桥梁设计程序和一般原则(55页)

1、桥梁工程Bridge Engineering主 讲：魏召兰(2012-2013学年 第二学期)四川农业大学城乡建设学院第二章 桥梁设计程序和一般原则第一节 桥梁设计程序第二节 桥梁设计的一般原则第三节 桥梁体系、造型与美学第一节 桥梁设计程序 前期工作 初步设计 技术设计 施工设计内容时间对常规桥梁，不需要桥梁规划基本程序一 前期工作 预可行性研究：在工程可行的基础上，着重研究建设上的必要性和经济上的合理性。 可行性研究：在预可行性研究报告审批后，在必要性和合理性得到确认的基础上，着重研究工程上和投资上的可行性预可行性研究报告与可行性研究报告的主要内容 工程必要性论证： 是否需要建桥？ 工程可

2、行性论证：制定桥梁标准问题自然条件及周围环境问题桥式方案问题桥位问题 经济可行性论证：造价及回报问题资金来源及偿还问题二 初步设计 进一步开展水文、勘测工作 桥式方案比选 科研项目 施工组织设计 概算三 技术设计 对选定的桥式方案中的各个结构总体的细部的技术问题作进一步研究解决 进一步深化初步设计 对结构各部分的设计提出详尽的设计图纸，包括结构断面、配筋、细节处理、材料清单及工程量 调整概算（修正概算）四 施工设计 绘制施工详图 编制工程预算第二节 桥梁设计的一般原则一 野外勘测与调查研究工作 桥梁的任务确定桥梁的规模 选择桥位确定路桥的关系等 测量地形测绘地形图 钻探桥位工程地质报告 水文调

3、查确定桥梁跨径和净空 风速、风向及桥址附近地震资料 其它情况材料、电力、施工道路等二 桥梁纵、横断面设计与平面布置 桥梁纵断面设计 总跨径 一般桥梁：水文计算 要求：排洪面积足够，冲刷小，缩短总长度 浅基础：总跨大，路堤不压河床 深基础：允许较大冲刷，总跨小 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，加跨径洪水造成的桥梁事故陇海线灞河铁路桥，2002年6月9日葡萄牙某公路桥，2001年3月4日，约70人落

4、水失踪 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 多孔跨径的比例 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桥下净空满足通航要求及洪水位 纵坡公路、铁路小桥通常做成平坡桥。大、中桥梁为了利于桥面排水和降低引道路堤高度，往往设置从中间向两端倾斜的双向纵坡。桥面净空与建筑限界 桥面净高H车道数与行车道宽度W桥面宽度（曲线加宽）机动车道布置（方向和层次）人行道与自行车道布置横坡设置（整体式）公路桥梁建筑限界 桥梁横断面设计铁路桥梁建筑限界 为适应高速铁路

5、的行车要求，相应的建筑限界尺寸有所调整（单线宽度有所减小，而高度和线间距有所增加） 公路等级、设计速度、车道宽度及路肩、路缘宽度公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路设计速度1201008010080608060403020车道宽度3.753.753.753.753.753.503.503.503.503.503.00左路肩宽L11.251.000.751.000.750.75右路肩宽L23.50(3.00)3.00(2.50)2.50(1.50)3.00(2.50)2.50(1.50)2.50(1.50)1.50(0.75)0.75(0.25)分隔带宽M23.00(2.00)2.0

6、02.00(1.00)2.002.00(1.00)2.00(1.00)2.00(1.00)2.00(1.00)中间带宽M14.50(3.50)3.50(3.00)3.00(2.00)3.50(3.00)3.00(2.00)3.00(2.00)3.00(2.00)3.00(2.00)左路缘带宽S10.750.75(0.50)0.500.75(0.50)0.500.500.500.50一般，大、中桥梁的平面线型为直线。当地形限制时，可把桥梁设置在曲线上（直梁布置成折线状）或直接建造曲线桥（结构本身呈曲线状）。桥上宜避免采用反向曲线。在某些情况下（如对城市桥梁）也允许修建公路斜桥，其斜度一般不大于4

7、5，在通航河流上不宜大于5。 桥梁平面布置安全实用经济美观三 桥梁设计基本原则 安全要求 桥梁的安全既包括桥上车辆、行人的安全，也包括桥梁结构本身的安全。结构在使用年限（设计基准期：100年）以内，在各种自然情况和荷载作用下，能具有足够的承载能力，能保持适当的安全度，是对每一座桥梁的基本要求。适用要求 桥梁的适用要求包括：能保证行车的通畅、舒适和安全；桥梁运量既能满足当前需要，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，还当综合考虑桥头和引桥地区的环境和发展；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。经济要求 在安全、适用的前提

8、下，经济是衡量技术水平和作出方案选择的主要因素。桥梁设计应体现出经济特性。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。这样，才能对桥梁的建造消耗、施工、技术发展和今后使用等因素进行统筹考虑，得出合理的经济结论。美观要求 在安全、适用和经济的前提下，尽可能使桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调，这就是对桥梁美观的基本要求。合理的轮廓造型和布局、正确表达力的传递、以及结构风格和色彩与周围环境的和谐一致，是体现美观的主要因素。在城市和游览地区，可适当考虑桥梁建筑的艺术处理，但不应当追求浮华和繁琐的细部装饰。第三节 桥梁体系、造型与美学一 桥梁体系

9、梁式桥主梁受弯 拱桥主拱受压 刚架桥构件受弯压 缆索承重缆索受拉 组合体系几种受力的组合美学建筑美学桥梁建筑美学美学研究人对现实的审美关系的科学，研究艺术中的哲学问题，研究艺术领域里的一般规律基础美学（哲学美学、心理学美学和社会学美学）实用美学（装饰美学、技术美学和社会美学 ）历史美学 建筑美学建立在建筑学和美学的基础上，研究建筑领域里的美和审美问题的一门新兴学科。艺术美学和建筑学的重要分支。桥梁建筑美学以桥梁为研究对象的建筑美学桥梁的结构特征和社会特征决定了桥梁在社会生活中的重要地位，激发出大众关注和欣赏桥梁造型的热情跨越障碍并承受交通荷载开放性（不封闭）公共性（人人可用）沟通能力桥梁的双重

10、功能使用与观赏重要性结构的造型和美学处理时常会对桥梁建筑的成败起到关键的作用。因此，桥梁工作者十分有必要了解和掌握桥梁建筑艺术的基本原则和美学观点 二 桥梁造型与美学桥梁建筑美学的基本原则 建筑艺术的基本原则在桥梁工程中的应用，可大致归纳为以下几点： 1、桥梁须与周围环境融合，成为自然整体中的一个协调部分。在这方面，材料的选择、表面的质感以及色彩的运用起着重要作用。协调中也包含着对比。 2、桥梁本身的造型须有恰当的比例。另外，也须注意结构的秩序感和韵律感，避免造型上的单调和重复。 3、桥梁造型应注意结构简单，力线明快，线条流畅。 4、桥梁建筑处理应当表现清新雅洁的风格。既要避免勉强堆砌的藻饰和

11、不必要的投资；也要避免忽略建筑的艺术处理。背景图片:日本明石海峡大桥桥梁建筑美学处理的基本手段与环境协调主从与对称韵律均衡与稳定统一比例与尺度连续与明暗搭配力线明快色彩风格背景图片:法国Normandy桥施工举例：与环境协调瑞士Chillon Viaduct奥地利Brenner桥强调：协调一致，互相配合，融为一体三种情况：（1）特大桥梁，成为环境的主要景观（2）桥梁规模不大，当地环境景观已存在，桥梁处于从属和适应地位（3）普遍情况，桥梁与环境和谐共处美国H3-向风坡高架路，预制分段施工，跨度90-100m美国密执安Muskegon姐妹桥Cold Spring Arch Bridge Calif

12、ornia Coast 1998Rijeka Memorial Bridge in Croatia, span 38m, 2001国内某风景区内的一座铁路桥举例：主从与对称中南海瀛台桥奥地利欧罗巴桥在桥梁体型的布置上突出中心部位以为“主”，两侧部分起衬托作用以为“从”，并以中轴线对称布置，使桥梁体型关系上主次分明，造型匀称。举例：韵律德国席哥泰尔桥十七孔桥节奏和韵律是产生协调美的共同因素建筑是凝固着的音乐韵律指建筑体型中有组织的变化和有规律的重复，形成有节奏的韵律感美国Alsea Bay Bridge举例：均衡与稳定均衡指形态（体量、视觉）上的协调，以表现出一种稳定感。均衡表现出建筑物的稳固和

13、耐用，反映出建筑物的基本功能。日本某混凝土悬臂梁桥德国费马恩拱桥BRIDGE ACROSS THE NECKAR CANAL AT HEILBRONN-B_CKINGEN 1950 96mPuente de la MujerMerchants Bridge, Castlefield, Manchester举例：统一南斯拉夫Krk-II桥美国Rainbow桥统一指处理局部和整体的关系，应使结构各局部和谐一致地结合成整体，表现出浑然一体的形象桥梁建筑造型的统一主要是要注意主次结构体系的和谐统一举例：比例与尺度挪威某桥荷兰东斯海尔德公路桥比例，一指结构三维之间的大小关系，二指结构各部分之间的大小关系尺度，结构整体或局部与某些建筑细部之间的关系美学设计要求：结构各部分体型匀称，比例和谐黄金分割：0.618举例：连续与明暗搭配澳大利亚某桥某跨线桥 连续指桥梁侧视时其水平线条呈直线或平滑的曲线，表现出一种连续流畅的美感明暗搭配在光照之下，桥梁的线条、阴影和色调等协调连续，对桥梁的连续感起到增强和渲染作用PEDESTRIAN BRIDGE ACROSS THE ENZ RIVER AT MHLACKER(1961)举例：力线明快用外形表现作用力的传递关系，达到稳定、明快、有力的美感表现手法：结构简单，力线明确技术手段和美学的统一举例：色彩瑞士Ganter