桥梁总体规划与设计.ppt

桥梁总体规划与设计,本章内容,第一节 桥梁设计要求及原则 第二节 桥梁设计与建设程序 第三节 桥梁立面、断面和平面布置,强度 刚度 稳定性 耐久性,一 桥梁设计要求及原则,（1）结构及构造上的要求 （2）使用上的要求 （3）经济上的要求 （4）施工上的要求 （5）景观上的要求,通畅 舒适 纵坡、弯道 净空,材料 工期 造价,施工方便 工程质量 安全,1 桥梁设计的基本要求,与环境协调的桥梁,与环境协调的桥梁,与环境协调的桥梁,桥梁评选,上世纪的1995年英国桥梁设计与工程杂志刊登了国际最美桥梁评选活动结果，评选者为世界24位著名的桥梁工程师、建筑师和学者，最后仅有15座桥被提名，得票最多的为：,瑞士工程师R.Maillart于1930年设计的Salginatobel桥。这是一座跨谷的镰刀型上承式拱桥。 建筑师们说：“在桥上漫步是一种真正的精神上的享受。你和高山、白云、蓝天那么靠近，它构成了阿尔卑斯山的一幅美妙的风景画。” “该桥所有部分都恰到好处，无可挑剔，” “这是真正的艺术和桥梁结合的精品”。,2 桥梁设计的基本原则 1）安全（Safety） 结构在使用年限内，在各种荷载作用下，应具有足够的承载能力，以保证桥梁车辆、行人，以及桥梁本身的安全 2) 适用（Serviceability） 保证行车的通畅和舒适；通行能力既能满足当前需要，也可适当照顾今后发展；对跨越线路或河流的桥梁，要求不妨碍桥下交通或通航；靠近城市、村镇等的桥梁，还应当综合考虑桥头和引桥区域的环境和发展；在使用年限内，桥梁一般只需常规养护维修就可保证日常使用,3）经济（Economic） 在安全、适用的前提下，经济是衡量技术水平和做出方案选择的主要因素。对于重大的桥梁工程，必须进行多方案的比较，详细研究技术上的可行性和先进性，以及经济上的合理性。 4) 美观（Aesthetics） 在安全、适用和经济的前提下，尽可能使桥梁具有优美的造型，并与周围的环境相协调。,二 桥梁设计与建设程序,一、基本程序,一般桥梁建设程序： 审批项目建议书可行性报告并确定设计任务书工程立项设计招标施工竣工验收,大型桥梁设计工作可分为前期工作及设计两个阶段，前期工作包括编制与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、技术设计和施工设计。,二、可行性研究,前期工作有时也称为桥梁规划设计，包括预可行性研究和可行性研究，重点在于论证建桥的必要性和合理性，并确定建桥的地点、规模、标准、投资控制等一系列宏观和重大问题，为科学地进行项目决策提供依据，避免盲目性及其带来的不良后果。 预可行性研究与可行性研究：内容一致，深度不同 预可行性研究着重于工程的必要性和经济合理性 可行性研究在预可行性研究之后，着重于工程上和投资商的必要性,三、初步设计,在桥梁可行性研究报告的基础上，经建设主管部门审查通过，确定一座桥梁工程的建设项目并编制设计任务书。 建设单位可采用招标或委托设计的方式进行桥梁的初步设计。 设计任务书是初步设计的依据。 初步设计目的：在设计任务书的技术范围内提交一份供比选的建桥项目文件，达到： 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、推荐准本采用的较好方案； 4、估算实现推荐方案所需的费用、工期、技术措施等目的。,三、初步设计,初步设计内容包括： 1、设计任务的来源和要求； 2、桥址处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，包括施工方法、进度安排、场地布置、主要机具、材料和劳动力配置等； 7、工程概算。 初步设计的重点在桥式方案和结构总体构思方面。,三、初步设计,在确定桥式方案时，需对桥梁平面、立面和断面的具体布置以及它们之间的关系进行反复、交互的研究和调整。 1、平面布置 试定正桥的桥轴线位置。在轴线上研究河岸及堤防情况，拟定两岸边墩（台）位置并布置其他桥墩。结合线路方向、两岸地形和立面布置，可以试选引桥轴线的走向、弯道和坡度。 2、立面布置 从平面轴线布置，结合地形图、地质剖面图、水位高程、计算冲刷线和以确定的上下部结构，可以绘成沿轴线的桥梁立面图。 3、断面布置 沿桥轴线各关键处，结合选定的结构类型、地形、地质横断面、水位高程和冲淤计算等，可以做出桥梁的断面布置图。 当三个面的布置都能互相配合，满足技术要求时，桥式方案就能成立。,三、初步设计,桥式布置中首先要慎重确定桥梁跨度，特别是主跨的跨度。 大跨度对通航有利，且能减少基础工程量。但在桥长相同时大跨度比小跨度造价高、工期长。 通航跨要与航道相适应。,五、施工设计,施工设计需按照已批准的技术设计（或初步设计）进行。 施工设计一般由原编制技术设计（或初步设计）的单位继续进行，也可由中标的施工单位进行。 施工设计内容：结构设计计算，绘制施工详图等。 施工设计阶段还需进一步根据施工需要进行补充钻探（称“施工钻探”）。 根据施工设计资料，施工单位编制施工组织设计和工程概算。 所有设计文件经主管部门审批后即可实施桥梁施工各项工作。 桥梁建成后，通常需进行成桥荷载试验、质量检查验收及办理交接手续，由接收部门负责今后的桥梁通车运营和养护维修。,1 桥梁纵断面设计 桥梁立面（elevation）包括确定桥梁总长、桥梁孔径布置、桥梁高程与桥下净空、桥上及桥头的纵坡设置等。 （1）桥梁总跨径 （2）桥梁分孔 （3）桥梁各部分标高及纵坡 （4）基础埋置深度,三 桥梁纵断面、横断面和平面布置,（1） 桥梁总跨径 桥梁的总跨径长度必须保证桥下有足够的排洪面积，由水文计算确定。,跨径与冲刷的关系,（2）桥梁分孔 根据通航要求、地形和地质情况、水文情况以及技术、经济和美观的条件加以确定。,通航 通航孔按通航净宽来确定，其余的则选用经济跨径；但对于变迁性河流，则需多设几个通航孔； 地形地质 为避免过多水下施工和不良地质， 可以特别加大跨径； 技术 施工技术和机械设备有时极大地限制了经济上合理的较大跨径； 经济 一般说来当上部结构造价与下部结构造价基本一样时，总的造价最低； 其它 受力的需要 美观的需要 战备的需要,2.2 桥梁初步设计,2.2.2 桥梁纵断面设计 （2）桥梁分孔,2.桥梁分孔: 跨径越大，孔数越少，上部结构造价高，墩台造价低。最经济的分孔，使上下部结构的总造价最低。 通航河流：满足通航要求 平原区：主槽布置跨径大的通航孔 山区深谷：加大跨径，可采用特大单孔跨越，减少中间桥墩 不利地质段：移桥基，加跨径,多孔跨径的比例 钢筋砼三跨连续梁： 中跨/边跨= 1.00 / 0.80 五跨连续梁: 1.00 / 0.90 / 0.65 多孔桥梁：奇数跨（结构对称） 基础工程：在大桥施工中起控制作用，应减少基础数量，加大跨径。 美观要求：整体规划桥梁分孔时应考虑,2.2 桥梁初步设计,2.2.2 桥梁纵断面设计 （3） 桥梁各标高和纵坡,通航要求,设计通航水位,0.25m,设计洪水位,设计通航水位,b,B,H,h,i4%,i5%,计算水位,低水位（low water lever) ： 枯水季节的最低水位。 高水位（high water lever) ：洪峰季节河流中的最高水位。 设计洪水位（designed flood lever): 桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位。 计算水位（calculated water lever): 设计洪水位加壅水和浪高得到的水位。 通航水位（navigable water lever): 在各级航道中能保持船舶正常航行时的水位。,2.2 桥梁初步设计,2.2.2 桥梁纵断面设计 （3） 桥梁各标高,跨河桥： 有通航要求时， 桥面标高 =通航水位+通航净空高度+建筑高度 注：计算水位= 设计洪水位+壅水+2/3倍浪高 安全高：梁底高出计算水位50cm或高出流冰水位75cm,同时必须使 支座底面高出计算水位25cm或高出流冰水位50cm； 壅水：因水流受阻而产生的水位升高现象。如在河流中建造闸、坝或 桥墩，或有冰凌阻塞时，均能引起壅水。,2.2 桥梁初步设计,2.2.2 桥梁纵断面设计 （3） 桥梁各标高,跨线桥： 桥面标高 =桥下路面标高+安全行驶高+建筑高度 注：安全行驶高 对于高等级公路H5.0m； 对于低等级公路H4.5m， 且h4.0m,桥梁初步设计,2.2.3 桥梁横断面设计,桥面总宽=桥面行车道净宽+结构物宽+（人行道宽） +(中央分隔带宽） 桥面净宽根据设计速度这一线路基准要求来确定行车道净宽标准确定：,横向净空高度 桥面横坡 1.53%,2.2 桥梁初步设计,2.2.3 桥梁横断面设计,典型双向整体式桥梁横断面,车道净宽,右侧路缘带0.5m,0.5m 防撞栏,车道净宽,中央带,中央分隔带,左侧路缘带,右侧路肩,桥梁总宽,2.2 桥梁初步设计,2.2.3 桥梁横断面设计,典型城市双向整体式桥梁横断面,人行道宽0.75/1.0/1.5m,车道,右侧路肩,防撞路缘石,防护栏杆,中央带,中央分隔带,左侧路缘带,2.2 桥梁初步设计,2.2.4 桥梁平面布置,一般原则：桥梁的线性及桥头引道要保持平顺，使车 辆能平顺通过，并符合线路布设的规定。 若桥梁是直线形，则要求引道有一最小直线长度： 一级公路 100m 二级公路 6020m 三级公路 4015m 四级公路 2015m 桥梁最好与水流方向正交。若不能正交，其斜度通常 不宜大于45,桥梁总体布置图绘制,桥梁总体布置图包括立面图、平面图、侧面图、标高尺度、下