速度反應譜值。使用標準（文獻【5】）測定峰值重力加速度和其他加速度時，采用平均值1.10 倍。標準（文獻【5】）的最大危險因數為1.3。對于設計壽命為100a、重要性等級為2 的結構，該風險系數與標準（文獻【7】）相同。案例采用1.3 的風險因數。

因此，地震加速度反應譜峰值如下：

1）地基土壤分類——標準（文獻【5】）C 級等同于標準（文獻【7】）D 級；

2）風險系數：1.3；

3）地區系數：0.6；

4）地震加速度峰值：0.36g（0.42×1.3×0.6×1.1）——標準（文獻【5】）要求的 1.1 倍推薦值；

5）0.2s 特征周期時地震加速度反應譜: 0.86g（1.0×1.3×0.6×1.1）——標準（文獻【5】）要求的1.1 倍。基于地質報告顯示的表層土，路堤填土和回填素土，不考慮表層土壤液化。

5 總結

經過和外方業主和監理一起工作，建立起共同工作工具和方法，取得溝通的互信。我方從工作中可以看到：外方很少提到使用經驗和設計標準圖集，而是更加重視項目的單次獨一性，一個計算，一個試驗，一個設計，更多需要設計者通過計算、試驗數據進行控制設計，強調定量明確；使用設計軟件，計算能力強，設計水平高且精細，三維可視化程度高；技術報告要求非常高，周密翔實，條款引用基礎資料有理有據、嚴謹規范。

6 結語

運用國際工程技術標準能力水平衡量中資企業國際化程度，近年來隨著我國對外承包業務發展得到了一定的進步。但在設計施工領域還存在許多不足之處，人們應當對規范標準不斷研究和運用，縮小與境外區域標準使用上的差異，培育核心技術能力，從而防范重大經營風險。