桥梁设计规范：历史、现状及发展
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凭计算（无需试验）就可确定荷载安全系数 以截面内力（而不是截面应力）为验算对象
20世纪50年代 前苏联
极限状态法
（分项系数法）
承载能力极限状态 正常运营极限状态 破坏-安全极限状态
规定了各种极限状态及其内涵 将大K转化成多个（一般为三类）系数，分别用 于考虑荷载、荷载组合和材料的不定性影响 解决了“不同状态”和“系数单一”问题
¾ 作用（荷载）与作用效应分析——结构分析
¾ 材料、构件和连接的尺寸选择与抗力设计——结构设计
¾ 结构可靠性（安全，适用，耐久）验算——设计理论体系
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
4
2
桥梁结构设计原则
通车通航等限界 正常使用和养护 适度发展余地
优良力学性能
结构
抵御自然灾害
久性结构
桥梁的适用范围（各成员国情况不尽相同）
¾ 公路桥 ¾ 铁路桥（含高铁桥梁） ¾ 人行及自行车桥
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
9
规范的基本特色（续）
规范条文的类型
¾ 所有条款分为两类，一类为原 则性条款（Principles），一类 为应用性条款（Application Rules）
具体设计：理论和方法内容先进 可资借鉴之处？
¾ 制订规范的技术框架 ¾ 分项系数的制订方法（含可靠度调控方法） ¾ 适用的设计理论和方法（在各具体规范中）
有什么问题？－设计体系调整，培训交流
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
17
美国AASHTO规范简介
AASHTO（American Association of State Highway and
内容－1、概述；2、总体设计和桥位特征；3、荷载及荷载
Q ≤γ △d≤
b△RdL
Rc
γ c ; Rs
γs
规范校准
新一代规范
设规的三个层次
1 工程结构 2 行业结构 3 具体结构
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
6
3
欧洲结构规范的历史和现状－概述
背景资料
¾ 欧共体（European Communities, EC），1965 ¾ 欧盟（European Union , EU），1993，“多元一体”
7
采用欧洲结构规范的潜在好处
协调欧洲工程领域的劳务市场 有利于材料、构件和配件的使用、采购及销售 通过构建共同的设计框架，强化土木工程理论研究和技术
发展的共同基础 加大设计方法的透明度，易于设计方、官方和业主等之间
的沟通交流 可为设计施工提供通用的设计指南、手册、软件等 增强欧洲土木工程在全球范围内的竞争力 在欧洲不同地区，可获得更为一致的工程安全性水准 核心：协调技术规范，消除欧洲贸易中的技术障碍
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
10
5
欧洲结构规范的历史和现状－进程
20世纪70年代初期，欧共体委员会（Commission of
European Communities，CEC）建议制订一套工程结构方 面的欧洲规范，使其在一段时间内与各国规范平行使用， 在若干年后逐步取代各国规范。
初步设想是：利用国际结构安全度联合委员会（JCSS）的
结构规范草案，在增添其它内容的基础上，形成欧洲规范 的基本技术框架。
1975年，开始编制欧洲结构规范 1990年，经成员国内部协商，决定将欧洲规范的后续工作
（进一步发展，修订完善和翻译出版等）转交给欧洲标准 委员会（Comité Européen de Normalisation，CEN）。
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
8
4
规范的基本特色
方法－基于极限状态概念，采用分项系数法 对象
¾ 建筑结构 ¾ 土木工程结构（桥梁，筒体，管道，塔桅等） ¾ 对特殊结构（大坝、核电站等），需用到其他相关规范
材料－钢，混凝土，铝，木，砌体等 结构－新建结构，既有结构；不同寿命要求的临时结构和永
分项系数法－设计值，验 算，作用效应组合
EN 1990 设计基础
EN1990 极限状态设计的 技术框架
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
16
8
对欧洲结构规范的总体认识（特点）
规范构成：系统性 规范内容：丰富与庞杂
¾ 工程对象与材料 ¾ 成员国的规范附录 ¾ 条款的相互引用，套嵌较深
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
2
1
结构设计规范的性质与特征
具体性，其内容是与人的认识和经验分不开的 局限性，即便对同一类结构，适用范围（对象）也有限制 发展性，随着科技的进步和工程的发展，其内容也需不断发展和
更新（不指望一次解决所有问题）
严肃性，一经批准颁布执行，全部（或部分）条款必须严格执行 服务性，明确回答和解决问题；有翔实的条文说明与参考文献，
桥梁设计规范：历史、现状及发展
土木工程学院 桥梁工程系 李亚东 博士 教授
ydli@swjtu.cn 2012-1-17 天津
交流内容
结构设计规范的性质、特征、组成与内容 结构设计理论的发展历程 欧洲结构规范简介 美国AASHTO规范简介 中国公路桥规、铁路桥规的发展历程 对转轨中若干技术问题的考虑 基于极限状态的规范修订技术框架 对铁路工程、铁路桥规转轨的认识与建议 结构设计规范的发展趋势分析
李亚东：桥梁设EN计1规31范7：Ro历a史d R，e现str状ai及nt 发Sy展stems
15
EN1990 Eurocode 主要内容和技术体系
内容组成 作用和范围 应用前提 基本要求 对可靠度的调控 设计工作寿命与基准期 结构耐久性要求
设计状况 极限状态分类 极限状态设计 作用（荷载） 材料与几何特性
以便用户可正确理解，容易掌握，减少人为失误
内容成熟，其条文反应的是已有的公认成果（包括理论和试验成
果，以及工程经验）的总结，据此，要给予老规范充份的尊重
编排合理，章节划分，逻辑关系，杜绝矛盾与歧义 文字简炼，文字应尽量做到简洁，精炼，明晰，准确
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
5
结构设计理论的发展历程
产生年代
方法名称
设计公式
方法特征
19世纪 中叶之前
1826年提出 沿用至今
20世纪30年代 前苏联
基于试验和经 验的方法
容许应力法
极限荷载法
破坏荷载 K = 工作荷载
[ ] = y /K ≤[ ]
KS ≤ R
模型或实物试验 可揭示构件的真实承载能力 难以应付所有出现的问题
基于结构分析理论、材料及构件试验和荷载测定 结构任一点的应力，不超过[ ] 三点不足：不同状态，系数单一，无可比性
的国家联合体 ¾ 成员国，6次扩充，27个（2007年） ¾ 人口，5亿多；面积，400多万平方公里（2010年）
何为欧洲结构规范？
¾ 对建筑和土木工程结构物，制订出的一套（10册58篇） 欧盟共用的技术规范，最终替代各成员国采用的各不相 同的规范。
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
Example
EN 1990 EN 199i EN 1999
2012年3月14日
Байду номын сангаас
Example EN 206 Concrete
EN 13369 Pre-cast Concrete Products
EN 10025 Hot-rolled Structural Steel Products
EN 10080 Steel for Reinforcement
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
11
欧洲结构规范的历史和现状－进程（续）
CEN拥有众多的负责标准工作的技术委员会，其中的
CEN/TC250委员会负责目前欧洲规范的制订工作。
1990 – 1998，规范各部分的（英语）试行版本（ENVs）
陆续面市。
1998 – 2006，陆续转换ENVs为正式的欧洲规范（EN） 2002，第一部分欧洲结构规范出版 (EN 1990) 2003，委员会建议各成员国接受欧洲结构设计规范EN 2006，出版了所有的欧洲结构规范，共计58册 2006 – 2010，欧洲规范与成员国规范共用期 2010 ，全面实施欧洲结构规范，撤销与欧洲结构规范相
3
结构设计规范的组成与内容
设计所要达到的目的：满足设计原则（以桥梁结构为例，后述）
设规的内容（以桥梁结构为例）：
¾ 作用及作用效应组合－荷载测定
¾ 结构内力分析方法－结构分析
¾ 材料和工艺－材料试验
材料及构件试验
¾ 构件及连接的抗力－结构试验
¾ 构件及连接的验算方法－结构验算
¾ 构造规定
制订设规的原理：结构设计的三要素
安全
抵御人为灾害
抗特殊风险能力
环保
可持续
协调
设计理念
节约资源 减少能耗 保护环境
全寿命理念下的经济合理
功能
可检、可养、可强、可换
适用
经济 合理
桥梁 工程
材料 耐久
造型 美观
结构美学要求 与自然环境的协调 与社会人文景观的协调
耐久性材料 耐久性构造 耐久性设计
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
Aluminium structures design
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
14
7
欧洲标准的“三足鼎立”
EN 1090 - Execution of steel structures and aluminium structures EN 13670 - Execution of concrete structures EN1536 - Execution of special geotechnical work: Bored piles EN 1537 - Execution of special geotechnical work: Ground anchors
Transportation Officials）美国各州公路和运输工作者协会
修订－1931年初版，大约每隔4年修订一次 现行规范－AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,
LRFD－Load and Resistance Factor Design荷载与抗力系 数设计
抵触的各成员国规范
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
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6
欧洲结构规范－组成
规范组成（计10册，每册由若干篇组成，合计58篇）
EN 1990 Eurocode : 结构设计基础 EN 1991 Eurocode 1: 结构上的作用 EN 1992 Eurocode 2: 混凝土结构设计 EN 1993 Eurocode 3: 钢结构设计 EN 1994 Eurocode 4: 钢－混凝土组合结构设计 EN 1995 Eurocode 5: 木结构设计 EN 1996 Eurocode 6: 圬工（砌体）结构设计 EN 1997 Eurocode 7: 土工设计 EN 1998 Eurocode 8: 结构抗震设计 EN 1999 Eurocode 9: 铝结构设计
¾ 原则性条款描述结构性能的基 本要求，必须满足；应用性条 款则是满足原则性条款要求可 采用的方法（非强制性）
成员国层面的欧洲规范的组成 与格式
修订周期～ 5年
a. 成员国标题页 b. 成员国前言 c. EN（正式版本）标题页 d. EN正文 e. EN附录 f. 成员国附录
2012年3月14日
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
13
欧洲结构规范－内在关系
Concrete structures design
Timber structures design
Steel structures design Masonry structures design
Composite steel and concrete structures design
40～70年代 美，前苏联
概率（极限状 态）设计法
PF ≤ [ PF ] ≥[ ]
水准III－全概率法
水准II－近似概率法
水准I－半概率法
结构可靠度分析
数据采集 统计分析
以极限状态作为结构的设计状态
以概率论方法处理结构的可靠性问题 统一指标（PF或 ），解决了“无可比性”问题
( ∑ ) ( ) Sd γ gG;γ q
20世纪50年代 前苏联
极限状态法
（分项系数法）
承载能力极限状态 正常运营极限状态 破坏-安全极限状态
规定了各种极限状态及其内涵 将大K转化成多个（一般为三类）系数，分别用 于考虑荷载、荷载组合和材料的不定性影响 解决了“不同状态”和“系数单一”问题
¾ 作用（荷载）与作用效应分析——结构分析
¾ 材料、构件和连接的尺寸选择与抗力设计——结构设计
¾ 结构可靠性（安全，适用，耐久）验算——设计理论体系
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
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2
桥梁结构设计原则
通车通航等限界 正常使用和养护 适度发展余地
优良力学性能
结构
抵御自然灾害
久性结构
桥梁的适用范围（各成员国情况不尽相同）
¾ 公路桥 ¾ 铁路桥（含高铁桥梁） ¾ 人行及自行车桥
2012年3月14日
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9
规范的基本特色（续）
规范条文的类型
¾ 所有条款分为两类，一类为原 则性条款（Principles），一类 为应用性条款（Application Rules）
具体设计：理论和方法内容先进 可资借鉴之处？
¾ 制订规范的技术框架 ¾ 分项系数的制订方法（含可靠度调控方法） ¾ 适用的设计理论和方法（在各具体规范中）
有什么问题？－设计体系调整，培训交流
2012年3月14日
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17
美国AASHTO规范简介
AASHTO（American Association of State Highway and
内容－1、概述；2、总体设计和桥位特征；3、荷载及荷载
Q ≤γ △d≤
b△RdL
Rc
γ c ; Rs
γs
规范校准
新一代规范
设规的三个层次
1 工程结构 2 行业结构 3 具体结构
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
6
3
欧洲结构规范的历史和现状－概述
背景资料
¾ 欧共体（European Communities, EC），1965 ¾ 欧盟（European Union , EU），1993，“多元一体”
7
采用欧洲结构规范的潜在好处
协调欧洲工程领域的劳务市场 有利于材料、构件和配件的使用、采购及销售 通过构建共同的设计框架，强化土木工程理论研究和技术
发展的共同基础 加大设计方法的透明度，易于设计方、官方和业主等之间
的沟通交流 可为设计施工提供通用的设计指南、手册、软件等 增强欧洲土木工程在全球范围内的竞争力 在欧洲不同地区，可获得更为一致的工程安全性水准 核心：协调技术规范，消除欧洲贸易中的技术障碍
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
10
5
欧洲结构规范的历史和现状－进程
20世纪70年代初期，欧共体委员会（Commission of
European Communities，CEC）建议制订一套工程结构方 面的欧洲规范，使其在一段时间内与各国规范平行使用， 在若干年后逐步取代各国规范。
初步设想是：利用国际结构安全度联合委员会（JCSS）的
结构规范草案，在增添其它内容的基础上，形成欧洲规范 的基本技术框架。
1975年，开始编制欧洲结构规范 1990年，经成员国内部协商，决定将欧洲规范的后续工作
（进一步发展，修订完善和翻译出版等）转交给欧洲标准 委员会（Comité Européen de Normalisation，CEN）。
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
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4
规范的基本特色
方法－基于极限状态概念，采用分项系数法 对象
¾ 建筑结构 ¾ 土木工程结构（桥梁，筒体，管道，塔桅等） ¾ 对特殊结构（大坝、核电站等），需用到其他相关规范
材料－钢，混凝土，铝，木，砌体等 结构－新建结构，既有结构；不同寿命要求的临时结构和永
分项系数法－设计值，验 算，作用效应组合
EN 1990 设计基础
EN1990 极限状态设计的 技术框架
2012年3月14日
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16
8
对欧洲结构规范的总体认识（特点）
规范构成：系统性 规范内容：丰富与庞杂
¾ 工程对象与材料 ¾ 成员国的规范附录 ¾ 条款的相互引用，套嵌较深
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
2
1
结构设计规范的性质与特征
具体性，其内容是与人的认识和经验分不开的 局限性，即便对同一类结构，适用范围（对象）也有限制 发展性，随着科技的进步和工程的发展，其内容也需不断发展和
更新（不指望一次解决所有问题）
严肃性，一经批准颁布执行，全部（或部分）条款必须严格执行 服务性，明确回答和解决问题；有翔实的条文说明与参考文献，
桥梁设计规范：历史、现状及发展
土木工程学院 桥梁工程系 李亚东 博士 教授
ydli@swjtu.cn 2012-1-17 天津
交流内容
结构设计规范的性质、特征、组成与内容 结构设计理论的发展历程 欧洲结构规范简介 美国AASHTO规范简介 中国公路桥规、铁路桥规的发展历程 对转轨中若干技术问题的考虑 基于极限状态的规范修订技术框架 对铁路工程、铁路桥规转轨的认识与建议 结构设计规范的发展趋势分析
李亚东：桥梁设EN计1规31范7：Ro历a史d R，e现str状ai及nt 发Sy展stems
15
EN1990 Eurocode 主要内容和技术体系
内容组成 作用和范围 应用前提 基本要求 对可靠度的调控 设计工作寿命与基准期 结构耐久性要求
设计状况 极限状态分类 极限状态设计 作用（荷载） 材料与几何特性
以便用户可正确理解，容易掌握，减少人为失误
内容成熟，其条文反应的是已有的公认成果（包括理论和试验成
果，以及工程经验）的总结，据此，要给予老规范充份的尊重
编排合理，章节划分，逻辑关系，杜绝矛盾与歧义 文字简炼，文字应尽量做到简洁，精炼，明晰，准确
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
5
结构设计理论的发展历程
产生年代
方法名称
设计公式
方法特征
19世纪 中叶之前
1826年提出 沿用至今
20世纪30年代 前苏联
基于试验和经 验的方法
容许应力法
极限荷载法
破坏荷载 K = 工作荷载
[ ] = y /K ≤[ ]
KS ≤ R
模型或实物试验 可揭示构件的真实承载能力 难以应付所有出现的问题
基于结构分析理论、材料及构件试验和荷载测定 结构任一点的应力，不超过[ ] 三点不足：不同状态，系数单一，无可比性
的国家联合体 ¾ 成员国，6次扩充，27个（2007年） ¾ 人口，5亿多；面积，400多万平方公里（2010年）
何为欧洲结构规范？
¾ 对建筑和土木工程结构物，制订出的一套（10册58篇） 欧盟共用的技术规范，最终替代各成员国采用的各不相 同的规范。
2012年3月14日
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Example
EN 1990 EN 199i EN 1999
2012年3月14日
Байду номын сангаас
Example EN 206 Concrete
EN 13369 Pre-cast Concrete Products
EN 10025 Hot-rolled Structural Steel Products
EN 10080 Steel for Reinforcement
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
11
欧洲结构规范的历史和现状－进程（续）
CEN拥有众多的负责标准工作的技术委员会，其中的
CEN/TC250委员会负责目前欧洲规范的制订工作。
1990 – 1998，规范各部分的（英语）试行版本（ENVs）
陆续面市。
1998 – 2006，陆续转换ENVs为正式的欧洲规范（EN） 2002，第一部分欧洲结构规范出版 (EN 1990) 2003，委员会建议各成员国接受欧洲结构设计规范EN 2006，出版了所有的欧洲结构规范，共计58册 2006 – 2010，欧洲规范与成员国规范共用期 2010 ，全面实施欧洲结构规范，撤销与欧洲结构规范相
3
结构设计规范的组成与内容
设计所要达到的目的：满足设计原则（以桥梁结构为例，后述）
设规的内容（以桥梁结构为例）：
¾ 作用及作用效应组合－荷载测定
¾ 结构内力分析方法－结构分析
¾ 材料和工艺－材料试验
材料及构件试验
¾ 构件及连接的抗力－结构试验
¾ 构件及连接的验算方法－结构验算
¾ 构造规定
制订设规的原理：结构设计的三要素
安全
抵御人为灾害
抗特殊风险能力
环保
可持续
协调
设计理念
节约资源 减少能耗 保护环境
全寿命理念下的经济合理
功能
可检、可养、可强、可换
适用
经济 合理
桥梁 工程
材料 耐久
造型 美观
结构美学要求 与自然环境的协调 与社会人文景观的协调
耐久性材料 耐久性构造 耐久性设计
2012年3月14日
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Aluminium structures design
2012年3月14日
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7
欧洲标准的“三足鼎立”
EN 1090 - Execution of steel structures and aluminium structures EN 13670 - Execution of concrete structures EN1536 - Execution of special geotechnical work: Bored piles EN 1537 - Execution of special geotechnical work: Ground anchors
Transportation Officials）美国各州公路和运输工作者协会
修订－1931年初版，大约每隔4年修订一次 现行规范－AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,
LRFD－Load and Resistance Factor Design荷载与抗力系 数设计
抵触的各成员国规范
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
12
6
欧洲结构规范－组成
规范组成（计10册，每册由若干篇组成，合计58篇）
EN 1990 Eurocode : 结构设计基础 EN 1991 Eurocode 1: 结构上的作用 EN 1992 Eurocode 2: 混凝土结构设计 EN 1993 Eurocode 3: 钢结构设计 EN 1994 Eurocode 4: 钢－混凝土组合结构设计 EN 1995 Eurocode 5: 木结构设计 EN 1996 Eurocode 6: 圬工（砌体）结构设计 EN 1997 Eurocode 7: 土工设计 EN 1998 Eurocode 8: 结构抗震设计 EN 1999 Eurocode 9: 铝结构设计
¾ 原则性条款描述结构性能的基 本要求，必须满足；应用性条 款则是满足原则性条款要求可 采用的方法（非强制性）
成员国层面的欧洲规范的组成 与格式
修订周期～ 5年
a. 成员国标题页 b. 成员国前言 c. EN（正式版本）标题页 d. EN正文 e. EN附录 f. 成员国附录
2012年3月14日
2012年3月14日
李亚东：桥梁设计规范：历史，现状及发展
13
欧洲结构规范－内在关系
Concrete structures design
Timber structures design
Steel structures design Masonry structures design
Composite steel and concrete structures design
40～70年代 美，前苏联
概率（极限状 态）设计法
PF ≤ [ PF ] ≥[ ]
水准III－全概率法
水准II－近似概率法
水准I－半概率法
结构可靠度分析
数据采集 统计分析
以极限状态作为结构的设计状态
以概率论方法处理结构的可靠性问题 统一指标（PF或 ），解决了“无可比性”问题
( ∑ ) ( ) Sd γ gG;γ q