桥梁工程课件学习

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1、桥梁工程课件学习 桥梁设计总体设计结构设计(计算)构造设计第二章第二章桥梁梁设计一般原一般原则和程序和程序v2.1 2.1 桥梁梁设计的基本原的基本原则v2.2 2.2 桥梁平、梁平、纵、横断面、横断面设计v2.3 2.3 桥梁梁设计与建与建设程序程序v2.4 2.4 桥梁梁设计方案的比方案的比选v2.5 2.5 小小结2.1 2.1 桥梁梁设计的基本原的基本原则（1 1）安全、适用、安全、适用、经济、美、美观 技技术先先进、环境保境保护、可持、可持续发展展1.1.安全可靠安全可靠 结构有足构有足够的的强度、度、稳定性和耐久性的安全定性和耐久性的安全储备。 护栏栏杆、交通杆、交通标志、水文、抗

2、震、抗志、水文、抗震、抗风2.2.适用耐久适用耐久 交通量、交通量、刚度、泄洪、通航、管度、泄洪、通航、管线NextNext2.1 2.1 桥梁梁设计的基本原的基本原则（2 2）3.3.经济合理合理 建建设、养、养护、效益（回收）、效益（回收）4.4.美美观 外形外形优美美, ,与周与周围的的环境境协调. .5. .技技术先先进 新新结构、新构、新设备、新材料、新工、新材料、新工艺 6.6.环境保境保护和可持和可持续发展展 环境境监测、可持、可持续发展展 NextNext与与环境境协调的的桥梁梁1 1NextNext与与环境境协调的的桥梁梁2 2NextNext2.2 2.2 桥梁平、梁平、纵

3、、横断面、横断面设计 平、平、纵、横的概念、横的概念 NextNext1.1.平面平面设计 平面平面设计要素：要素： 小小桥涵：涵： 特大、大、中特大、大、中桥： 一般一般应符合路符合路线走向，或斜或弯均可走向，或斜或弯均可原原则上服从路上服从路线走向，走向，桥、路、路综合考合考虑，尽量直，尽量直线桥位、位、线型型平曲平曲线半径、平曲半径、平曲线超高和加超高和加宽、缓和曲和曲线2.2.纵断面断面设计 纵断面断面设计要素：要素： 总跨径跨径 分孔分孔 桥面高程面高程 纵坡坡 基基础埋深埋深 水文水文计算确定算确定地形、地形、环境、地境、地质、通航、通航、结构、构、经济设计水位水位( (路面高程路

4、面高程) )、桥下下净空空路路线衔接、坡度限接、坡度限值地地质、冲刷、上部、冲刷、上部结构构NextNext3.3.横断面横断面设计 横断面横断面设计要素：要素： 桥面面宽度度 结构横截面形式构横截面形式 桥面面净空限界（空限界（公路公路桥）行行车道道宽度度、机、机动车道布置、人行道和自行道布置等道布置、人行道和自行道布置等。中中间带宽度度、路肩、路肩宽度（表度（表1 12 23 3）NextNext公路公路桥梁建筑限界梁建筑限界1 1NextNextv车道道宽度度设计车速1201008060403020车道宽度3.753.753.753.53.53.253.0ReturnReturnv中中间

5、带宽度度设计车速1201008060中央分隔带一般值3.002.002.002.00最小值2.002.001.001.00左侧路缘带一般值0.750.750.500.50最小值0.750.500.500.50中间带一般值4.503.503.003.00最小值3.503.002.002.00双幅分离ReturnReturn2.3 2.3 桥梁梁设计与建与建设程序程序 大型大型桥梁的梁的设计工作可分工作可分为前期工作及前期工作及设计两个两个阶段。段。 前期工作：前期工作：预可可和和工可工可 三三阶段段设计：初步初步设计、技技术设计与与施工施工图设计。 常常规桥梁采用两梁采用两阶段段设计：初步：初步

6、设计和施工和施工图设计。 简单的小的小桥可采用一可采用一阶段段设计：施工：施工图设计。NextNext前前期期工工作作可行性研究可行性研究报告告 预可行性研究可行性研究报告告 初步初步设计 技技术设计 施工施工设计 项目建议书 主管主管计划划部部门审批批 建建设单位位审批批 招标文件 开工报告工程立工程立项 设计任任务书 招招标投投标及及施工准施工准备 施工施工阶段段三三阶段段设计 主管主管计划划部部门审批批 建建设单位位审批批ReturnReturn1.1.预可可阶段段工作内容：工作内容： 工程必要性工程必要性论证和宏和宏观经济合理性合理性论证工作目工作目标： 工程的上工程的上报立立项2.2

7、.工可工可阶段段工作内容：工作内容： 工程可行性工程可行性论证补充制定充制定桥梁梁标准准 经济可行性可行性论证造价及回造价及回报、资金来源及金来源及偿还前前期期工工作作ReturnReturn 3. 3.初步初步设计目的目的确定确定设计方案方案内容内容: :进一步开展水文、勘一步开展水文、勘测工作工作桥梁方案比梁方案比选 平、平、纵、横断面布置、横断面布置图、主要尺寸、主要尺寸 估算工程数量和主要材料用量估算工程数量和主要材料用量设计概算概算技技术设计立立项ReturnReturn 4. 4.技技术设计复复杂的特大的特大桥、互通式立交或新型大型的、互通式立交或新型大型的桥梁梁主要主要设计内容：

8、内容： 进一步完善一步完善选定的定的桥梁方案的梁方案的总体、体、细部的技部的技术问题和施工方案，解决技和施工方案，解决技术难点：抗点：抗风、抗震、局部受力分析、抗震、局部受力分析等。修正工程概算。等。修正工程概算。ReturnReturn 5. 5.施工施工图设计设计内容：内容： 详细的的结构构设计计算：确保算：确保强度、度、刚度、裂度、裂缝等符合要求等符合要求 绘制施工制施工详图 提出文字提出文字说明、施工明、施工组织计划和划和编制施工制施工图预算。算。ReturnReturn2.4 2.4 桥梁梁设计方案的比方案的比选1.1.明确明确标准和要求准和要求2.2.分孔、分孔、绘草草图3.3.初

9、初筛4.4.详绘方案方案图: :含尺寸含尺寸5. 5. 估算估算 工程材料工程材料, ,劳动力数量力数量, ,造价造价6. 6. 比比选( (选定定) ) 从建从建设造价、养造价、养护费用、建用、建设工期、工期、营运适用性、美运适用性、美观等多方面等多方面综合分析合分析桥位方案比位方案比选 桥型方案比型方案比选方案比方案比选: :长春市春市102102国道跨伊通河国道跨伊通河桥梁工程方案梁工程方案设计v主要主要设计技技术指指标v 1) 道路等级：城市I级主干道v 2) 设计行车速度：60km/hv 3) 基本车道数：按双向六车道设计，两侧设非机动车道、人行道v 4) 设计荷载：城-A 人群荷载

10、：3.5kN/m2v 5) 设计洪水频率：1/200。v 6) 抗震烈度：地震峰动值加速度0.10g地震力反应谱特征周期0.35sv 7) 通航标准：无通航v 8) 桥梁结构设计安全等级：一级v1 1、平面、平面设计：与河道基本正交。v2 2、纵断面断面设计：高程、纵坡v3 3、桥梁横断面梁横断面 1 1） 设计背景分析背景分析v19841984年，年，长春市政府将君子春市政府将君子兰命名命名为市花。市花。v方案方案设计以以“君子君子兰”为景景观设计“主要主要视觉元素元素”，桥型方案型方案桥位处规划河堤间距为240m，方案设计考虑景观要求，以主桥长度基本覆盖河道为原则，两侧引桥以40m经济跨布

11、设，桥梁总长500m。桥型方案构思中结合伊通河上桥梁现状，本着一桥一景的设计指导思想，在充分研究长春市地域、历史、文化特点的基础上，根据桥址区特殊地理位置、河道宽度，共确定了五种桥型方案。 2 2）君子）君子兰拱拱桥（方案一）景（方案一）景观设计 提蓝式拱桥的横向连接支撑采用了君子兰姿态，取其神而意之，形成一个空间壳体结构。突破了以往提蓝拱拱肋横向连接的形式，使全桥轻盈飘逸，美观大方。 由钢拱组成的曲面的网状物强有力地从内侧支撑着桥梁。壳的形状和其纤细的构件给人一种非常轻巧的印象。 花瓣型钢网在不同季节、白天、夜晚，随着太阳照射角度及强弱变化，金属拱网对于阳光的反射效果不同，使花瓣显得精巧、通

12、透。 2 2）君子）君子兰拱拱桥（方案一）景（方案一）景观设计 3 3）月亮拱）月亮拱桥（方案二）景（方案二）景观设计 方案二为钢管混凝土拱结构，两片副拱肋提供了强大的稳定性能。主拱肋与两片副拱肋之间的连接隐含了君子兰叶片的景观元素。从整体上看整个结构更象一弯月亮，因此，第二方案被命名为月亮拱桥。4 4） 自自锚式式悬索索桥（方案三）景（方案三）景观设计 悬索桥桥型优美，受力明确，高耸的索塔是结构与建筑的完美结晶。桥塔景观设计融合了力学、美学、建筑学及雕塑等个方面的知识，力求设计出一个色彩鲜明、结构明确、建筑元素丰富的美丽桥塔。5 5）独塔斜拉）独塔斜拉桥、部分斜拉、部分斜拉桥与与V V构构组

13、合体系景合体系景观设计 第四和第五方案均使用了君子兰花为主要景观视觉元素，但是他们在表现形式上有所不同。第四方案取其神，以行为辅，第五方案取其形，以神为辅助。两个方案形神兼备，使斜拉桥塔的塔型美观大方，独具特色。1)1)方案一方案一总体布置体布置 图：君子兰拱桥总体布置图 主桥采用飞燕式君子兰拱桥，长260m，孔跨布置55m+150m+55m。桥面宽度46m（3.0m人行道+2.5m拱肋保护区15米车行道+5m拱肋保护区+15m车行道+2.5m拱肋保护区+3.0m人行道）。2)2)主拱体系主拱体系 图：君子：君子兰拱拱桥标准横断面准横断面拱肋由两个边拱与一个中拱组成，拱线采用悬链线，两外拱由竖

14、向面向内旋转11，形成提篮形状，计算跨径150m，矢高40.5m，矢跨比1/3.7，截面采用倒钟型；中拱位于桥面中央，竖直布置，计算跨径150m，矢高25.5m，矢跨比1/5.89，截面采用倒钟型。三片拱之间通过空间网架相互连接。4 4）加）加劲梁梁图：君子兰拱桥主梁标准横断面主梁桥采用流线型扁平钢箱加劲梁，宽46m，高2.0m，材料采用Q345qE钢材。 5 5）边跨跨V V腿腿边跨V腿采用钢箱矩型截面，与主梁通过横梁固结，V腿内灌注C50微膨胀混凝土，形成钢混凝土组合截面。6 6）系杆体系）系杆体系 系杆采用环氧喷涂钢绞线成品系杆,系杆设置在三片拱肋保护区内，两端锚固于边跨V腿与主梁固结横

15、梁上。7 7）吊杆体系）吊杆体系吊杆纵向间距均按6m设置，两个边拱一个中拱共三个索面。 8 8）下部）下部结构构 主墩基础采用三个分离式承台，通过系梁联结成整体，承台顶设拱座。每个承台下接6根桩径1.8m的桩基础，每墩共18根桩基。 9 9）施工方案）施工方案 伊通河属宽滩性河流，主河道较窄，下部、上部结构施工均可按陆地施工考虑。桥位处地质条件较好，桩基可采用钻孔灌注施工，桩长较短时，也可采用挖孔桩工艺。主桥上部结构采用先梁后拱施工方案，在满铺膺架上施工：图：君子兰拱桥施工步骤图方案一实施总工期约21个月，计划工期：2007年1月2008年9月1111）方案）方案优缺点缺点（1）优点 景观价值

16、高 主桥采用”君子兰”景观设计元素，建筑造型新颖，外形优美。拱肋间联结网架构件犹如展开的花瓣，形似君子兰；壳的形状和其纤细的构件给人轻巧的印象，具有非常好的景观效果 。大、小拱弧线组合，如水面升起的新月，刚与柔、力与美，形成完美融合。其建设必将成为伊通河上标志性建筑，成为长春市的一道城市名片。 （2）缺点施工工艺复杂，技术难度较大，造价较高。后期钢结构维修养护工作量较大。v1212） 结构构计算算图：斜视全桥有限元模型 图：前视全桥有限元模型图：侧视全桥有限元模型计算表明本方案三片拱肋算表明本方案三片拱肋刚度基本匹配，度基本匹配，应力、力、刚度、度、稳定性定性满足足规范要求，范要求，设计方案合

17、理可行。方案合理可行。序号方案名称总投资估算（万元）其中：建筑安装工程费（万元）方案一君子兰拱桥方案19235.3815127.97方案二月亮拱桥方案14436.9411244.12方案三悬索桥方案16410.0212845.61方案四独塔斜拉桥方案12154.819437.52方案五部分斜拉桥与V构组合体系10175.717840.28投资估算表 投资估编制范围为K2+775至K3+275，全长500米，估算范围包括桥梁工程、桥面附属工程、照明工程等。 伊通河桥方案设计长春市市政工程设计研究院6 6、桥型方案型方案综合比合比选及推荐方案及推荐方案 项目君子兰拱桥月亮拱桥自锚式悬索桥独塔斜拉桥

18、部分斜拉桥与V构组合体系主桥桥跨布置5515055m5115851m16010040m130130m90100+70m景观效果最好好好好较好技术难度大较大较大一般小工程实施难度大较大较大一般小工程造价高较高较高较低低工期长长较长较长短方案比较表 君子君子兰拱拱桥虽造价造价较高，施工高，施工难度度较大，但景大，但景观效果最好，效果最好，“长春多君子，春多君子，人人皆人人皆爱兰”，君子，君子兰拱拱桥方案寓意深方案寓意深远，其建，其建设将将为长春市打造一春市打造一张迷人而浪迷人而浪漫的城市名片，因此本方案漫的城市名片，因此本方案设计以以“君子君子兰拱拱桥”为推荐方案。推荐方案。2.5 2.5 小小结v桥梁梁设计的基本原的基本原则v桥梁平面、梁平面、纵面、横断面面、横断面设计内容内容v设计程序程序v方案比方案比选作作业v尝试进行一人行天桥的造型设计方案比选。v思考题