《桥梁-总体设计》PPT课件.ppt

总体设计的原则,公路桥涵应根据所在公路的使用任务、性质和将来的发展需要，按照安全、适用、经济、美观和有利环保的原则进行总体设计，应具有合理的构造形式。 对于桥梁结构构造的处理，应遵循设计规范的要求、正确地进行结构设计，合理地确定桥梁各部位尺寸和构造细节，满足强度、刚度、稳定性和耐久性的要求。 设计者不仅要关注桥梁运营阶段的使用性能，还应特别关注结构物在施工期间的变形和稳定。保证桥梁结构在建筑过程按照设计预先制定的控制方案实施。特别是施工、运营各个阶段的边界条件与设计计算、分析假定是否一致。,一、设计的一般要求,（1）适用方面要求：必须保证桥上车辆和行人的通畅，满足交通量增长需求，桥下要满足泄洪、通车、通航等的要求。确定桥上安全设施的设置、桥下最不利净空，进行合理的总体布置。 （2）经济上的要求：应体现经济上综合效益的合理性。因地制宜、就地取材、合理选用适当桥型。满足快速施工要求，尽可能减少中断交通的施工。同时考虑养护、维修等方面的问题。 （3）结构和构造要求：桥梁结构及其各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性 （4）施工要求：桥梁结构应便于制造和架设，尽量采用先进的施工工艺，保证工程质量、施工进度和施工安全。 （5）美观上的要求：特别是城市立交和城市桥梁，应给人以美感，与周围环境协调，关键是结构的合理布局，受力明确、各部尺寸比例协调、简洁、通透。 （6）环保上的要求：应综合考虑施工及运营时期对周围环境的影响。在施工期间的施工噪音、弃碴、降尘、废水等的处理。以及运营时期的车辆噪音、路面排水等的综合防治。对于重点地段对环境的影响应进行专题研究。,二、桥梁的设计程序,设计程序应包括：设计前期、设计阶段和设计后期三个阶段： 1设计前期包括：项目预可行性研究、编制项目建议书、工程可行性研究（方案设计） 2设计阶段包括：初步设计、施工图设计。 3设计后期包括：施工配合，参加实验、鉴定，设计回访和工程设计总结。,三、桥位的选择与布置,桥位的选择是一座桥梁设计时首先解决的问题，它会影响到桥梁的规模、投资、施工难易、工期和使用安全等。 （1）大、中桥原则上服从道路路线总体要求，综合确定。 对于特殊大桥，对于路线总体方向起控制点作用。 （2）小桥涵的位置应服从路线走向，如遇到不利地形、不良地质和水文条件时，应通过技术手段加以解决，而不能降低路线质量。 （3）桥梁的线形应尽量采用直线和标准跨径，以简化设计和施工。 大、中桥一般应选择23个桥位，进行各方面的综合比选，以确定最合理桥位。还应考虑河流的水流特征、地质条件等以求桥梁的经济合理性、安全性和稳定性 。 桥梁墩台沿水流方向的轴线，应与最高通航水位时的主流方向一致，当斜交不能避免时，交角不宜大于5o；当斜交角度大于5o时，宜增加通航孔净宽，以利于航行安全。 桥梁的线形应尽量采用直线和标准跨径，以简化设计和施工。,推荐线位,比较线位一,比较线位二,桥位一,桥位三,桥位二,起点,终点,立交一座,立交一座,特大桥,大桥一座,跨线桥一座,跨渠桥一座,跨渠桥一座,特大桥,四、桥梁净空,桥梁净空包括：桥面净空和桥下净空 。 （1）桥面净空是指：保证车辆、行人安全通过桥梁上方的空间界限。在该净空界限范围内，不得有桥跨构件或其它任何装置侵入，详见公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）第3.3.1条。图74 公路建筑界限。,公路建筑界限,桥梁净空界限,桥梁桥面的最低标高应为： 式中： Hp 设计洪水位；h 各种雍水使水面升高之和； hj 桥下净高； hd 上部结构建筑高度；,（2）桥下净空是指： 通航、泄洪、流水、流冰、流木或车辆通行等所需要的净跨和净高。桥下通航净空界限详见内河通航标准（GBJ 13990）的规定。处于弯道上的桥梁，应根据线路要求设置加宽和超高。据此我们可以确定桥梁的最小跨径和桥面标高。,通航河流桥下净空： 孔径布置及净高应满足 通航海轮桥梁通航标准（JTJ 311）、内河通航标准（GB 50139） 通航设计水位：在设计通航洪水频率时，应计入壅水、浪高或最高流 冰水位加安全高度。 当河流有又形成流冰阻塞的危险或有漂浮物通过时，应按实际调查数据，在计算水位的基础上，结合当地的具体情况酌情预留一定富余量，作为桥下净空的依据。 对于有淤积的河流，桥下净空应适当增加。 非通航河流桥下净空：,五、孔径设计和桥型选择,桥孔设计是根据桥梁跨越障碍物的性质，合理确定桥长、分跨、桥梁选型、桥面标高、基底标高等，以满足桥下泄洪、通航或其它交通的净宽要求。 （1）桥梁的净跨径及总跨径 桥梁的净跨径对于梁式桥为设计洪水位（通航水位）上，两个相邻桥墩之间的净距。多孔桥梁净跨径的总和称为桥梁的总跨径。桥梁的总跨度必须保证桥下有足够的泄洪面积，使河床不产生过大的冲刷。应根据墩台埋置深度、河床水流流速、冲刷深度等因素确定。 （2）桥梁的分孔与跨径 桥梁的分孔关系到桥梁的总造价。跨径和孔数不同时，上部结构和墩台的总造价不同。跨径越大孔径越少，上部结构造价越高，而墩台的造价就越低。 上、下部结构合理布置，将使造桥梁总价最省。,不同桥跨结构型式均有其适用跨径、结构的力学特性和对地基基础的不同要求。按照桥位处河床的具体情况和拟定的桥梁结构跨径进行组合配置，选出适当的桥跨结构，拟定出结构的主要尺寸。 桥梁结构合理形式并非有特定的单一的结构形式，应特别注意桥梁的先进性、经济合理性，同时注意与周围环境协调。应通过各种结构方案的比选来确定。可以认为一种受力明确、构造合理的结构形式必然会显现出匀称、美观、稳定的外观。 对于特大桥和大桥的主桥，应采用成熟的先进技术，以其技术的先进性，把适用、安全、经济、美观的原则落实。特大桥和大桥的引桥、中小桥，一般采用成熟的标准结构，做到经济、合理。,桥跨结构型式选择,基础是埋入地层的隐蔽工程，涉及到复杂的水文、地质等条件。是桥梁工程中最为复杂和关键的部分。 通过桥涵水力计算，明确桥墩的冲刷线（或地面线）标高。基础的埋置深度：在无冲刷处，应在地面或河床下至少1.0m；在有冲刷处，应在局部冲刷线以下至少1.04.0m以下（详见桥规 JTJ02485、第3.1.1条）；在冻结线以下（冻胀土）0.25m。 认真分析桥位处地质勘察资料，按照选择的不同桥跨结构型式，估算桥墩的设计荷载（竖向、水平荷载），确定基础可能的持力层，确定采用深基础还是浅基础。 按照上下部结构相协调的原则选择桥墩形式，综合考虑桥跨结构、墩台与基础的相互作用、选择桥梁基础。并估算、确定它们的尺寸。同时按桥位处河流的水文、地质情况，拟定基础施工方案。,桥墩和基础型式选择,基础埋置深度,基础埋置深度原则： 墩台基础顶面标高宜根据桥位情况、施工难易程度、美观与整体协调综合确定。 桥位情况： 跨河：一般冲刷、局部冲刷 考虑阻水情况 冻胀土层： 冻胀对基础受力的影响 考虑冻胀深度,冲刷线： 一般冲刷： 桥梁孔径布置后，压缩了河道断面。设计流量洪水通过时，桥下过水断面所产生的冲刷。 控制过水断面，满足设计洪水流量要求。 局部冲刷： 桥梁墩台阻水引起的墩台处的局部冲刷。 控制基础埋深、桩基础计算自由高度。 河床自然演变冲刷 河道调治构造物和桥位其他冲刷,一般冲刷线,局部冲刷线,桥台与路堤的连接主要解决的问题： （1） 根据路线在路桥分界处的标高和基础标高，确定桥台高度及前墙、侧墙的结构尺寸。 （2） 根据桥台和路堤进入河道的情况，确定河岸导流和防护工程（河岸护坡、导流堤等）。 （3）桥头引道的构造（包括道路护坡或挡土墙）,六、桥梁横断面设计,桥梁的横断面宽度应与所衔接道路的路幅尽可能保持一致。桥梁横断面宽度包括：车行道、非机动车道和人行道（或检修道），并应设置栏杆。桥上每一机动车道的宽度，一般取3.75m（车速40 km / h ，可取3.5 m），小客车专用道取3.5 m ；非机动车专用道宽度3.0 m；人行道宽度一般取1.53.0m。 中、小桥的车行道路缘石之间的宽度，宜与两端道路路缘石之间的宽度相同；大、中桥的车行道宽度，可取两端道路车行道有效宽度的总和（不计分车带），但必须采用变宽缓和段连接； 为保证桥面排水需要，桥面应设置横坡。横坡 坡度一般为1.5%2%。,道路横断面,桥梁横断面,桥梁除满足桥下泄洪或其它交通的净空要求外，还应满足桥上道路纵断面线形的设计要求。 对于小桥涵，桥面纵坡一般服从路线，做成单面坡。 对于大、中桥，为了适应河流主槽部分桥面的最低标高，缩短引桥长度、降低填土路堤的高度，常做成双向坡。桥梁纵坡一般为1%2%，且4%。桥头引道坡度5%。在有非机动车混行的桥上，桥上线路、桥头引道的纵坡均不3%。 桥头引道路堤（在洪水淹没范围内）的路肩标高，大、中桥应高出计算水位至少50cm;小桥应高出桥前壅水水位（不计浪高）至少50cm。,七、桥梁纵断面设计,在进行深入研