12-橋梁設計原則及設計解析課件

1、第二章 橋梁的總體規(guī)劃設計第一節(jié) 橋梁設計的基本原則第二章 橋梁的總體規(guī)劃設計第一節(jié) 橋梁設計的基本原則一、總原則 技術先進，安全可靠，適用，經(jīng)濟合理，美觀，環(huán)境保護一、總原則技術先進在因地制宜的前提下，盡可能采用成熟的新結(jié)構、 新設備、新材料、新工藝。技術先進安全可靠所設計的橋梁結(jié)構在強度和穩(wěn)定性方面應有足夠的安全儲備；防撞欄桿應具有足夠的高度和強度；對于交通繁忙的橋梁，應設計好照明設施，并有明確的交通標志，兩岸引橋坡度不宜太陡；對于修建在地震區(qū)的橋梁，應按要求采取防震措施等。安全可靠所設計的橋梁結(jié)構在強度和穩(wěn)定性方面應有足夠的安全九江大橋被運沙船撞成“斷頭橋“九江大橋被運沙船撞成“斷頭橋“

2、適用耐久應保證橋梁在100年的設計基準期內(nèi)正常使用；橋面寬度應滿足交通量的需要；橋梁結(jié)構的剛度要求； 在設計荷載下不出現(xiàn)較大的變形和過寬的裂縫；應考慮不同環(huán)境類別對橋梁耐久性的影響；橋下應利于泄洪、通航或通車、行人；橋梁兩端便于車輛進入和疏散；便于埋設管線。適用耐久應保證橋梁在100年的設計基準期內(nèi)正常使用；經(jīng)濟合理因地制宜、就地取材和方便施工；綜合考慮橋梁造價和養(yǎng)護、維修費用。應選擇地質(zhì)、水文條件好、橋梁長度較短的橋位；所選橋位應能縮短河道兩岸的運距。經(jīng)濟合理5、美觀結(jié)構布置必須精練，并在空間有和諧的比例。橋型應與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。施工質(zhì)量對橋梁美觀也有重大影響。公橋規(guī)：特殊大橋宜進行景觀設計

3、，高速、一級公路橋梁應與自然環(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)。 12-橋梁設計原則及設計解析課件橋梁美學原則：1、在滿足功能要求的前提下，要選用最佳的結(jié)構型式純正、清爽、穩(wěn)定。質(zhì)量統(tǒng)一于美，美從屬質(zhì)量。2、美，主要表現(xiàn)在結(jié)構選型和諧與良好的比例，并具有秩序感和韻律感。過多的重復會導致單調(diào)。橋梁美學原則：3重視與環(huán)境協(xié)調(diào)。材料的選擇，表面的質(zhì)感，特別色彩的運用起著重要作用。模型檢試有助于實感判斷，審視陰影效果。4美麗的橋梁應以其個性對人們產(chǎn)生積極的影響。美和倫理本是相通的，美的環(huán)境將直接陶冶人們的情操，大自然的美，人為環(huán)境的美，對人們身心健康是必需的。3重視與環(huán)境協(xié)調(diào)。材料的選擇，表面的質(zhì)感，特別色彩的運用起與

4、環(huán)境協(xié)調(diào)的橋梁與環(huán)境協(xié)調(diào)的橋梁與環(huán)境協(xié)調(diào)的橋梁與環(huán)境協(xié)調(diào)的橋梁與環(huán)境協(xié)調(diào)的橋梁與環(huán)境協(xié)調(diào)的橋梁與環(huán)境協(xié)調(diào)的橋梁與環(huán)境協(xié)調(diào)的橋梁橋梁對環(huán)境的破壞橋梁對環(huán)境的破壞橋梁對環(huán)境的破壞橋梁對環(huán)境的破壞橋梁對環(huán)境的破壞橋梁對環(huán)境的破壞5、技術先進在因地制宜的前提下，盡可能采用成熟的新結(jié)構、新設備、新材料和新工藝，必須認真學習國內(nèi)外的先進技術，充分利用最新科學技術成就，把學習和創(chuàng)新結(jié)合起來，淘汰和摒棄原來落后和不合理的東西。5、技術先進環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展設計時，應充分考慮環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求，包括生態(tài)、水、空氣、噪聲等幾方面。必要時建立環(huán)境監(jiān)測保護體系，將不利影響減至最小。環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展設計時

5、，應充分考慮環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的（1）使用上的要求：適用耐久 保證在100年的設計基準期內(nèi)正常使用 橋面寬度滿足當前以及今后規(guī)劃年限內(nèi)的交通流量； 利于泄洪，通航（跨河橋）或車輛和行人的通行（旱橋）； 橋梁的兩端方便于車輛的進入和疏散； 考慮綜合利用，方便各種管線的搭載。橋梁設計的基本要求（1）使用上的要求：適用耐久 保證在100年的設計基準期內(nèi)正（2）經(jīng)濟上的要求：合理的經(jīng)濟 選擇造價和養(yǎng)護費用綜合最省的橋型； 遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則； 橋位應考慮建在能縮短河道兩岸的運距，促進該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，產(chǎn)生最大的效益；對于過橋收費的橋梁應能吸引更多的車輛通過，達到盡可能快回收投資的

6、目的。（2）經(jīng)濟上的要求：合理的經(jīng)濟 選擇造價和養(yǎng)護費用綜合最省的（3）安全方面（結(jié)構尺寸和構造上）：在強度方面：足夠的安全儲備；在剛度方面：控制變形穩(wěn)定性方面：保持原形狀和位置的能力。在強度方面：足夠的安全儲備；（4）施工上的要求：技術先進 在因地制宜的前提下，盡可能采用成熟且先進的新結(jié)構、新設備、新材料和新工藝。（4）施工上的要求：技術先進（5）美學和景觀上的要求：美觀香港昂船州大橋隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人們生活水平的提高，橋梁美學越來越受到重視。 瑞士薩爾基那山谷橋（Salginatobel Bridge） 被評為20世紀最美麗的橋梁（5）美學和景觀上的要求：美觀香港昂船州大橋隨著經(jīng)濟的發(fā)展、

7、二、設計資料調(diào)查野外勘測與調(diào)查研究 1.橋梁的任務確定橋梁的規(guī)模2.選擇橋位確定路橋的關系等3.測量地形測繪地形圖4.鉆探橋位工程地質(zhì)報告5.水文調(diào)查確定橋梁跨徑和凈空6.其它情況材料、電力、施工道路等二、設計資料調(diào)查野外勘測與調(diào)查研究前期工作正式設計預可行性研究可行性研究初步設計技術設計施工圖設計項目建議書可行性研究報告相關部門審批相關部門審批工程立項建設單位審批招標文件開工報告招投標及施工準備施工階段建設單位審批設計任務書設計階段建設程序三、 橋梁設計與建設程序前期工作正式設計預可行性可行性初步設計技術設計施工圖項目可行一、前期工作預可行性研究報告與可行性研究報告的編制1.工程必要性論證2

8、.工程可行性論證制定橋梁標準、自然條件及周圍環(huán)境、橋式方案、橋位3.經(jīng)濟可行性論證造價及回報、資金來源及償還一、前期工作預可行性研究報告與可行性研究報告的編制一、“預可”階段著重研究：建橋的必要性宏觀經(jīng)濟上的合理性主要工作目標： 上報立項問題“預可報告”的主要內(nèi)容：橋型方案；工程造價、資金來源、投資回報及償還等的初步估算和設想。一、“預可”階段著重研究：二、“工可階段”主要任務：研究和制訂橋梁的技術標準。設計荷載標準、橋面寬度、通航標準、設計車速、橋面縱坡、橋面平縱曲線半徑等。提出多個橋型方案，并估算造價；基本落實資金來源和投資回報等問題。二、“工可階段”主要任務：三、初步設計主要目的：確定設

9、計方案,應通過方案比選，推薦最優(yōu)方案，報上級審批。主要內(nèi)容1. 進一步開展水文、勘測工作2.橋式方案比選3.科研項目立項4.施工組織設計5.概算三、初步設計主要目的：主要資料 編制橋型方案時，應提供：平、縱、橫布置圖，標明主要尺寸；估算工程數(shù)量和主要材料數(shù)量；提出施工方案的意見，編制設計概算；提供文字說明和圖表資料等。主要資料四、技術設計對于技術復雜的特大橋、互通式立交或新型橋梁結(jié)構，需進行技術設計：主要目的：對重大的技術問題，通過科學試驗、專題研究、加深勘探調(diào)查及分析比較，完善橋型方案的總體和細部各種技術問題及施工方案；修正工程概算。四、技術設計對于技術復雜的特大橋、互通式立交或新型橋梁結(jié)構

10、，五、施工圖設計主要任務對橋梁各種構件進行詳細的結(jié)構計算，確保各種技術指標滿足規(guī)范要求；繪制施工詳圖；提出文字說明及施工組織計劃；編制施工圖預算。五、施工圖設計主要任務附：中、小橋可以簡化程序國外施工設計由施工承包商進行國內(nèi)所有設計由設計單位進行附：橋面縱坡 橋梁縱斷面設計橋梁總跨徑的確定橋梁的分孔橋道各種標高的確定第二節(jié) 橋梁平、縱、橫斷面設計橋面縱坡 橋梁總跨徑的確定橋梁的分孔1、 橋梁總跨徑的確定 原則：在整個使用年限內(nèi)，保證泄洪及通航，流冰；避免因過分壓縮河床引起河道和河岸的不利變遷；避免因橋前壅水及河床過度沖刷帶來的不利影響。對于深埋基礎，一般允許稍大一點的沖刷，使總跨徑能適當減??；

11、對于平原區(qū)穩(wěn)定的寬灘河段，流速較小、漂流物少、主河槽較大，可以對河灘的淺水流區(qū)段作較大的壓縮，但必須慎重校核，壓縮后的橋梁的壅水不得危及河灘路堤以及附近農(nóng)田和建筑物。 特殊：1、 橋梁總跨徑的確定對于深埋基礎，一般允許稍大一點的沖刷， 2、橋梁的分孔 原則：在滿足使用和技術要求的前提下，使上、下部結(jié)構的總造價趨于最低。(2) 平原區(qū)寬闊河流上的橋梁：通常在主河槽部分按需要布置較大的通航孔，而在兩側(cè)淺灘部分按經(jīng)濟跨徑進行分孔。(1) 通航河流：應滿足橋下的通航要求。通航孔應布置在航行最方便的河域。對于變遷性河流，根據(jù)具體條件，應多設幾個通航孔。使用和技術要求 2、橋梁的分孔(2) 平原區(qū)寬闊河流

12、上的橋梁：通常在主河(3) 對于在山區(qū)深谷上、水深流急的江河上，或需在水庫上修橋時，應加大跨徑，甚至采用特大跨徑的單孔跨越。(4) 從結(jié)構的受力特性考慮，合理地確定相鄰跨之間的比例。 (5) 可以適當加大跨徑避開不利的地質(zhì)段。(6) 戰(zhàn)備方面的考慮(7) 施工能力的考慮(3) 對于在山區(qū)深谷上、水深流急的江河上，或需在水庫上修橋3、 橋道高程的確定 原則： 應根據(jù)設計洪水位、橋下凈空的需要，結(jié)合橋型、跨徑等綜合考慮。 位于河中各跨，均應首先滿足流水凈空要求；通航橋孔應滿足通航凈空要求通車橋孔滿足跨線橋橋下的交通要求；考慮橋的兩端能夠與線路順利相接。3、 橋道高程的確定應根據(jù)設計洪水位、橋下凈空

13、的需要，結(jié)合橋通航凈空要求為了保證橋下安全通航，通航孔橋跨結(jié)構下緣的標高應高出自設計通航水位算起的凈空高度。 流水凈空要求 按設計水位流冰水位計算橋面最低高程：通航凈空要求 流水凈空要求跨線橋橋下的交通要求: 保證橋下通車的凈空安全H 凈空高度，高速公路和一級、二級公路為5.0m，三級、四級公路為4.5m跨線橋橋下的交通要求: 保證橋下通車的凈空安全H 凈空（4）橋面縱坡： 既利于交通，美觀效果好，又便于橋面排水單向或雙向坡度的橋梁，對于不太長的小橋，可以做成平坡橋橋上縱坡不宜大于4%橋頭引道縱坡不宜大于5%位于市鎮(zhèn)混合交通繁忙處的橋梁，橋上縱坡和橋頭引道縱坡均不得大于3%，并應在縱坡變更的地

14、方按規(guī)定設置豎曲線斯托爾馬橋（4）橋面縱坡：單向或雙向坡度的橋梁，對于不太長的小橋，可以 高速公路、一級公路路基標準橫斷面1. 橋梁寬度根據(jù)公路工程技術標準中規(guī)定各級公路行車道寬度、中間帶寬度、路肩寬度三、橫斷面設計 取決于橋面的寬度和不同橋跨結(jié)構橫斷面的形式。2. 橋面凈空滿足公路工程技術標準中的建筑界線規(guī)定 高速公路、一級公路路基標準橫斷面1. 橋梁寬度根據(jù)公12-橋梁設計原則及設計解析課件各級公路設計速度公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路設計速度(km/h)1201008010080608060403020設計速度(km/h)1201008060403020車道寬度(m)3

15、.753.753.753.53.53.253.00(單車道時為3.5)單個車道寬度各級公路設計速度公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級四、平面布置確定路、橋、水流的關系小橋和涵洞：位置與線形應符合路線的總走向；為滿足水文和線路彎道的要求，可設計斜橋和彎橋特大橋、大橋和中橋： 原則上應服從路線走向，橋、路綜合考慮，盡量選在河道順直、水流穩(wěn)定、地質(zhì)良好的河段上。其它要素：應滿足相應等級線路的規(guī)定。四、平面布置第四節(jié)橋梁設計方案的比選主要步驟：明確各種標高的要求；橋梁分孔和初擬橋型方案草圖；方案初選；詳繪橋型方案；編制估算或概算；選定最優(yōu)方案和文件匯總。第四節(jié)橋梁設計方案的比選主要步驟：明確

16、各種標高的要求 在橋位縱斷面圖上，按比例繪出設計水位，通航水位，堤頂標高，橋面標高，通航凈空、堤頂行車凈空位置圖。 2、橋梁分孔和初擬橋型方案草圖在確定了各種標高的縱斷面圖上，根據(jù)泄洪總跨徑的要求，做橋梁分孔和橋型方案草圖。明確各種標高的要求3、方案初選； 對草圖方案做技術和經(jīng)濟上的初步分析和判斷，剔除一些在技術經(jīng)濟上明顯相形見絀的圖式，初步選出24個構思好，各具特點的方案，做進一步詳細研究和比較。詳繪橋型方案； 根據(jù)不同的橋型、不同跨度、和施工方法，擬定主要尺寸，繪制各橋型方案的尺寸詳圖。3、方案初選；5、方案的詳圖，計算上、下部結(jié)構的主要工程數(shù)量 依據(jù)“估算定額”或“概算定額”，編制出各個

17、方案的主要材料用量、勞動力數(shù)量和全橋總造價。6、選定最優(yōu)方案和文件匯總?cè)婵紤]建設造價、養(yǎng)護費用、建設工期、營運靈活性、美觀等因素進行綜合分析，選定最佳方案為推薦方案。編寫方案說明。5、方案的詳圖，計算上、下部結(jié)構的主要工程數(shù)量橋梁設計方案的比選明確各種標高的要求橋梁分孔和初擬橋型方案草圖方案初篩詳繪橋型方案編制估算或概算方案選定和文件匯總最佳的推薦方案橋梁設計方案的比選明確各種標高的要求橋梁分孔和初擬橋型方案草洞庭湖大橋橋型方案比較圖三塔斜拉橋方案系桿拱配斜拉橋方案連續(xù)剛構方案洞庭湖大橋橋型方案比較圖三塔斜拉橋方案系桿拱配斜拉橋方案連續(xù)優(yōu) 缺 點 比 較三塔斜拉橋方案（第方案）系桿拱配斜拉橋

18、方案（第方案）連續(xù)剛構方案（第方案）經(jīng)濟性54295.7萬元53653.4萬元55412.8萬元適用性1兩孔310m主跨跨越主航道，與航道適應性好，通航凈空大，防撞要求低；2河床壓縮少，有利汛期泄洪；3西岸副孔50m簡支T梁伸縮縫多，橋面連續(xù)易開裂1主橋大跨少，對通航較不利，橋墩防撞要求較高；2河床壓縮較多，對汛期泄洪較不利；3西岸副孔50m連續(xù)梁，伸縮縫較少1兩孔280m跨徑連續(xù)剛構跨越主航道，與航道適應性好。通航凈空大，防撞要求低；2河床壓縮多，汛期泄洪能力較差；3西岸副孔50m空心板，伸縮縫多，橋面連續(xù)易開裂優(yōu) 缺 點 比 較三塔斜拉橋方案系桿拱配斜拉橋方案連續(xù)剛構方優(yōu) 缺 點 比 較安

19、全性1主橋跨度適中，板梁式結(jié)構施工方便，工期較短；2西岸副孔采用預制T梁，可工廠化預制施工，質(zhì)量可靠，工期有保障，但需大型預制場和吊裝設備；3主橋后期營運養(yǎng)護費用較高；4行車較平順1主體采用箱梁斷面，剛度大，施工安全；2西岸副孔采用移動支架現(xiàn)澆，施工條件差，工期制約因素多并需要多套設備方能保證工期；3主橋后期營運養(yǎng)護費用較高；4行車平順舒適1主跨280m連續(xù)剛構為當前世界最大跨度，施工難度大，工期較長；2西岸副孔采用預制空板，可工廠化預制施工，質(zhì)量可靠，工期有保障。但需要預制場與吊裝設備；3主橋后期營運養(yǎng)護費用少；4行車平順舒適美觀性橋型美觀，氣勢宏偉，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)好高聳的橋塔與低矮的拱圈，大跨梁橋與小跨 拱橋反差明顯，配合不協(xié)調(diào)，橋型欠美觀主橋線條簡潔明快，但因其高跨比例不很協(xié)調(diào)，影響橋型美觀優(yōu) 缺 點 比 較安全性1主體采用箱梁斷面，剛度大，施工安各橋型方案的優(yōu)缺點比較表三塔斜拉橋方案(第一方案)經(jīng)濟性54 295.7萬元適用性兩孔310m主跨跨越主河道,與航道適用性好,通航凈空大,防撞要求低；河床壓縮少,有利汛期排洪；西岸副孔30m簡支T梁伸縮縫多,