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1、第二章第二章 桥梁工程的设计与规划桥梁工程的设计与规划第一节 桥梁设计原则和科学依据第二节 桥梁立面、断面和平面布置第三节 桥梁设计与建设程序第四节 桥梁建筑美学的基本观点第五节 小桥涵设计原则及基本要求 第六节 小型排水构造物的类型特点及适用条件二、桥梁工程的科学依据三、桥梁技术规范、工作细则第一节 桥梁设计原则和科学依据一、桥梁设计原则和科学依据主要内容：1. 结构都是用当时的建筑材料建成的，具有特定的形式和构造，能 满足一定的功能，具有一定的安全性。一、桥梁设计原则和科学依据桥梁结构是土木工程结构的一种，它具备土木工程的基 本属性：2.结构的功能对社会的稳定、有效运行具有很大的作用，结构
2、的建设必 须是当时社会的财力物力所能承受的。3.结构的功能不同、构造各异、形体庞大，其设计施工需因时因地而 异。4.结构的功能与人类的活动密切相关，故其使用寿命与美观性必须给 予足够重视。 3.经济1.适用2.安全4.美观总之,桥梁工程的设计应该遵循四个基本原则：安全、 适用、经济、美观。5.技术先进6.环境保护和可持续发展（1）桥面宽度能满足当前及今后规划年限内的交通流量。（2）桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形。（3）桥跨结构的下面有利于泄洪通航或车辆和行人的通行。（4）桥梁的两端方便车辆的进入和疏散，不致交通堵塞。（5）考虑综合利用，方便各种管线的铺设搭接。1. 适用2.安全（1）
3、桥梁结构在强度、稳定和耐久性等方面有足够的安全储备。（2）防撞栏杆应具有足够的高度和强度，人与车辆之间应做好防护栏。（3）交通繁忙的桥梁应做好照明设施并有明确的交通标志。引桥坡度不宜太大。（4）对河床变迁的河道应设计好导流设施，防止桥梁基础冲刷。 对通航桥应做 好防撞构筑物。（5）对地震区的桥梁采取抗震措施。对于大跨柔性桥梁，应考虑风振效应； 对于车速较高的铁路桥梁还应考虑车辆耦合振动问题。3.经济（1）桥梁的设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则。（2）桥梁的造价应考虑养护维修的费用。（3）桥位的选择应是地质、水文、条件好，并使桥长较短。（4）桥位的选择应考虑缩短河道两岸的运距，以发挥
4、最大的经济效益。在适用、安全和经济的前提下尽量做到美观并与周围的环境相协调。建筑艺术的基本原则在桥梁工程中的应用，主要有以下方面：1.桥梁与周围环境融合，成为自然整体中的一个协调部分。2.桥梁本身的造型须比例适当，匀称和谐。4.桥梁建筑处理应当表现清新雅洁的风格。3.桥梁造型应当注意结构简单，力线明快，线条流畅。4. 美观5.技术先进桥梁设计和建造应尽可能采用先进成熟的新结构、新技术 、新设备、新材料、新工艺。6.环境保护和可持续发展桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展。数学 力学 电算技术 工程材料 工程地质 水力学 水文学 混凝土结构工程 钢结构工程 基础工程 铁路、公路工程二、桥梁工程的科
5、学依据三、桥梁技术规范、工作细则桥梁技术规范补充性文件常用手册以科学的工程知识和成熟的工程经验为基础，全面系统地整理有关 设计、施工、养护的技术要求，形成统一的标准规范，并以此作为各项 桥梁工作必须遵循的准则，这种成册的注册条文就称之为桥梁技术规范 。在设计方面就是桥梁设计规范。桥梁技术规范铁路桥梁设计规范公路桥梁设计规范铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-99)铁路桥涵钢结构设计规范铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范铁路桥涵地基和基础设计规范铁路桥梁设计规范公路桥梁设计规范：公路桥涵钢结构及木结构设计规范公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范
6、公路砖石及混凝土桥涵设计规范公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵施工技术设计规范 公路工程抗震设计规范公路桥梁设计规范在70年代和80年代经历两次大的修改在 19851989年先后颁布执行，并组成合订本共有5本。 公路桥涵设计通用规范（TB10002.1-99)其它规范单列，如：补充性文件对内容广泛或技术复杂而在规范条文中不便一一纳 入的技术文件，通常采用工作细则的形式加以补充。如：设计文件、施工组织和预算编制方法、施工技 术规程质量验收标准等。常用手册为了工作上的方便，有关部门常将一些与桥梁设计有关的原始资料 、规范规定、应用公式，参考数据、常用的结构计算方法、参数、图表 、施工组织的各项定额
7、、主要机具材料的规格性能等汇编成册。形成各 种手册。如：桥梁设计通用资料、桥梁施工手册等。以便设计、施工中随时 利用。 铁路设计常用手册有： 铁路桥梁设计通用资料铁路桥梁设计通用资料梁桥墩台基础公路设计常用手册有： 公路桥梁设计基本资料拱桥（上、下）梁桥（上、下）墩台基础一、桥梁立面布置 二、桥梁断面布置 三、桥梁平面布置第二节 桥梁立面、断面和平面布置主要内容：一、桥梁立面设计立面设计包括：包括：（3）桥梁孔径布置应注意的问题:（1 1）确定桥梁总跨径）确定桥梁总跨径（2 2）桥梁的分孔）桥梁的分孔（4 4）各种标高的确定）各种标高的确定（1 1）确定桥梁总跨径）确定桥梁总跨径桥梁总长的确定
8、一般依据水文计算。桥梁墩台和桥头路堤会侵入并压缩河床，使桥下的过水断面减小，水流流速加大，引起河床冲刷，故桥梁总长必须保证桥下有足够的排洪面积，以减小或避免桥梁基础受到过大冲刷；但也不能因为冲刷过度增加桥梁总长，导致工程投资增大。在确定桥梁总长时，既要依据计算结果，也要结合基础类型、埋置深度等因素来考虑桥梁分孔是一个非常复杂的问题，各种条件和要求互相 矛盾。需经过反复比较来确定。一般应注意以下问题。1.采用经济跨径。2.在通航河流，当通航净宽大于经济跨径时通常将通航桥孔 的跨径按通航净宽来确定，其余孔径可采用经济跨径。但对 变迁性河流，考虑航道可能发生变化，可多设几个通航孔。（2 2）桥梁的分
9、孔）桥梁的分孔桥梁孔径布置的影响因素很多，主要与经济、技术 、结构体系、桥式、地形、通航要求、水文等有关。对 具体的桥梁设计应详细分析反复比较，才能确定出最理 想的方案。一般由水文计算确定。总跨径必须保证桥下有足够的 排洪空间，使河床不致产生过大的冲刷，同时也得考虑 壅水对河堤及附近农田和建筑物可产生的危害。（3）桥梁孔径布置应注意的问题:（4 4）各种标高的确定）各种标高的确定1 1）流水净空的要求）流水净空的要求2 2）通航净空的要求）通航净空的要求3 3）跨线桥桥下的交通要求）跨线桥桥下的交通要求图图2-12-1图图2-22-2图图2-32-3图图2-42-4二、桥梁断面布置桥梁断面布置
10、包括：桥面净空、桥面宽度、行车道宽度、机动车道 布置和人行道、自行道布置等。桥梁的建筑限界桥梁的建筑限界桥上建筑物、车辆设备不得超过或侵入的规 定的轮廓尺寸线。图2-4 公路桥梁的建筑限界图2-5 铁路桥梁的建筑限界公 路 等 级级一般公路高速公路一级级二级级二级级三级级四级级地 形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭 重丘平原微 丘山岭 重丘平 原 微 丘山 岭 重 丘平 原 微 丘山 岭 重 丘平原 微丘山 岭 重 丘行 车车 道 宽宽 度27.527.527.527.527.527.527.527.58.07.57.06.03.53.5硬 路 肩 宽宽 度2.502.50 （2.25 ）2.50
11、 （1.75 ）2.50 （1.50 ）2.50 （2.25）2.50 （1.50）土 路 肩 宽宽 度0.750.750.500.500.750.501.500.751.5 00.750.7 50.750.5或1.5表2-1 各级公路行车道宽度及路肩宽度单位：m图2-4 公路桥梁的建筑限界图2-4 公路桥梁的建筑限界S1行车道左侧路缘带宽度，按公路桥涵设计通用规范表1.4.1- 2取值W行车道宽度C当计算行车速度100km/h时为0.5m，计算行车速度100km/h时 为0.25m。S2行车道右侧路缘带宽度，一般为0.5m。M1，M2中间带及中央分隔带宽度，按公路桥涵设计通用规范 表1.4.
12、1-2取值。E建筑高度限界顶角宽度当L1m时，E=L；当L1m时E=1m。H净高，汽车专用公路和一、二级公路为5.0m，三四级公路为 4.5m，一条公路应采用一个净高。L1左侧硬路肩宽度，L2右侧硬路肩宽度，L侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度（L1 ，L2）， 其它各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.25m。图2-5 铁路桥梁的建筑限界图2-5 铁路桥梁的建筑限界三、桥梁平面布置一般情况，桥梁的平面布置与线路、河道处的地形地物情况有关 。通常的布置方式有：正交、斜交、单向曲线和反向曲线正交斜交单向曲线反向曲线第三节 桥梁设计与建设程序一、基本程序二、可行性研究三、初步设计四、
13、技术设计五、施工设计主要内容：一、基本程序大型桥梁的设计工作可分为前期工作及设计两个阶段。前期工作包括编制预可行性研究报告和可行性研究报告 ，设计阶段按“三阶段设计”进行，即初步设计、技术设 计与施工设计。对常规桥梁，通常采用两阶段设计，即初步设计和施 工设计。详细的设计与建设过程见下图所示。前 期 工 作可行性研究 报告预可行性研究 报告初步设计技术设计施工设计项目建议书主管计划 部门审批建设单位审批招标文件开工报告工程立项 设计任务书招标投标及 施工准备施工阶段三 阶 段 设 计主管计划 部门审批主管计划 部门审批图2-5 设计与建设过程图1.工程必要性论证2.工程可行性论证制定桥梁标准、
14、自然条件及周围环境、桥式方案、桥位3.经济可行性论证造价及回报、资金来源及偿还前期工作前期工作预可行性研究报告与可行性研究报告的编制预可行性研究报告与可行性研究报告的编制1.进一步开展水文、勘测工作2.桥式方案比选3.科研项目立项4.施工组织设计5.概算初步设计初步设计二、可行性研究桥梁建设的前期工作包括预可行性研究报告和可行性研究报告。两者应包括的内容及目的是基本一致的，只是研究的深度不同。预可行性研究报告是在工程可行的基础上，着重研究工程必要性和经济合理性；可行性研究报告是在预可行性研究报告审批后，着重研究工程上的可行性及投资上的可行性。前期工作的重点在于论证建桥的必要性和可行性，并确定建
15、桥的地点、规模、标准、投资控制等一系列宏观和重大的问题。为科学地进行 决策提供依据，避免盲目性及其带来的不良后果。桥梁建设的可行性论证包括工程可行性和经济可行性。工程可行性确定桥梁设计标准、桥位、桥式等技术问题。经济可行性确定工程投资、资金筹措及偿还等问题。1、桥梁标准的制定2、桥位的选择3、桥式方案比较4、野外勘测与调查研究野外勘测与调查研究可行性研究中需要注意的问题：4、野外勘测与调查研究野外勘测与调查研究1）桥梁的任务确定桥梁的规模2）选择桥位确定路桥的关系等3）测量地形测绘地形图4）钻探桥位工程地质报告5）水文调查确定桥梁跨径和净空6）其它情况材料、电力、施工道路等三、初步设计1、初步
16、设计的目的2、初步设计的内容（1）说明本桥梁工程的特点和要求（2）提出若干可行的比较方案（3）推荐准备采用的较好的方案（4）估算实现推荐方案所需的费用、工期、技术措施等目的1、初步设计的目的2、初步设计的内容（1）设计任务的来源和要求（2）桥址自然条件的基本资料（3）技术条件的选定（4）桥位方案的比选，上、下部结构方案的研究比较和确定。（5）推荐方案及其理由（6）推荐方案的指导性施工组织如：施工方法、进度安排、场地布置、主要机具、材料和劳动力配置等。（7）工程概预算初步设计的重点是在桥式方案和结构总体构思方面。各方案均要求提供桥式布置图，标明桥跨布置高程布置上下部结构形式及工程数量。对推荐方案，要求提供上下部结构的结构布置图，以及
