《橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

2019/7/1,橋梁工程 第二章,1,第二章：橋梁工程的總體規(guī)劃設(shè)計(jì),2.1 橋梁設(shè)計(jì)基本原則,2.2 橋梁設(shè)計(jì)內(nèi)容,2.3 橋梁設(shè)計(jì)與建設(shè)程序,2.4 橋梁設(shè)計(jì)方案的比選,2019/7/1,橋梁工程 第二章,2,2.1 橋梁設(shè)計(jì)原則,1 安全可靠(Safety and Reliability) 2 適用耐久(Serviceability and Durability) 3 經(jīng)濟(jì)性 (Economy) 4 先進(jìn)性 (Modernity) 5 美觀 (Esthetics) 6 環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展(Environment Friendly and Sustainability),2019/7/1,橋梁工程 第二章,3,1安全可靠 (1) 所設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、穩(wěn)定和耐久性方面應(yīng)有足夠的安全儲(chǔ)備。 (2) 防撞欄桿應(yīng)具有足夠的高度和強(qiáng)度，人與車流之間應(yīng)設(shè)防護(hù)欄，防止車輛撞入人行道或撞壞欄桿而落到橋下。 (3) 對于交通繁忙的橋梁，應(yīng)設(shè)計(jì)好照明設(shè)施，并有明確的交通標(biāo)志，兩端引橋坡度不宜太陡，以避免發(fā)生車輛碰撞等引起的車禍。 (4) 對于河床易變遷的河道，應(yīng)設(shè)計(jì)好導(dǎo)流設(shè)施，防止橋梁基礎(chǔ)底部被過度沖刷；對于通行大噸位船舶的河道，除按規(guī)定加大橋孔跨徑外，必要時(shí)設(shè)置防撞構(gòu)筑物等。 (5) 對修建在地震區(qū)的橋梁，應(yīng)按抗震要求采取防震措施；對于大跨柔性橋梁，尚應(yīng)考慮風(fēng)振效應(yīng)。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,4,工程實(shí)例：塔科馬（Tacoma）橋風(fēng)振致毀 1940年11月7日，美國華盛頓州塔科馬橋因風(fēng)振致毀。這一嚴(yán)重的橋梁事故，開始促使人們對懸索橋結(jié)構(gòu)的空氣動(dòng)力穩(wěn)定問題進(jìn)行研究。 該橋主跨長853.4m，全長1810.56m，橋?qū)?1.9m，而梁高僅1.3m。通過兩年時(shí)間的施工，于1940年7月1日建成通車。但由于當(dāng)時(shí)人們對柔性結(jié)構(gòu)在風(fēng)作用下的動(dòng)力響應(yīng)的認(rèn)識還不深入，該橋的加勁梁型式極不合理（板式鋼梁），導(dǎo)致在中等風(fēng)速(19m/s)下結(jié)構(gòu)就發(fā)生破壞。幸好在橋梁破壞之前封閉了交通。據(jù)說，在出事當(dāng)天，一位記者把車停在橋上，并把一條狗留在車內(nèi)。橋倒塌時(shí)，只有他本人跑到了橋臺(tái)處。當(dāng)?shù)氐膱?bào)紙以簡潔的標(biāo)題對這場事故作了報(bào)道，“損失：一座橋、一輛汽車、一條狗”。 10年以后，才開始重新修建塔科馬橋。仍采用懸索橋型式，但加勁梁改為桁架式。新橋總長較舊橋長12m，于1950年10月14日建成通車。該橋破壞時(shí)，當(dāng)?shù)豑acoma報(bào)社的編輯Leonard Costsworth恰好路過，并用攝影機(jī)記錄下一段珍貴的膠片。這才使得后人有機(jī)會(huì)一睹當(dāng)年橋毀場面。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,5,破壞之前,扭曲運(yùn)動(dòng),主跨破壞,邊跨下垂,塔科馬（Tacoma）橋風(fēng)振致毀,2019/7/1,橋梁工程 第二章,6,新Tacoma橋,2019/7/1,橋梁工程 第二章,7,2適用耐久 (1) 橋面寬度能滿足當(dāng)前以及今后規(guī)劃年限內(nèi)的交通流量(包括行人通道)。 (2) 橋梁結(jié)構(gòu)在通過設(shè)計(jì)荷載時(shí)不出現(xiàn)過大的變形和過寬的裂縫。 (3) 橋跨結(jié)構(gòu)的下方要有利于泄洪、通航(跨河橋)或車輛(立交橋)和行人的通行(早橋)。 (4) 橋梁的兩端要便于車輛的進(jìn)入和疏散，而不致產(chǎn)生交通堵塞現(xiàn)象等。 (5) 考慮綜合利用，方便各種管線(水、電氣、通信等)的搭載。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,8,3經(jīng)濟(jì)合理 (1)橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則。 (2)經(jīng)濟(jì)的橋型應(yīng)該是造價(jià)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用綜合最省的橋型。設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮維修的方便和維修費(fèi)用少，維修時(shí)盡可能不中斷交通，或使中斷交通的時(shí)間最短。 (3)所選擇的橋位應(yīng)是地質(zhì)、水文條件好，并使橋梁長度較短。 (4)橋梁應(yīng)考慮建在能縮短河道兩岸運(yùn)距的位置，以促進(jìn)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)生最大的效益。對于過橋收費(fèi)的橋梁就能吸引更多的車輛通過，達(dá)到盡快回收投資的目的。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,9,4技術(shù)先進(jìn) 在因地制宜的前提下，橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能采用成熟的新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新材料和新工藝。 在注意認(rèn)真學(xué)習(xí)國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)、充分利用最新科學(xué)技術(shù)成就的同時(shí)，努力創(chuàng)新，淘汰和摒棄原來落后和不合理的設(shè)計(jì)思想。只有這樣才能更好地貫徹適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀的原則，提高我國的橋梁建設(shè)水平，趕上和超過世界先進(jìn)水平。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,10,5美觀 一座橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，而且這種外形從任何角度看都應(yīng)該是優(yōu)美的。結(jié)構(gòu)布置必須簡練，并在空間上有和諧的比例。橋型應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，城市橋梁和游覽區(qū)的橋梁，可較多地考慮建筑藝術(shù)上的要求。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是橋梁美觀的主要因素，另外，施工質(zhì)量對橋梁美觀也有很大影響。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,11,2019/7/1,橋梁工程 第二章,12,2019/7/1,橋梁工程 第二章,13,6環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展 橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。從橋位選擇、橋跨布置、基礎(chǔ)方案、墩身外形、上部結(jié)構(gòu)施工方法、施工組織設(shè)計(jì)等全面考慮環(huán)境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環(huán)境監(jiān)測保護(hù)體系，將不利影響減至最小。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,14,2019/7/1,橋梁工程 第二章,15,2.2 橋梁設(shè)計(jì)內(nèi)容,2019/7/1,橋梁工程 第二章,16,2019/7/1,橋梁工程 第二章,17,橋梁設(shè)計(jì)內(nèi)容,1 選擇橋位： 進(jìn)行多個(gè)橋位的對比分析，并結(jié)合線路走向； 2 確定橋梁長度和橋面標(biāo)高； 3 選擇橋式：進(jìn)行多個(gè)橋型方案的比選； 4 對橋跨、墩臺(tái)、基礎(chǔ)等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 擬定細(xì)部尺寸，進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合施工方案， 并進(jìn)行各項(xiàng)檢驗(yàn)。使所設(shè)計(jì)的橋梁滿足強(qiáng)度、 剛度、穩(wěn)定性、耐久性等要求。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,18,橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)包括橋梁縱斷面設(shè)計(jì)，橫斷面設(shè)計(jì)和平面布置。 一、橋梁縱斷面設(shè)計(jì) 橋梁縱斷面設(shè)計(jì)包括確定橋梁的總跨徑、橋梁的分孔、橋梁的標(biāo)高、橋上和橋頭引道的縱坡以及基礎(chǔ)的埋置深度等。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,19,（一）橋梁總跨徑的確定 橋梁的總跨徑一般根據(jù)水文計(jì)算確定，必須保證橋下有足夠的排洪面積，使河床不致遭受過大的沖刷。在安全前提下，設(shè)計(jì)者應(yīng)適當(dāng)縮短橋梁的總長度，以節(jié)約總投資。由此可見，橋梁的總跨徑應(yīng)根據(jù)具體情況經(jīng)過全面分析后加以確定。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,20,（二）橋梁的分孔 根據(jù)通航要求、地理和地質(zhì)情況，水文情況以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)和美觀的條件加以確定。但有時(shí)各矛盾互相沖突，使其成為設(shè)計(jì)中最基本、最復(fù)雜的問題。 跨徑越大、孔數(shù)越少，上部結(jié)構(gòu)的造價(jià)就很高，墩臺(tái)的造價(jià)就減少；反之，則上部結(jié)構(gòu)的造價(jià)降低，而墩臺(tái)的造價(jià)將提高。最經(jīng)濟(jì)的分孔方式就是使上、下部結(jié)構(gòu)的總造價(jià)趨于最低。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,21,橋梁的分孔,2019/7/1,橋梁工程 第二章,22,（三）橋道標(biāo)高的確定,2019/7/1,橋梁工程 第二章,23,（四）橋梁凈空,橋梁凈空包括橋面凈空和橋下凈空。 橋面凈空 是保證車輛、行人安全通過橋梁所需 要的橋梁凈空界限，在凈空界限范圍內(nèi)不得有橋跨 結(jié)構(gòu)的構(gòu)件或其他建筑物侵入。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,24,1、公路： 按公路橋規(guī)JTJ021-85，高速、汽車專用、一、二級公路凈高為5米；三、四級公路凈高為4.5米。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,25,2019/7/1,橋梁工程 第二章,26,2 鐵路：,“標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路限界 國標(biāo)GB146-59”； 雙線鐵路線間距（線路中心間距離）4m， 高速鐵路5m曲線上受外軌超高等的影響橋上凈空限界應(yīng)加寬。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,27,2019/7/1,橋梁工程 第二章,28,橋下凈空 包括立交橋下凈空和跨河橋下凈空。 指為通航、流冰、流木等所需的凈跨和凈高。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,29,跨河橋下凈空：通航、排筏、流水、漂流物等所 需的凈跨和凈高。 (1)對于梁式橋：梁底應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位（包括壅水和浪高）50cm；高出最高流冰水位75cm；支座底面應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位25cm，高出最高流冰水位50cm。 (2)對于拱式橋：從拱頂?shù)酌娴皆O(shè)計(jì)水位應(yīng)有大于100cm的凈空高度。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,30,（五） 橋梁縱坡布置縱斷面線形,返回,2019/7/1,橋梁工程 第二章,31,二、橋梁橫斷面設(shè)計(jì) 橋梁橫斷面的設(shè)計(jì)取決于橋上交通需求，主要內(nèi)容是決定橋面的寬度和橋跨結(jié)構(gòu)橫截面的布置。 橋面寬度決定于行車和行人的交通需要。各級公路的橋面行車道凈寬標(biāo)準(zhǔn)的一般規(guī)定見公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第6.0.4條。橋上人行道和自行車道的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要而定。人行道的寬度0.75m或1m，一條自行車道的寬度為一米，當(dāng)單獨(dú)設(shè)置自行車道時(shí)，一般不應(yīng)少于兩條自行車道的寬度。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,32,橋梁橫斷面設(shè)計(jì) 公路：車道數(shù)、車道寬度、分隔設(shè)施、 防撞欄桿等 鐵路：單線、雙線、線間距； 大跨橋滿足橫向剛度要求，B/L 1/20,2019/7/1,橋梁工程 第二章,33,橫斷面設(shè)計(jì)：橋梁寬度 依據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的各級公路行車道寬度、中間帶寬度、路肩寬度確定。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,34,相同橋面凈寬的上承式橋和下承式橋的橫截面布置。 由于結(jié)構(gòu)布置上的需要，下承式橋承重結(jié)構(gòu)的寬度B要比上承式橋的大，而其建筑高度h卻比上承式橋的為小。,返回,2019/7/1,橋梁工程 第二章,35,三、平面布置 對大橋、特大橋的大跨度梁一般在直線上； 當(dāng)受地形限制布置在曲線上時(shí)，曲線的各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。 從橋梁本身的經(jīng)濟(jì)性和施工方便來說，應(yīng)盡可能避免橋梁與河流或與橋下路線斜交，但對于一般小橋，為了改善路線線型，或城市橋梁受原由街道的制約時(shí)，也允許修建斜交橋，斜度通常不宜大于45度，在通航河流上則不宜大于5度。,2019/7/1,橋梁工程 第二章,36,2.3 橋梁設(shè)計(jì)與建設(shè)程序,2019/7/1,橋梁工程 第二章,37,2019/7/1,橋梁工程 第二章,38,橋梁的規(guī)劃設(shè)計(jì) 規(guī)劃設(shè)計(jì)階段（含預(yù)可行性研究、工程可行性研究） 城市及公路橋梁根據(jù)交通流量及其增長率、所需要的車道數(shù)、車道寬、人行道等，再綜合考慮社會(huì)效益、投資的經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行可行性研究。做投資估算； 對干線鐵路、公路而言，是線路決定橋梁，還是橋梁決定線路？ 一般原則：中小