桥梁的总体规划设计

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1、桥梁工程 (Bridge Engineering)授课人：*土木工程与力学学院建筑之家 荣誉整理桥梁工程桥梁工程* *第一篇 桥梁工程总论桥梁工程桥梁工程* *第二章 桥梁的总体规划设计 2-1 桥梁设计的基本原则 2-2 桥梁平、纵、横断面设计 2-3 桥梁设计及建设程序 2-4 桥梁设计方案的比选-桥梁工程桥梁工程* *第一节第一节 桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则 一、桥梁设计原则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： 结构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。 结构的建设必须是当时社会的财力物力所能承受的 。 结构的功能不同、构造各异、形体

2、庞大，其设计施 工需因时因地而异。 结构的功能与人类的活动密切相关，其使用寿命与 美观性必须给予足够重视。 桥梁工程桥梁工程* *桥梁工程的设计应该遵循四个基本原则：技术先进、 安全可靠、适用耐久、经济合理。1. 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。2. 安全可靠。 1）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

3、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。桥梁工程桥梁工程* *3. 适用耐久。1）应保证桥梁在100年的设计基准期内正 常使用；2）桥面宽度能满足当前及今后规划年限内的 交通流量；3）桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大 的变形；4）应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影 响，在选择材料、保护层厚度、阻锈等方面满足耐久 性的要求；5）桥跨结构的下面有利于泄洪通航或车辆 和行人的通行；6）桥梁的两端方便车辆的进入和疏散 ，不致交通堵塞；7）考虑综合利用，方便各种管线的 铺设搭接。 4. 经济合理。1）桥梁的设计应遵循

4、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 ，以发挥最大的经济效益。桥梁工程桥梁工程* *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、桥梁工程的科学依据桥梁工程桥梁工程* *三、桥梁技术规范、工作细则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

5、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桥梁工程桥梁工程* *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桥梁工程桥梁工程* *公路桥梁设计规范：公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004)公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007）公路桥涵施工技术设计规范(JTJ 041- 2000)公路桥梁抗

6、震设计细则(JTGTB02-01-2008)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，并于2004年重新 修订执行。公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004)其它规范单列，如：公路斜拉桥实施细则（JTG-T D65-01-2007）桥梁工程桥梁工程* *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。桥梁工程桥梁工程* *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、

7、常用的 结构计算方法、参数、图表、施工组织的各项定额、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）墩台基础桥梁工程桥梁工程* *第二节第二节 桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计一、桥梁的平面设计一般情况，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。 1) 桥梁的线形及桥头引道要保持平顺。高速公路和一级公路上的大、中 桥

8、，以及各级公路上的小桥的线形及其与公路的衔接，应符合路线布设 的规定。 2) 二、三、四级公路上的大、中桥线形，一般为直线，如必须设成曲线 时，其各项指标应符合路线布设规定。 3) 从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与 桥下路线斜交，但对于一般小桥，为了改善路线线型，或城市桥梁受原 由街道的制约时，也允许修建斜交桥，斜度通常不宜大于45度，在通航 河流上则不宜大于5度。桥梁工程桥梁工程* *二、桥梁纵断面设计 总跨径 桥梁分孔 桥面标高 桥下净空 纵坡有足够的排洪面积公路工程技术标准有规定使上、下部结构的总造价最低满足通航要求及洪水位桥梁工程桥梁工程* *（1）确定桥梁

9、总跨径u桥梁的总跨径一般根据水文计算确定。必须保证桥下有 足够的排洪面积，使河床不致遭受过大的冲刷。u对于非坚硬岩层上修筑的浅基础桥梁，总跨径应该大一 些；u对于深埋基础，总跨径就可适当减小。u山区河流一般河床流速很大，应尽可能少压缩或不压缩 河床；u平原区的宽滩河流可允许有较大的压缩，但必须注意壅 水对河滩路堤以及附近农田和建筑物可能造成的危害。桥梁工程桥梁工程* *u分孔不仅影响到使用效果、施工难易等，并且在很大程度 上关系到桥梁的总造价。u最经济的分孔方式就是使上、下部结构的总造价最低。u通常跨径在50m以下时，应尽可能采用标准跨径，各孔跨 径最好一样；u为了避开不利的地质段（如岩石破碎

10、带、裂隙、溶洞等） ，可将桥基位置移开，也可适当加大跨径；u为了结构受力合理和用材经济，分孔布置时要考虑相邻桥 跨跨径的合理比例；u在山区建桥时，往往采用大跨径桥梁跨越深谷，以便减少 中间桥墩。u各孔跨径的选择还与施工能力有关。（2）桥梁的分孔桥梁工程桥梁工程* *（3）各种标高的确定1）流水净空的要求2）通航净空的要求3）跨线桥桥下的交通要求u桥面标高是通常根据设计洪水位标高、桥下通航净空来确 定，或由路线纵断面设计确定。u非通航河流（对于有漂流物和流冰阻塞以及易淤积的河床 ，桥下净空应适当加高）梁底应高出设计洪水位（包括壅水和浪高）不小于 0.5m，高出最高流冰水位0.75m；支座底面应高

11、出设计洪水位不小于0.25m，高出最高流 冰水位不小于0.5m（支座处有围护隔水者不受此限）对于拱桥，拱脚允许被设计洪水位淹没，拱顶底面至 设计洪水位的净高不小于1.0m。u通航河流，通航净空应满足要求(参见内河通航标准 （GB50139-2004）或通航海轮桥梁通航标准（ JTJ311-97)。桥梁工程桥梁工程* *（4）纵坡 纵向坡度是为了桥面排水，一般控制在1%3的双面坡； 对于大、中桥桥上的纵坡不宜大于4%； 桥头引道的纵坡不宜大于5%； 位于市镇混合交通繁忙处时，桥上纵坡和桥头引道纵 坡均不得大于3% 。桥梁工程桥梁工程* *三、桥梁断面设计桥梁断面布置包括：桥面净空、桥面宽度、行车

12、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。桥梁工程桥梁工程* *( a)高速公路、一级公路(整体式)(b)高速公路、一级公路(分离式)(c)二、三、四级公路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 S1行车道左侧路缘带宽度，按公路桥涵设计通用规范取值 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

13、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桥梁工程桥梁工程* *桥梁工程桥梁工程* *桥梁工程桥梁工程* *第三节第三节 桥梁设计与建设程序桥梁设计与建设程序一、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 计与施工图设计。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。桥

14、梁工程桥梁工程* *建设程序设计阶段可行性研究 报告预可行性研究 报告初步设计技术设计施工图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工程立项 设计任务书招标投标及 施工准备施工阶段主管计划 部门审批前 期 工 作三 阶 段 设 计开工报告设计与建设过程图建设单位审批桥梁工程桥梁工程* *1.工程必要性论证2.工程可行性论证制定桥梁标准、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.概算初步设计桥梁工程桥梁工程* *第四节第四节 桥梁设计方案的比选桥梁设计方案的比选桥梁设计方案的比选和确定可按下列步骤进 行： (1) 明确各种标高的要求(2) 桥梁分孔和初拟桥型力案草图(3) 方案初筛(4) 详绘桥型方案(5) 编制估算或概算(6) 方案选定和文件汇总桥梁工程桥梁工程* *