1、對公路橋涵設計中設計洪水頻率的思考牟洪仲安竹石摘要:從與時間相關的三個基本概念出發，通過設計洪水頻率與設計基準期、設計洪水頻率 與設計使用年限、設計洪水頻率與區域防洪標準、設計洪水頻率與抗震設計標準四組對比， 得到關于公路橋涵設計中設計洪水頻率的幾點思考。關鍵詞：設計洪水頻率、保證概率Abstract:This article clears three time-related primary concepts fist,then analyzes the following four groups of comparis ons: desig ned flood freque ncy and

2、 desig n refere nee period; desig ned flood freque ncy and desig n work ing life; desig ned flood freque ncy and the regi onal sta ndard for floor control ;designed flood frequency and seismic design standard,andsummarizesseveral view about desig ned flood freque ncy.Key word: desig ned flood freque

3、 ncyguara ntee probability1. 定義1.1設計洪水頻率1橋涵設計中的設計洪水頻率是指在設計時采用的某一洪水重現的概率，它的實質是一種累計頻率。與之對應的是洪水重現期，它表示在很長的一段時間內，該洪水頻率對應的洪水 平均多少年發生一次。即若選定的洪水頻率為1%，表示超過這樣的洪水每年出現的可能性為1%。由此可知，設計洪水頻率是與時間相關的一個概念，而公路橋函設計通用規范 （JTG D60-2004）中與時間相關的一個核心概念是設計基準期，所以也簡要陳述一下設計基準期的概念。1.2設計基準期2設計基準期為確定可變作用及與時間有關的材料性能等取值而選用的時間參數，是概率分析

4、上采用的概念，我國公路橋涵設計的基準期主要是通過可變荷載統計分布確定的。其實質是抗力函數與作用函數簡化的一個時間參數。公橋規中規定：公路橋涵設計基準期為3、”100年。這里涉及到的是一個分析的范疇，而在橋梁設計規范中，對于和設計更相關的、業主更關心的設計使用年限概念卻少提及，現結合其他結構說明一下。1.3設計使用年限作者：牟洪仲（1984）,男，貴州大學土木建筑工程學院碩士研究生，貴州貴陽550003安竹石（1960），男，碩士生導師，副教授，貴州大學土木建筑工程學院，貴州貴陽550003公路水泥混凝土路面的設計年限是指路面達到預定損壞標準所能作用的時間 。對于橋梁設計，我們也可認為橋梁在正常

5、條件下不需大修所能運營的時間。 美國對橋梁的設計使用年5限為不小于75100年，該文還提出了公路混凝土橋涵結構設計使用年限的規定建議，對于一般大中小橋均為 100 年。2. 對比2.1 設計洪水頻率與設計基準期的對比 按設計基準期的定義，材料與荷載的考慮都是在一百年之內以較大概率來保證的，而對于設計洪水頻率，假定以一般大中橋1%的設計洪水設計頻率 （即每年不到該洪水位的概率為699%）來設計，根據其滿足二項分布 可知，在建橋一百年都不觸及該頻率對應洪水位的概率 P=0.99100 =36.6%，而這是一個較小的保證概率。由此可見，二者在一定程度上是不對應的。2.2 設計洪水頻率與設計使用年限的

6、對比 由上一小結以及設計使用年限的定義與一般規定， 還是以一般大中橋為例子， 在使用年限內 洪水將以較大概率 1-0.99100 =63.4%觸及該頻率對應洪水位，在這種情況下結構能不能真正 達到經驗的設計使用年限將有較大的困難。 所以，在橋梁設計規范中更明確地規定設計使用 年限，并通過一定的設計參數與設計措施保證在設計使用年限內能夠降低洪水的影響是必要 的。當然，提高設計洪水頻率也是一個措施， 比如美國規范就比我國高， 但即使提高的 1/500, 也只能保證 50 年使用過程中有 90%的保證概率，所以單獨以提高設計洪水頻率的方式來提 高保證率作用不明顯。2.3 橋梁設計洪水頻率與區域防洪標

7、準的對比公橋規中對于設計洪水頻率大小的規定僅與橋梁跨徑與重要性有關，而不涉及到區 域的防洪標準， 將防洪標準較低的區域與較高的地區等同對待， 將使防洪標準較低的區域很 難達到公橋規 規定的設計洪水頻率值， 且極易在防洪標準較低的地區形成橋與路連接不 順，甚至單橋突起的情況。 所以， 設計洪水頻率可區別對待， 根據實際情況適當調整其大小， 而這種調整又與橋梁結構自身需以較大概率在較長使用期內保證橋梁不觸及設計水位的目 標相抵觸， 如何在這種情況下仍能保證橋梁的安全？除了對橋梁本身加強外，對其他臨時性的防洪設施的強化也很重要。 7 文中提到的多次設防的方法，即將洪水分為偶遇洪水與罕 遇洪水的方法更

8、多的是從效益分析層面來確定洪水頻率的， 但這個效益應是以橋梁不造成安 全事故為前提， 所以即使從效益角度出發設計洪水頻率的標準降低了， 橋梁本身的強度與防 罕見洪水的措施是不可少的。2.4 橋梁設計洪水頻率與抗震設計標準的對比橋梁設計洪水頻率的概念屬于防洪設計的一個范疇，而橋梁設計規范中涉及防洪設計的地方少之又少， 這與抗震設計有專門的公路工程抗震設計規范形成對比，防止洪水特別是罕見洪水對橋涵造成的傷害也應重視。 另外，抗震設計的標準不論在國內還是國外都相對較高， 例如，現行的美國公路橋梁設計規范 （ AASHTO ）地震設計在使用狀態下， 按 50 年使用期 內 10% 的失效率進行設計的。

9、 即在 50 年內，有 90% 的把握不會發生超過這設防等級的地 震，相當于重現期為 475 年。3. 結論3.1 本文明晰了在橋梁設計過程中與設計洪水頻率相關的幾個概念，進而進行了四組對比， 得出橋梁規范中對設計洪水頻率的規定與對其它一些相關概念的規定一定程度上的不 統一。3.2 從設計洪水頻率出發得到的保證率的角度來說，我國的防洪標準是偏低的。所以，可適 當提高設計洪水頻率的標準。但如上文所述即使提高了設計洪水頻率的標準，對罕見洪 水的防止也是有限的， 那么在條件允許的條件下， 我們可以以防止偶遇洪水的破壞為主， 而對罕見洪水采用特殊的措施進行應對，這樣的話即使設計洪水頻率降低了，其實質仍

10、 保證了較高的安全性。而對于偶遇洪水與罕遇洪水的劃分，以及防止罕遇洪水對橋涵破 壞的措施限于篇幅以后再詳述。3.3 橋梁設計過程中設計洪水頻率的取值還需充分考慮區域防洪標準并結合效益分析確定。3.4 建議橋規中能有業主與設計人員關心的設計使用年限的規定。3.5 在不斷完善防洪設計相關規范與理論研究的同時，可對照抗震設計等相關規范，將抗震 設計的一些方法運用到防洪設計，將防洪設計的一些方法運用到抗震設計。參考文獻：1 JTG D60-2004, 公路橋函設計通用規范 S.2 GB 50068-2001, 建筑結構可靠度設計統一標準 S.3 袁賢訊 ,陳國英 .結構設計基準期與設計工作壽命的關系J

11、. 中國建設信息 ,2001（21）:48-51.4 JTG D40-2002 ,公路水泥混凝土路面設計規范 S.5 張洪波 ,鮑衛剛 .公路橋涵結構的設計基準期與設計使用年限J . 公路， 2005（ 8）：35-37.6 周國利 .概率論與數理統計 M. 南京：南京大學出版社， 2007.7 齊懷恩 ,王光遠 .公路橋梁抗洪設計標準的反思和建議J. 林業科技情報， 1998（3）：7-13.作者簡介及聯系電話、通訊地址 :牟洪仲 （1984），男，貴州大學土木建筑工程學院碩士研究生，貴州貴陽 550003 電話通訊地址：貴州省貴陽市貴州大學土建學院研究生院結構工程

12、專業安竹石（1960），男，碩士生導師， 副教授， 貴州大學土木建筑工程學院， 貴州 貴陽 550003 電話： - 漢語漢字 編輯詞條文，wen,從玄從爻。天地萬物的信息產生出來的現象、紋路、軌跡，描繪出了陰陽二氣在 事物中的運行軌跡和原理。故文即為符。上古之時，符文一體。古者伏羲氏之王天下也，始畫八卦，造書契，以代結繩（爻 ）之政，由是文籍生焉。 -尚書序依類象形，故謂之文。其后形聲相益，即謂之字。-說文序倉頡造書，形立謂之文，聲具謂之字。-古今通論（1） 象形。甲骨文此字象紋理縱橫交錯形。"文"是漢字的一個部首。本義 :花紋 ;紋理。(2)

13、同本義 figure;veins文，英語念為 :text、 article 等，從字面意思上就可以理解為文章、文字，與古今中外的各個 文學著作中出現的各種文字字形密不可分。 古有甲骨文、 金文、小篆等， 今有宋體、 楷體等， 都在這一方面突出了 "文"的重要性。古今中外，人們對于 "文 "都有自己不同的認知，從大的 方面來講， 它可以用于表示一個民族的文化歷史， 從小的方面來說它可用于用于表示單獨的 一個 "文"字，可用于表示一段話，也可用于人物的姓氏。折疊編輯本段基本字義1事物錯綜所造成的紋理或形象：燦若錦。2刺畫花紋：身。3. 記

14、錄語言的符號：字。盲。以害辭。4. 用文字記下來以及與之有關的：憑。藝。體。典。苑。獻（指有歷史價值 和參考價值的圖書資料）。采（a.文辭、文藝方面的才華； b.錯雜艷麗的色彩）5. 人類勞動成果的總結：化。物。6. 自然界的某些現象：天。水。7. 舊時指禮節儀式：虛。繁縟節（過多的禮節儀式）8. 文華辭采，與“質” 、“情”相對：質彬彬。9. 溫和：火。靜。雅。10. 指非軍事的：職。治武功（指禮樂教化和軍事功績）11. 指以古漢語為基礎的書面語：552言。 白間雜。12. 專指社會科學：科。13. 掩飾：過飾非。14. 量詞，指舊時小銅錢：一不名。15姓。16. 皇帝謚號，經緯天地曰文；道

15、德博聞曰文；慈惠愛民曰文；愍民惠禮曰文；賜民爵位 曰文；勤學好問曰文；博聞多見曰文；忠信接禮曰文；能定典禮曰文；經邦定譽曰文；敏而 好學曰文；施而中禮曰文；修德來遠曰文；剛柔相濟曰文；修治班制曰文；德美才秀曰文； 萬邦為憲、帝德運廣曰文；堅強不暴曰文；徽柔懿恭曰文；圣謨丕顯曰文；化成天下曰文； 純穆不已曰文；克嗣徽音曰文；敬直慈惠曰文；與賢同升曰文；紹修圣緒曰文；聲教四訖曰 文。如漢文帝。折疊編輯本段字源字形字源演變與字形比較折疊編輯本段詳細字義名1 .右圖是“文”字的甲骨文圖片， 資料來源： 徐無聞主編：甲金篆隸大字典 ，四川辭書出版社。 1991 年 7 月第一版。“文”字的甲骨文字繪畫的

16、像一個正面的“大人” ，寓意“大象有形” 、“象形”；特別放大了 胸部，并在胸部畫了“心” ，含義是“外界客體在心里面的整體影像、整體寫真、整體素描、 整體速寫”。許慎說文解字把“文”解釋為“錯畫也” ，意思是“對事物形象進行整體素描，筆畫交 錯，相聯相絡，不可解構” ，這與他說的獨體為文、合體為字的話的意思是一致的。“說文解字”這個書名就表示了“文”只能“說” ，而“字”則可“解”的意思。 “文”是客觀事物外 在形象的速寫，是人類進一步了解事物內在性質的基礎，所以它是“字”的父母，“字”是“文”的孩子。 “文”生“字”舉例（以“哲”為例） ：先對人手摩畫，其文為“手” ；又對 斧子摩畫，其文

17、為“斤” 。以手、斤為父母，結合、生子，其子就是“折” （手和斤各代表父 母的基因）。這個“折”就是許慎所謂的“字” 。“字”從宀從子， “宀”表示“獨立的房子” 子在其中，有“自立門戶”的意思。故“字”還能與“文”或其他“字”結合，生出新“字” 來。在本例，作為字的“折”與作為文的“口”結合，就生出了新的字“哲” 。2.同本義 figure;veins文，錯畫也。象交文。今字作紋。東漢許慎說文五章以奉五色。一一春秋左丘明左傳昭公二十五年。注：“青與赤謂之文，赤與白謂之章，白與黑謂之黼，黑與青謂之黻。 ”美于黼黼文章。一一荀子非相茵席雕文。韓非子十過織文鳥章，白旆央央。詩小雅六月斑文小魚。明劉

18、基誠意伯劉文成公文集3又如：文駕（彩車） ；文斑（雜色的斑紋） ；文旆（有文彩的旗幟） ；文繡（繡有彩色花紋 的絲織品；刺花圖案） ；文織（有彩色花紋的絲織品） ；文鱗（魚鱗形花紋） 。4字， 文字（“文”，在先秦時期就有文字的意思，“字”，到了秦朝才有此意。 分別講，“文”指獨體字；“字”指合體字。籠統地說，都泛指文字。 ） character飾以篆文。一一南朝宋范曄后漢書張衡傳分文析字。一一東漢班固漢書劉歆傳夫文，止戈為武。左傳宣公十二年距洞數百步，有碑仆道，其文漫滅。王安石游褒禪山記文曰“天啟壬戌秋日”。一一明 魏學洢核舟記文曰“初平山尺” 。5又如：甲骨文；金文；漢文；英文；文跡（文字

19、所記載的事跡） ；文書爻（有關文字、文 憑之類的卦象） ；文異（文字相異） ；文軌（文字和車軌） ；文獄（文字獄） ；文錢（錢。因錢 有文字，故稱） ；文狀（字據，軍令狀） ；文引（通行證；路憑） ；文定（定婚） 。6文章（遣造的詞句叫做“文” ，結構段落叫做 “章”。） literary composition故說詩者不以文害辭。 孟子萬章上 好古文。 唐 韓愈師說屬予作文以記之。一一宋范仲淹岳陽樓記能述以文。宋歐陽修醉翁亭記摘其詩文。一一清 紀旳閱微草堂筆記7又如：文價（文章的聲譽） ；文魔（書呆子） ；文會（舊時讀書人為了準備應試，在一起 寫文章、互相觀摩的集會） ；文移（舊時官府文書的

20、代稱） ；文雄（擅長寫文章的大作家） ； 文意（文章的旨趣） ；文義（文章的義理） ；文情（文章的詞句和情思） ；本文（所指的這篇 文章）；作文（寫文章；學習練習所寫的文章） ；文魁（文章魁首） ；文價（文章的聲價） ；文 什（文章與詩篇） 。8美德；文德 virtue圣云繼之神，神乃用文治。杜牧感懷詩一首9又如：文丈（對才高德韶的老者的敬稱） ；文母（文德之母） ；文武（文德與武功） ；文命 （文德教命） ；文惠（文德恩惠） ；文德（寫文章的道德） ；文薄（謂文德淺薄） ；文昭（文德 昭著）。10.文才；才華。亦謂有文才，有才華 literary talent而文采不表于后世也。一一漢 司馬

21、遷報任安書11又如：文業（才學）；文英（文才出眾的人） ；文采風流（橫溢的才華與瀟灑的風度）文郎（有才華的青少年）；文彥（有文才德行的人）；文通殘錦（比喻剩下不多的才華）12文獻，經典；韻文document;classics;verse儒以文亂法。一一韓非子五蠹言必遵修舊文而不穿鑿。一一說文解字敘13辭詞句。亦指文字記載writings;record 。如：文幾（舊時書信中開頭常用的套語。意為將書信呈獻于幾前） ；文倒（文句顛倒）；文過其實 （文辭浮夸， 不切實際）；文義（文辭）； 文辭（言詞動聽的辭令） ；文繡（辭藻華麗） 。14自然界的某些現象natural phenomenon經緯天地曰

22、文。左傳昭公二十八年；文曜（指日月星辰；文星）15又如：天文；地文；水文；文象（日月星辰變化的跡象） 文昌（星座名） 。16文治；文事；文職。與“武”相對。achievements in culture and education ；civilian post文能取勝。一一史記平原君虞卿列傳文不能取勝。文武并用。唐 魏征諫太宗十思疏精神折沖于千里，文武為憲于萬邦。一一明袁可立晉秩兵部右侍郎誥17又如：文臣，文吏（文職官吏） ；文席（教書先生的幾席） ；文品（文官的品階） ；文帥（文職官員出任或兼領統帥） ；文烈（文治顯赫） ；文員（文職吏員） ；文階（文職官階） ；文 道（文治之道） ；文業（

23、文事） ；文僚（文職官吏） 。18法令條文 articles of decree而刀筆吏專深文巧詆，陷人于罪。一一史記汲黯列傳19又如：文劾（根據律令彈劾） ；文法吏（通曉法令、執法嚴峻的官吏） ；文丈（規矩；制 度）；文移（官府文書） ；文牓（布告；文告） ；文憲（禮法；法制） 。20文言。 古代散文文體之一； 別于白話的古漢語書面語 literary language 。如： 半文半白； 文語；文白（文言文和白話文） 。21文教；禮節儀式 rites則修文德。論語季氏22又如：文丈 （ 崇尚禮文儀節 ）；文俗 （拘守禮法而安于習俗 ） ；文致 （指禮樂 ）；文貌 （禮文儀 節） ；文緒（文教禮樂之事） ；文儀 （ 禮節儀式 ）23指表現形式；外表form;appearance 。如：文服 （表面服從 ）；文榜 （告示、布告之類 ） ；文誥 （誥令 ）24指鼓樂，泛指曲調music;tune 。如：文曲 （指樂曲 ）；文始 （舞樂名 ）25謚號，謚法：勤學好問叫文study deligently何以謂之文。論語是以謂之文。26姓動1在肌膚上刺畫花紋或圖案tatto （the skin）被發文身。