境外桥梁EPC 项目设计工作方法案例

杨志明

（中铁一局集团海外事业部，西安 710054）

1 引言

中资企业在“走出去”的过程中发现，对中外技术标准规范差异不熟悉导致的项目履约过程中问题频发，工程技术标准已经成为制约中国企业国际化发展的重要瓶颈。因此，中资企业提出一些“属地化”建设理念，应在使用工程技术标准“属地化”方面迈出重要的一步。

本文基于上述认知，主动运用属地技术标准规范，实际解决项目履约中的图纸审核、图纸深化工作，达到技术方案适用经济的目的。

2 工作方法

结合所在国家法律法规规定和商业合同约定及技术标准规范使用条件，借鉴中国规范标准，重新建立全面使用新西兰规范来进行总体设计的思维和工作方式，从设计理念和设计荷载2 个方面进行工作，从根本上解决差异化问题。

3 总体设计理念

3.1 规范、标准和准则

采用新西兰规范、标准和准则，基于概念设计，对案例桥梁进行了新的总体构造布置，车辆行驶建筑线界等符合要求【1】。

初步设计为3 跨简支结构桥梁，跨越1 个潮汐河流，桥梁总长度98.73m，单跨度为32.0m，桥梁上部结构由位于弹性支座上的7 榀，1.3m 高的后张混凝土T 梁组成，桥面宽度10.54m（双向车道3.5m×2，双侧护栏车道间隙0.5m×2，双侧护栏宽度0.5m×2，单侧人行道宽1.3m，单侧人行道栏杆0.24m），采用φ1 350mm 钻孔灌注桩基，设计寿命为100a。

3.2 结构材料设计参数

南太平洋地区结构材料参数为：预应力梁混凝土【2】，混凝土强度28d，fc=50MPa；现场浇筑基础和甲板混凝土，混凝土强度28d，fc=45MPa；钢筋【3】300 级，屈服强度 300MPa；钢铁 500 级，屈服强度（微合金）500MPa；钢筋弹性模量Esr=200 000MPa；钢结构屈服强度 275MPa；钢结构弹性模量 Es，s=200 000MPa；弹性支座剪切模量Gr=0.9GPa。

3.3 设计水文地质参数

正常情况下，施工状态地下水位标高0.5m；设计长期地下水位1.5m，极端地下水位2.5m。根据地质报告，土壤设计参数如表1 所示。

表1 土壤设计参数表

3.4 设计寿命和耐久性

桥位于内陆，距海岸线超过500m。桥址被认定是在沿海潮汐、喷涂、浪溅区，暴露分类是C 类。同时，地质报告地下水分析显示相应的氯化物和硫酸盐水平升高XA2 分类。标准（文献【2】）表3.7 规定预期设计寿命100a 最小要求保护层增加到一个更高等级允许湿度水平和风险分类的C 类，选取混凝土强度、添加剂类型和保护层厚度，在混凝土混合料中添加防腐剂。

C 类区混凝土配合比水泥掺量应≥370kg/m3，水胶比不超过0.45，30%粉煤灰辅助胶凝材料和BASF MCI 2006NS 防腐剂。预应力梁混凝土，28d 混凝土强度fc′=50MPa，最小混凝土保护层（文献【2】表3.7）为60mm。梁现浇基础、桥面和隔板混凝土，28d 混凝土强度fc′=45MPa，最小混凝土保护层（文献【2】）为 70mm。

4 设计荷载

4.1 Load Factors and Load Combinations 荷载系数和荷载组合

在NZTA 桥梁手册（文献【1】）中对荷载系数和荷载组合进行了规定，数据分类选取符合表3.1 使用极限状态荷载因数和组合，并符合表3.2 承载能力极限状态荷载因数和组合，在2 类极限状态下选取荷载组合类型及分项系数，然后分别计算荷载，最终计算出设计作用效应荷载组合值。桩设计的垂直静荷载和活荷载采用表3.2 中1A 型组合，来源于桥梁上部结构，因此，桩基还承受桥台的侧向路基填土压力。预计地震作用将向基础上施加的水平设计荷载，设计时选取为地震效应和水平载荷，采用荷载组合表3.2 中3A 型组合。

中国标准对荷载进行了4 个分类：永久作用、可变作用、偶然作用和地震作用，也是考虑承载能力和正常使用2 类极限状态，进行分项目组合。

本文仅对案例桥梁中的静荷载、交通荷载、地震加速度反应谱数据进行介绍。

4.2 静荷载

静荷载荷载采用标准（文献【1】）第3.4.1 条规定的自重和3.4.2 条规定的附加自重和线性荷载。现浇钢 筯混凝土：24.0kN/m3，预应力钢筋混凝土：25.0kN/m3，混凝土铺装层：1.5kPa，扶手：2.0kN/m。

4.3 交通活荷载

交通荷载为标准（文献【1】）第3.2 节规定的HN-HO-72两车道荷载，交通荷载水平效应见第3.3 节规定，包括第3.4.14 条中指定的行人道荷载。这些都和中国标准有很大的不同。

4.3.1 HN 正常加载

正常荷载为1 个符合交规的交通状况，加载在3.0m 宽与结构通长的条形面上。标准（文献【1】）第3.2 节图3.1 HNHO-72 所示，该荷载由2 部分组成：第一部分是1 个3m 宽，均布荷载3.5kN/m2，在桥梁通长方向，可以是连续或不连续，在结构构件设计时有必要考虑最不利的影响；第二部分是1对轴重荷载120kN，间隔5m，应放置于结构构件设计最不利影响处。

在所有的荷载类型计算中，只加1 对轴重荷载，不管桥长度或跨数。桥面板设计时，车轮接触区域应考虑，但对桥梁结构其他构件设计，车轮接触面影响则不需要考虑假定点荷载或线荷载形式。

4.3.2 HO 超重加载

超重荷载也包括2 个部分：第一部分，均布荷载与正常加载相同的均布荷载；第二部分，加载1 对间隔5m、240kN 的轴重加载。在这种情况下,有2 种车轮接触区域即点或线荷载形式，其中应使用最不利影响的一个。

4.4 地震加速度反应谱

目前，现行的地震设计章节，地震风险区域图，地区系数为 0.6【4】。 参照抗震设计标准【5】反应谱法，地震加速度反应谱引用了特雷弗·琼斯（Trevor Jones，1998）论文中的地震危害地图提供了 50a、150a、450a 和 1 000a 重现期，C 型地面条件在0.2s 为自振周期的加速度反应谱。450a 重现期的地震加速度反应谱与标准（文献【5】）进行比较，地震危害图对自振周期T=0.2s 和 μ=1，给出了含地区因素（0.6~0.7）g 的地震加速度。这相当于不含地区因素，地震加速度反应谱值（1.0~1.17）g。标准（文献【5】）和标准（文献【6】）在 2004 年 9 月颁布推荐 C 类地区地震动加速度反应谱，在自振周期0.2s 取1.0g 加速度反应谱值。通过比较，本项目所在地区为新西兰以外区域，缺少统计数据，采用比标准（文献【5】）推荐值高1.0~1.17 倍的地震加速度反应谱值。使用标准（文献【5】）测定峰值重力加速度和其他加速度时，采用平均值1.10 倍。标准（文献【5】）的最大危险因数为1.3。对于设计寿命为100a、重要性等级为2 的结构，该风险系数与标准（文献【7】）相同。案例采用1.3 的风险因数。

因此，地震加速度反应谱峰值如下：

1）地基土壤分类——标准（文献【5】）C 级等同于标准（文献【7】）D 级；

2）风险系数：1.3；

3）地区系数：0.6；

4）地震加速度峰值：0.36g（0.42×1.3×0.6×1.1）——标准（文献【5】）要求的 1.1 倍推荐值；

5）0.2s 特征周期时地震加速度反应谱: 0.86g（1.0×1.3×0.6×1.1）——标准（文献【5】）要求的1.1 倍。基于地质报告显示的表层土，路堤填土和回填素土，不考虑表层土壤液化。

5 总结

经过和外方业主和监理一起工作，建立起共同工作工具和方法，取得沟通的互信。我方从工作中可以看到：外方很少提到使用经验和设计标准图集，而是更加重视项目的单次独一性，一个计算，一个试验，一个设计，更多需要设计者通过计算、试验数据进行控制设计，强调定量明确；使用设计软件，计算能力强，设计水平高且精细，三维可视化程度高；技术报告要求非常高，周密翔实，条款引用基础资料有理有据、严谨规范。

6 结语

运用国际工程技术标准能力水平衡量中资企业国际化程度，近年来随着我国对外承包业务发展得到了一定的进步。但在设计施工领域还存在许多不足之处，人们应当对规范标准不断研究和运用，缩小与境外区域标准使用上的差异，培育核心技术能力，从而防范重大经营风险。