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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,第一篇 桥梁工程总论,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,第一节 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
2、须给予足够重视。,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。 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。 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。,适用耐久。1）
3、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。 经济合理。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，以发挥最大的经济效益。,
4、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,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
5、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(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
6、（JTG-T D65-01-2007）,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、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
7、,拱桥（上、下）,梁桥（上、下）,墩台基础,第二节 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，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
8、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。,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,（1）确定桥梁总跨径,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。 对于非坚硬岩层上修筑的浅基础桥梁，总跨径应该大一些； 对于深埋基础，总跨径就可适当减小。 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； 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。,分孔不仅影响到使用效果、施工难易等，并且在很大
9、程度上关系到桥梁的总造价。 最经济的分孔方式就是使上、下部结构的总造价最低。 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； 为了避开不利的地质段（如岩石破碎带、裂隙、溶洞等），可将桥基位置移开，也可适当加大跨径； 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； 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。 各孔跨径的选择还与施工能力有关。,（2）桥梁的分孔,（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,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。 非通航河流（对
10、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。 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)。,（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
11、忙处时，桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3% 。,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。,( 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
12、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,第三节 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。
13、,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,设计与建设过程图,建设单位审批,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,第四节 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,
