1、1,铁路工程技术标准所 周 诗广,日本铁路技术标准体系 及其转轨特点,2,目 次,日立交通事業,1,2,中日铁路技术标准体系概述,各专业技术标准体系对比,3,5,日本铁路极限状态法转轨特点,日本铁路技术标准特点（管理、体系）,4,日本铁路极限状态法转轨概论,3,目 次,日立交通事業,1,2,中日铁路技术标准体系概述,各专业技术标准体系对比,3,5,日本铁路极限状态法转轨特点,日本铁路技术标准特点（管理、体系）,4,日本铁路极限状态法转轨概论,4,截止2010年底，营业里程达91178.5万公里，旅客发送量为16.76亿人、旅客周转量约为8762亿人km。货运周转量约27644亿吨km，投入运营
2、的高速铁路已达到7531(8994)km，我国高速铁路运营里程居世界第一位。通过自主创新、技术引进和再创新研究，形成了中国铁路完备的技术体系，成功搭建了三个技术平台：时速250350公里高速铁路技术平台、时速200250公里既有线提速技术平台、铁路重载运输技术平台。,一、中日铁路技术标准体系概述,1、中国铁路概况,5,对于普通速度铁路，我国已经建立了较完善的技术标准体系，其中包含铁路运输的基本模式、铁路技术政策和铁路产品标准，以及铁路基础设施的设计、施工标准及规范等，多年来运转良好并随着技术的发展而不断更新提高。伴随着中国高速铁路的崛起，我国高速铁路技术标准体系正在逐步建立和完善之中。,一、中
3、日铁路技术标准体系概述,2、中国铁路技术标准体系,6,中国铁路技术标准体系构成由以下四个层次构成：第一层次：铁路主要技术政策铁路技术发展的纲要文件 第二层次：铁路技术管理规程 铁路技术管理的基本规章 第三层次：铁路工程建设标准和铁路运营管理标准铁路工程建设标准包括综合标准和专业标准两部分铁路运营管理标准包含运营标准和维修标准第四层次：对具体工点、铁路部件等在生产制造过程中的质量控制要求 主要包括部件技术条件、施工技术条件或施工质量验收标准,一、中日铁路技术标准体系概述,2、中国铁路技术标准体系,7,一、中日铁路技术标准体系概述,中国铁路技术标准框架图,8,日本铁路1872年开始运营，2010年
4、铁路营业里程约为27642.8 (SKS:2620.2)km、旅客发送量为226.7亿人、旅客周转量约为3934.7(SKS:774.3)亿人km、货运周转量约204.0亿吨km，具有以旅客为中心的高密度运输特点。日本铁路的新线建设主要由铁道建设及运输设施整备支援机构承担，建成后的铁路交由经营主体有偿使用。,一、中日铁路技术标准体系概述,1、日本铁路概括,9,新干线路网现状,東北新幹線,山形新幹線,秋田新幹線,北陸新幹線,山陽新幹線,九州新幹線,上越新幹線,210km/h270km/h,210km/h300km/h,210km/h275km/h,260km/h,東海道新幹線,130km/h,1
5、30km/h,北海道新幹線,210km/h260km/h,10,東京,新大阪,岡山,博多,新潟,高崎,福島,盛岡,八戸,札幌,旭川,富山,高知,長崎,新八代,鹿児島中央,青森,名古屋,石動金沢,長野,営 業 中（1,910.3km）,工 事 中（ 220.3km）,未 着 工（ 577.4km）,基本計画線（3,510km）,整備新幹線1,507.6km,営 業 中（ 709.9km）,全体計画（） 実施可能（）,新干线路网远期规划,函馆,11,一、中日铁路技术标准体系概述,1、日本铁路概况,日本铁路的经营主体,12,各公司营业范围,20124.1km (2620.2),2499.8km,75
6、38.1km (1134.7),1989.1km (552.6),5058.0km (644.0),855.8km,2101.1km (288.9),60.7km,13,法律、省令及告示的三层架构构成了日本铁路的法规体系。 日本铁路法律主要由铁道营业法、铁道事业法两部基本法规、全国新干线铁道整备法以及轨道法等法律组成。法律之下还有具体负责的相关部委（目前是国土交通省）制定的更为详尽的大臣命令即省令。对于部分省令，还进一步制订了告示以便进行更为细化的规定。,一、中日铁路技术标准体系概述,2、日本铁路法律,14,一、中日铁路技术标准体系概述,15,日本铁路的技术标准分为：政府层面制定的省令、告示等
7、法规铁路公司制定的企业规章 为了便于使用者参考，铁道综合技术研究所牵头，针对铁道构造物等站前专业，就省令等法规的确定依据和思路编制了铁道构造物等设计标准及解说系列丛书，由正文条文（解释标准）、条文说明以及附属资料（参考资料等）三部分构成。铁路公司根据政府的法规所制定的企业规章，也大致可分为规程、准则、指南以及手册等参考资料四种不同的层级。,一、中日铁路技术标准体系概述,3、日本铁路技术标准体系,16,铁道综合技术研究所牵头，就省令、解释标准的确定依据和思路编制了铁道构造物等设计标准及解说系列丛书，由正文条文（解释标准）、条文说明以及附属资料（参考资料等）三部分构成。,一、中日铁路技术标准体系概
8、述,3、日本铁路技术标准体系,17,铁路技术标准制定过程中的三者关系,鉄道総研,国,事業者,技術基準関 研究委託,設計標準 提示,設計標準通達,実施基準 届出,制定委員会,18,一、中日铁路技术标准体系概述,19,一、中日铁路技术标准体系概述,20,一、中日铁路技术标准体系概述,21,一、中日铁路技术标准体系概述,22,3、日本铁路技术标准体系,一、中日铁路技术标准体系概述,企业技术标准的规程及准则系列虽然可分为普通铁路和新干线铁路两大类别，但其下用于指导具体设计、施工等的指南及参考资料，则与铁道综合技术研究所编制的铁道构造物等设计标准及解说系列的编制方式相同，普通铁路与新干线合二为一，设计速
9、度导致的差异性规定在相关条文中阐明。就整体技术研发水平的现状而言，JR公司要高于私营铁路公司； JR东日本规模最大，水平也较为突出。,23,建造物整备规定为各铁路公司根据省令和告示，对建筑限界、构造物的设计、站场、地下车站等的防火设施、安全设施以及土木建造物竣工检查等制定的细则。其规定往往比省令等更为严格。规程主要是建造物整备规定的实施标准。手册是对桥梁的梁片使用、线路封闭施工作业等进行的规定。标准要领是对在国铁时代以建造物设计标准、建造物检查标准等为核心编制的各类指南、手册、算例进行整理后，各铁路公司自行制订发布的。,3、日本铁路技术标准体系,一、中日铁路技术标准体系概述,24,目 次,日立
10、交通事業,1,2,中日铁路技术标准体系概述,各专业技术标准体系对比,3,5,日本铁路极限状态法转轨特点,日本铁路技术标准特点（管理、体系）,4,日本铁路极限状态法转轨概论,25,二、各专业技术标准体系对比,1、中国铁路桥梁专业标准,26,二、各专业技术标准体系对比,2、日本铁路桥梁专业标准,27,二、各专业技术标准体系对比,1、中国铁路隧道专业标准,28,二、各专业技术标准体系对比,2、日本铁路隧道专业标准,29,二、各专业技术标准体系对比,1、中国路基专业标准,30,二、各专业技术标准体系对比,2、日本铁路路基专业标准,31,二、各专业技术标准体系对比,1、中国铁路轨道专业标准,32,二、各
11、专业技术标准体系对比分析,2、日本铁路轨道专业技术标准,33,目 次,日立交通事業,1,2,中日铁路技术标准体系概述,各专业技术标准体系对比,3,5,日本铁路极限状态法转轨特点,日本铁路技术标准特点（管理、体系）,4,日本铁路极限状态法转轨概论,34,1.国土交通省向铁道综研(RTRI)下达标准制修订任务； 2.RTRI着手开展标准编制所需要的试验和计算分析等研究工作； 3.RTRI在研究成果的基础上编写标准初稿； 4.政府组织标准委员会(专家组)对初稿进行审议； 5.经过审议后的修订稿（相当于征求意见稿），发送给各铁路公司、社会各大设计咨询公司等使用方听取意见； 6.采纳使用方意见或建议后，
12、形成最终稿提交国土交通省； 7.国土交通省将标准以通知的形式向各铁路公司发布； 8.铁路公司内部发文明确该标准的适用时间、范围等管理要求。 9. RTRI同时发行与该标准配套的设计算例和计算软件，并组织编制专家全国范围宣讲。,RTRI系列 编制流程,三、日本铁路技术标准特点（管理）,35,政府主要负责重要设计标准的编制工作。验收标准和施工标准一般由铁路公司（业主）和施工企业自行编制。 政府掌控的技术标准以性能要求为主，相关解释标准由专门的管理机构编制且仅供铁路公司参考。使用方以此为基础可自行制定更为全面、详细和可操作强的各类指南、手册等供内部使用、采规自由度大。政府和企业共同构建技术标准的金字
13、塔体系结构。 技术标准体系以专业大类构建，简单明晰、使用方便。 政府系列技术标准工作由独立、专门的专家团队进行一元化管理，运作效率高。RTRI负责标准的科研、编制、宣贯等核心工作。 政府委托固定、长期的技术委员会进行技术标准的定期讨论和阶段审查，委员会由大学、科研机构、各铁路公司等知名专家组成并独立开展工作（政府代表仅列席委员会）。 重要设计标准与统一的计算软件、算例（或手册）配套发布，并辅以专门讲座进行宣贯，技术服务系统而周全。,三、日本铁路技术标准特点（体系）,36,中、日两国铁路运营、管理模式不同，标准体系不一致，具体规定也有异同，但两国铁路设计规范均是多年铁路建设实践经验的结晶，具有完
14、善的理论体系和实践应用经历，符合本国国情需要。日本铁路技术发达先进，其新干线被公认为世界效率最高、最为安全的高铁线，日本铁路技术标准内容全面，在多年实践中积累的丰富的经验，值得中国铁路借鉴。,小结,37,目 次,日立交通事業,1,2,中日铁路技术标准体系概述,各专业技术标准体系对比,3,5,日本铁路极限状态法转轨特点,日本铁路技术标准特点（管理、体系）,4,日本铁路极限状态法转轨概论,38, 极限状态设计法自1964年被欧洲混凝土委员会（CEB）提出、并于1970年和1978年与国际预应力混凝土协会（FIP）联合发布混凝土结构物设计施工国际指南及混凝土结构物设计施工示范标准以来，作为混凝土构造
15、合理的设计方法收到各国关注，且呈广泛采用的趋势； 日本最初采用极限状态设计法的标准是土木学会于1978年出版的预应力混凝土标准示方书中有关破坏安全度讨论部分导入此法，其后各行业据此发布了本行业基于极限状态法的系列标准：土木学会，1981年：混凝土结构极限状态设计法草案土木学会，1986年：混凝土标准示方书土木学会，1987年：钢结构设计指南运输省港湾局，1987年：预应力混凝土港湾结构物设计指南运输省铁道局，1992年：铁道构造物等设计标准及解说(混凝土)19862002年：极限状态法与容许应力法并存2002年以后： 完全过渡到极限状态法（容许应力法仅作附录）,日本导入极限状态法过程,39,1
16、.1912年 铁路钢桥设计示方书2.1928年 铁路刚桥设计示方书3.1940年 铁路钢桥标准示方书（土木学会）4.1956年 铁路钢桥设计示方书解说5.1959年 高强钢铁路桥设计示方书（暂规）6.1960年 焊接铁路桥设计示方书（暂规）7.1962年 新干线铁路钢桥设计标准（暂规）8.1963年 结合梁铁路桥设计示方书（暂规）9.1970年 建造物设计标准（铁路钢桥） 10.1972年 全国新干线网建造物设计标准（东北、上越、成田线用） 11.1974年 建造物设计标准（钢混凝土结合梁铁路桥） 12.1983年 建造物设计标准（铁路钢桥、） 13.1992年 铁道构造物等设计标准同解说（钢
17、合成结构） 14.2000年 铁道构造物等设计标准同解说（钢合成结构） 15.2009年 铁道构造物等设计标准同解说（钢合成结构）,日本铁路设计标准变迁（钢桥为例）,40,1.鉄道構造物等設計標準同解説 【耐震設計】H11.102.鉄道構造物等設計標準同解説 【構造物】H16.43.鉄道構造物等設計標準同解説 【変位制限】H18.2H14.124.鉄道構造物等設計標準同解説 【鋼合成構造物】H21.75.鉄道構造物等設計標準同解説 【鋼複合構造物】6.鉄道構造物等設計標準同解説 【基礎構造物】 H24.17.鉄道構造物等設計標準同解説 【土構造物】H19.18.鉄道構造物等設計標準同解説 【土
18、留構造物】 H24.19.鉄道構造物等設計標準同解説 【開削】 H13.3附属資料：掘削土留工設計 10.鉄道構造物等設計標準同解説 【都市部山岳工法】H14.5 11.鉄道構造物等設計標準同解説 【】 H14.12 12.鉄道構造物等設計標準同解説 【軌道構造】 H24.1,日本铁路基于极限状态法设计标准体系现状,41,容许应力法标准：1983年版 日本国铁编建造物设计标准（钢筋混凝土结构、素混凝土结构、预应力混凝土铁路桥参考标准：1986年版 土木学会编 混凝土标准示方书技术委员会：1988年1月，成立以东京理科大学松本嘉司教授为首、社会各界80名专家组成的技术委员会，开始了为期四年的研讨
19、工作。极限状态法标准：1992年10月，新标准铁道构造物等设计标准同解说混凝土结构发布实施（此后于1999年10月、2004年4月，两次发布了修订版）。转轨方法及原则： 四年研讨期间，开展了典型结构的试设计工作。本着采用新旧方法设计，结构不发生大幅变化为前提确定其安全裕度和构造细节。,日本铁路混凝土结构极限状态设计标准转轨,42,铁道构造物等设计标准同解说混凝土结构目录,第01章 总则（适用范围、术语定义、记号）第02章 设计基本规定（设计目的、设计前提条件、设计使用年限、设计原则、安全系数、修正系数，计算精度、设计计算书及设计图纸记载规定等）第03章 荷载（荷载特征值、荷载系数、荷载种类及特
20、征值确定、设计荷载组合）第04章 结构计算（承载能力、正常使用及疲劳极限状态的结构分析）第05章 材料的设计用值（混凝土、钢材的各类特性参数）第06章 关于承载能力极限状态检算（弯曲、轴向力、剪切、扭转等的安全性分析）第07章 关于正常使用极限状态检算（弯曲、轴向力、开裂、变形位移的分析）第08章 关于疲劳极限状态检算（疲劳安全性、剪切疲劳抗力、设计动载的等价作用次数分析）第09章 抗震检算（地震影响、设计水平地震系数、抗震性能、列车运行安全性检算）第10章 预应力混凝土结构检算（预应力、三类极限状态分析、施工检算等）第11章 构件设计（板、梁、柱、墙、承台）第12章 结构设计（板梁、T梁、箱
21、梁、U梁、道岔梁、连续梁、曲线梁、预制块梁、桥墩、桥台、超静定刚构桥、无梁平板结构、箱涵、拱桥、斜拉桥、桥侧人行道、护栏）第13章 支承部设计（设计荷载及组合、设计水平力计算、移动量计算、支座及制动器设计、支座及粱端设计、防落梁措施） 第14章 构造细节 第15章 材料及施工,43,容许应力法和极限状态法的差异,荷载水平的差异 计算理论的差异：弹性理论（线性理论）和弹塑性理论（非线性理论） 安全性检算的差异：单一安全系数和分项安全系数，采用应力比较和断面力比较,44,容许应力法特点,使用状态条件下通过作用应力容许应力a比较a：O.K. 采用弹性理论（线性理论）：混凝土和钢筋的应力 -应变关系为
22、直线。材料本身具有的非线性特性使得安全冗余不明确，且结构各部保持相同的安全度困难。 采用单一安全系数k进行安全评价（一般混凝土：3，钢筋:1.7左右）比如，fck=24N/mm2，k=3.0ca=fck/k=8N/mm2y=295N/mm2，k=1.7sa=y/k=176N/mm2有关荷载的问题也通过材料的容许应力来处理，荷载性质的差异以及荷载组合的影响无法合理反映。,45,容许应力法的设计流程,46,极限状态法特点,以破坏为前提的设计法，是将其结构的抗力和状态本身明确化的设计体系，日本将破坏状态分为：承载能力极限状态，正常使用极限状态，疲劳极限状态 抗力R（Resistance，断面耐力）和
23、作用S（Subject，断面力）之间的比较：iS/R1 例 iMdMud1.0 弹塑性理论（非线性理论）：混凝土2次曲线 分项安全系数：考虑结构的材料品质不均衡以及荷载大小的不确定性等因素而导入的5个安全系数（材料系数，构件系数，结构分析系数，荷载系数和构造物系数）。其中，材料强度的特征值和荷载特征值的确定最为关键。极限状态法中应该导入概率论的手段来进行合理的安全评价。值得指出的是：日本认为如果采用严密的概率理论来分析的话，由于准确了解作用于结构物的荷载变动、材料品质的离散和结构断面尺寸的统计特性等情况非常困难，因此设计计算时，对于各类极限状态，通过对采用特征值和安全系数求得的荷载作用的影响是
24、否小于同样方法求得的断面抗力来进行确认。,47,可靠性理论和极限状态法的相互关系,48,目 次,日立交通事業,1,2,中日铁路技术标准体系概述,各专业技术标准体系对比,3,5,日本铁路极限状态法转轨特点,日本铁路技术标准特点（管理、体系）,4,日本铁路极限状态法转轨概论,49,日本极限状态设计法中的概率论水准,概率论设计法中的安全保障水平欧洲混凝土委员会（CEB）等组成的“有关结构物安全的联合委员会”设定三种水平：Level 3：严密概率论方法（求破坏概率）Level 2：近似概率论方法（求可靠性指标）Level 1：近似概率论法的简便法（分项安全系数法） 日本规范所采用的概率论水准Level
25、 1理由：一是结构设计是以现实的自然条件为对象、用于在各种复杂的环境中建设符合需求的构造物，因此对于所有影响设计的因素都采用严密的概率理论来处理是不现实的，需要基于经验的技术判断；二是设计使用方便。,50,极限状态法的设计流程,51,关于分项安全系数的设定,52,关于分项安全系数的取值,53,关于极限状态的选取,54,关于荷载组合,55,关于材料常数,56,日本铁路极限状态法转轨特点,1. 梯次转轨、时间跨度长：铁路行业从92年混凝土规范到12年轨道规范发布历时近20年（全国历时近30年）； 2. 稳妥推进、新旧结构设计方法并行时间较长：约15年； 3. 铁路行业标准以国家（土木学会）标准为参考，采用国家、行业各专业标准的两级架构体系； 4. 采用近似概率论法，规范本身无复杂的可靠性理论表达，易于理解、便于使用：概率理论隐含在荷载、材料特征值确定及分项安全系数选取过程中； 5. 极限状态选取体现铁路特点，安全、适用且便于计算； 6. 各类常数、分项安全系数取值及荷载组合明确，并体现了不同专业（结构）的特点。,57,谢谢大家！,
