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多危害公路桥梁设计标准George C. Lee1 , Mai Tong2 and Phillip Yen3摘要：根据AASHTO标准LRFD在哲学的研究方法，一项具有比例的作为危险比较的标准被作为联邦公路管理局和土木工程硕士研究的课题。

本文介绍的一般做法是由MCEER进行建立各种灾害事件及其影响，预计公路桥梁适当比较的平台。

1.0介绍：除了正常的功能要求外，多重危害（如：如地震、风的风味,洪水、船舶碰撞,交通超载事故,和恐怖主义袭击等）必须适当考虑在公路桥梁设计内，。

当前的AASHTO桥梁设计规范提供了每个载荷危害的详细危险识别。

为进一步研究抗多种灾害的桥梁，有必要建立桥梁对接的测量标准。

例如在返回期间或在某一时间内发生的概率超出标准的各种危害就可以用一个简单的标准来考虑解决。

然而，它并不完全合理运用这种标准来校准，因为许多其他有影响的因素，如危害持续时间的不确定性，桥梁设计荷载的危险，关键部件的脆弱性，风险危害引起的后果，影响潜力的地区和损伤的桥梁可能会有所不同。

事实上，在目前的AASHTO 标准规范，设计地震灾害定为475的回报期，其中已经有50年超出标准10%的历史。

从NEHRP（NEHRP 2000）最近建议的基础上，还打算增加对重大桥梁的回报期至2000-2500年。

正确的设计地震重现期仍在研究和专业的社会讨论。

根据ASCE的07-95，风危害的回报期定于50年，根据FHWA HEC 18 冲刷的回报期定为100年。

相比之下，根据设计的生命桥跨度（戈恩等2003），活负载的最高年限定为75年，目前尚没有统一的对跨板灾害发生频率的设计要求。

2.0AASHTO标准LRFD致多灾害大桥设计改进美国公路桥梁设计的主旨是在于将标准规格的AASHTO标准过渡到AASHTO标准的LRFD上。

在认识到LRFD设计方法的优势基础上，又因为设计上主要的不确定性来自需求装载危险。

所以适当的对公路桥梁设计的多重危险的比较是非常重要的。

从AASHTO标准LRFD设计方法论的角度看，每一个桥梁的设计应为指定的极限状态。

低强度的危害桥梁的经验，定期和极端灾害事件这两个的设计标准是极限状态的设计代表。

这意味着，桥梁结构系统，包括其部分和连接的设计必须首先达到失效机制。

因此，过度意外的构件要尽量避免，因为它可能会在对结构产生不利影响，不良的位置导致损坏（如塑料合页）。

AASHTO标准LRFD不同于AASHTO是因为LRFD的设计不同于传统的ASD,.应力设计方法。

建筑署设计的一个主要弱点是，没有考虑到既高于预期负荷概率和低于预期的实力在同一时间和地点发生，而把所有载荷和载荷组合一视同仁的看待。

因此，它具有很少或根本没有设计标准之间的假设，以及许多实际性成分的桥梁，或实际发生的事件的概率（Kulicki 1999年）有直接关系。

为了克服ASD方法的不足，LRFD在标准偏差或者变异系数的随机变量- 破坏指数β（这是一个失败的概率测量给定的负载设置，该元件的标称电阻正在设计。

）的规范基础上建立。

β值直接关系到失败的概率大小。

依据以往对剪力和弯矩规格模拟和实际的桥梁的设计，可靠性指标对其进行了评价模拟。

可靠性指标的范围涵盖了从小于2广泛高于4。

正如（诺瓦克1999）编制的数据表明，过去的做法是由β= 3.5表示，该值被选中作为对LRFD规范校准目标。

β= 3.5对应的安全统一的概率（1 - 对失败的概率），这是等于或大于99.98％。

AASHTO标准LRFD的优点是，它提供了一个统一的概率为基础的标准来衡量一个桥梁设计的安全水平。

最好是，如果有相类似的统一标准能为多种灾害对桥梁的影响进行比较，那么它将加强AASHTO标准LRFD，并提供一个危险因子校正负载坚实的基础。

可惜的是，似乎没有一个可以给予灾害事件和上述原因很好的解释。

继LRFD和比较缺乏统一的危害的标准在目前的多个危险桥梁设计视图的基本方法后，FHWA的研究任务是探索和建立一些可能的和合理的非均匀commeasurable标准。

3.0COMMEASURABLE准则的多种危害公路桥梁设计单词“commeasurable”是指根据“平等”的基础上比较。

从多种灾害影响或危害桥梁载荷校准比较方面说，“平等”是相当复杂的。

例如，危害分类上，commeasurable回收期基础确定是建立对个人发生危害的基础上设计荷载的。

在这方面，commeasurable 标准只考虑了灾害发生的不确定性; 而没有考虑造成危害的电阻结构。

船只的大小和重量在特定河流的物理限制到导致了船舶碰撞是一种不能得到妥善的风险投资。

因此，碰撞的影响不会随着时间显著变化。

据测定，每一年的总碰撞事故与事故位置无关。

commeasurable标准的目标是不是要审判桥梁设计本身，而是提供一个“平等”的基础来评估桥梁上的一个潜在危险的事件可能造成的影响。

上文指出了“平等”的基础，可以解释“发生”，“安全”，“维修费用”，“中断服务”等的不同之处。

有几个可用commeasurable标准代替简单的重现期标准。

在指标β的基础上，根据API - LRFD（空气污染指数- 1992），可以描述不同危害对重大安全性的影响各组成部分的要求或对组成部分（例如，在弯曲，压缩或剪切所有钢构件）进行分类。

简单改进组件故障/安全的课你叫的标准可以包括系统和元件故障后果（Moses，2001）。

需要考虑的其他因素包括非灾害造成的下跌，例如维修，适用性，可操作性和生命周期成本的时间桥梁。

对于多个危险桥梁设计，一些非统一的commeasurable标准必然需要针对性的证明设计危险处。

虽然这样的标准选择，设计工程师看不到，因为它可能已被隐含在指定的荷载组合代码中。

设计之间的关系决定危险程度，桥梁的质量，和资源的平衡，这些将有助于弥补工程师各种选择和解决方案，以满足对多种灾害的未来的桥梁设计的要求。

4.0非均匀COMMEASURABLE标准和灾害条件下的桥梁结构性能正如上一节说，桥梁设计的commeasurable标准是最有可能不统一，因此它们不适合统一适用于所有桥梁的设计。

这个标准往往是与性能要求，可接受的水平和优先的重要性不确定性因素相关联。

例如，下面是一些基本的作为对公路桥梁的性能水平测定的建议。

1。

最低（基本）性能指标- 生命安全- 系统的完整性（上层建筑的基础，桥墩，轴承，塔，电缆，甲板等）2。

适用性性能水平- 全交通服务- 限制交通服务（重量，速度，音量，方向）- 临时停机时间- 替代路线3。

超出正常水平的功能- 疏散- 救援- 特殊运输任务（救灾）- 修复- 折叠控制对应于以上的性能水平，危险的条件下，特别是在极端灾害事件情况下，桥梁性能潜力是发生危险可能性的关键。

例如，下面的列表总结了相关的性能不同层次上的几个问题。

在基本性能方面：•桥梁大规模伤亡的发生和危险的隧道•桥梁失效模式导致的系统的完整性损失在服务性能水平：•快速评估和检验严重的事件后桥梁的健康状况•限制桥服务并确认损害•临时修复和修复后的桥梁功能极限•桥梁的成本效益平衡计划（加强，限制交通，临时停机，路由等）超出正常水平的功能：•评估提高抵御恐怖袭击的现有技术•桥梁倒塌•可能涉及的范围和相应的费用的理想水平这一简化的名单足以说明，应更多在基础上设立规范以用来比较公路桥梁的危险的和危险的影响。

特别是，这些因素的可能会因桥的不同而有所不同。

5.0 FHWA资助的研究的AT MCEERMCEER已成功地进行了研究，近年来规范了一些桥梁抗震设计准则。

在目前的联邦公路管理局工程，地震灾害已经延伸到多种危险性桥梁设计领域。

这项最新研究任务的目标是为发展铺平了未来的高速公路桥梁多灾害设计指南的方式。

在这漫长的远景目标，有两个层次的努力，目前已通过MCEER研究探讨。

•开发用于公路桥梁的多灾害设计范围。

•建立commeasurable对多种灾害桥梁设计的规范。

全面综合的办法一般情况下，多危险公路桥梁的设计可能面临更频繁的考虑，包括面临各种强度的危险和多种极端灾害; 因此要建立适当的资源利益利用设计标准来确保减少桥梁维修和服务的生命周期成本，总体要达到最低安全的弹性外观设计要求。

综合评价是探索多种灾害桥梁设计的挑战，并确定下一阶段的主要工作的重点手段。

在这项任务中，多灾害对公路桥梁的设计范围是通过以下手段被探索的：1。

评估每个危险的设计都需要AASHTO LRFD标准2。

判定多个灾害事件的强度（从低强度到高强度）。

3。

小组讨论，探讨可行的方法来解决问题。

对Commeasurable标准的评价：在该项目两年的持续时间内，主要是比较正在筹备的统一的标准和AASHTO LRFD标准对桥梁基础的各种危害影响的问题。

这项工作在一开始范围比较局限，其中包括地震，风几危险，洪水。

以后将扩展到诸如船舶碰撞，火灾，交通超载与未来发展潜力人为灾害等危害。

一旦确定某些commeasurable标准，蒙特卡罗模拟应检查不同负荷（负荷类型和强度）及有关的各种关键失效模式的概率分布，特别是要基于安全标准将结果进行比较。

这项研究将进行以下所述图1的路径。

6.0概要上面描述的研究是一个较长期的研发工作，是改善对多种危险桥梁设计准则的第一步。

目前的研究是在数量上显示commeasurable标准的优点和一些限制，这样做commeasurable才有可能成为多种灾害在桥梁设计中的标准。

这种方法准备拿来扩展LRFD，并探索多种危险因素在设计荷载采用假设代码规范的定量评价模型。

7.0鸣谢在本文所描述的研究是由美国联邦公路管理局主办，进行在多学科地震工程研究中心根据合同（DTFH61 - 98 - 6 - 00094）在布法罗大学进行的。

8.0参考文献美国协会国家公路和运输官员“AASHTO标准，LRFD桥梁设计规范”2000美国石油学会“推荐为规划实践，设计和建造海上固定平台，载荷和阻力系数设计，1992安德烈诺瓦克“校准LRFD桥梁设计规范”，NCHRP 368，1999米歇尔戈恩，弗雷德摩西，王健，“公路桥梁设计极端事件”，NCHRP 489，2003弗雷德摩西“载重因子校正LRFD桥梁评价”NCHRP 454，2001Kulicki，约翰M“公路桥梁的设计理念”，桥梁工程手册，1999联邦紧急事务管理署，“NEHRP推荐地震条例的规定新建的建筑物和其他结构的2000年版”，联邦紧急事务管理局368/369 联邦公路管理局，“评估冲刷桥梁，”液压工程第18号通告，2001年图12和13土壤刚度和阻尼系数土壤绘制两个不同振幅（ρT1= 0.002米，主场迎战迫使频率（ρT2= 0.0015）。

两个图表显示在土壤硬度和土壤几乎线性的增加迫使阻尼衰减频率。

这表明土壤退出频率的增加而软化。