橋梁的總體規(guī)劃設計

橋梁工程

(BridgeEngineering)授課人：楊棟土木工程與力學學院第一篇橋梁工程總論第二章橋梁的總體規(guī)劃設計2-1

橋梁設計的基本原則2-2橋梁平、縱、橫斷面設計2-3

橋梁設計及建設程序2-4橋梁設計方案的比選--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第一節(jié)橋梁設計的基本原則一、橋梁設計原則基本原則：技術先進、安全可靠、適用耐久、經濟合理。橋梁設計的基本要求：1）結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。2）使用上的要求：適用耐久保證在100年的設計基準期內正常使用橋面寬度滿足當前以及今后規(guī)劃年限內的交通流量；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。3）經濟上的要求：合理的經濟選擇造價和養(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)的經濟發(fā)展，產生最大的效益；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目的。4）施工上的要求：技術先進在因地制宜的前提下，盡可能采用成熟的新結構、新設備、新材料和新工藝。5）美學和景觀上的要求：美觀香港昂船州大橋“橋能滿足人們到達彼岸的心理希望，同時也是使人印象深刻的標志性建筑，并且常常成為審美的對象和文化遺產”——摘自日本伊藤學的《橋梁造型》一書瑞士薩爾基那山谷橋（SalginatobelBridge）

——被評為20世紀最美麗的橋梁6）環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展多方面考慮環(huán)境要求，采取必要的工程控制措施，建立環(huán)境監(jiān)測保護體系，將不利影響減至最小。數(shù)學力學電算技術工程材料工程地質水力學水文學混凝土結構工程鋼結構工程基礎工程鐵路、公路工程二、橋梁工程的科學依據(jù)三、橋梁技術規(guī)范、工作細則以科學的工程知識和成熟的工程經驗為基礎，全面系統(tǒng)地整理有關設計、施工、養(yǎng)護的技術要求，形成統(tǒng)一的標準規(guī)范，并以此作為各項橋梁工作必須遵循的準則，這種成冊的注冊條文就稱之為橋梁技術規(guī)范。在設計方面就是橋梁設計規(guī)范。橋梁技術規(guī)范鐵路橋梁設計規(guī)范公路橋梁設計規(guī)范《鐵路橋橋涵設設計基基本規(guī)規(guī)范》（TB10002.1-99)《鐵路橋橋涵鋼鋼結構構設計計規(guī)范范》《鐵路橋橋涵鋼鋼筋混混凝土土和預預應力力混凝凝土結結構設設計規(guī)規(guī)范》《鐵路橋橋涵混混凝土土和砌砌體結結構設設計規(guī)規(guī)范》《鐵路橋橋涵地地基和和基礎礎設計計規(guī)范范》鐵路橋橋梁設設計規(guī)規(guī)范公路橋橋梁設設計規(guī)規(guī)范：：《公路橋橋涵鋼鋼結構構及木木結構構設計計規(guī)范范》(JTJ025-86)《公路鋼鋼筋混混凝土土和預預應力力混凝凝土橋橋涵設設計規(guī)規(guī)范》(JTGD62-2004)《公路圬圬工橋橋涵設設計規(guī)規(guī)范》（JTGD61-2005）《公路橋橋涵地地基與與基礎礎設計計規(guī)范范》（JTGD63-2007）《公路橋橋涵施施工技技術設設計規(guī)規(guī)范》(JTJ041-2000)《公路橋橋梁抗抗震設設計細細則》(JTGTB02-01-2008)《公路橋橋梁設設計規(guī)規(guī)范》在70年代和和80年代經經歷兩兩次大大的修修改在在1985~1989年先后后頒布布執(zhí)行行，并并于2004年重新新修訂訂執(zhí)行行?！豆窐驑蚝O設計通通用規(guī)規(guī)范》(JTGD60-2004)其它規(guī)規(guī)范單單列，，如：：《公路斜斜拉橋橋實施施細則則》（JTG-TD65-01-2007）補充性性文件件對內容容廣泛泛或技技術復復雜而而在規(guī)規(guī)范條條文中中不便便一一一納入入的技技術文文件，，通常常采用用工作作細則則的形形式加加以補補充。。如：設設計文文件、、施工工組織織和預預算編編制方方法、、施工工技術術規(guī)程程質量量驗收收標準準等。。常用手手冊為了工工作上上的方方便，，有關關部門門常將將一些些與橋橋梁設設計有有關的的原始始資料料、規(guī)規(guī)范規(guī)規(guī)定、、應用用公式式，參參考數(shù)數(shù)據(jù)、、常用用的結結構計計算方方法、、參數(shù)數(shù)、圖圖表、、施工工組織織的各各項定定額、、主要要機具具材料料的規(guī)規(guī)格性性能等等匯編編成冊冊。形形成各各種手手冊。。如：橋橋梁設設計通通用資資料、、橋梁梁施工工手冊冊等。。以便便設計計、施施工中中隨時時利用用。鐵路設設計常常用手手冊有有：《鐵路橋橋梁設設計通通用資資料》《鐵路橋橋梁設設計通通用資資料》《梁橋》《墩臺基基礎》公路設設計常常用手手冊有有：《公路橋橋梁設設計基基本資資料》《拱橋（（上、、下））》《梁橋（（上、、下））》《墩臺基基礎》第二節(jié)節(jié)橋橋梁梁平、、縱、、橫斷斷面設設計一、橋橋梁的的平面面設計計一般情情況，，橋梁梁的平平面布布置與與線路路、河河道處處的地地形地地物情情況有有關。。通常的的布置置方式式有：：正交交、斜斜交、、單向向曲線線和反反向曲曲線。。1)橋梁的的線形形及橋橋頭引引道要要保持持平順順。高速公公路和和一級級公路路上的的大、、中橋橋，以以及各各級公公路上上的小小橋的的線形形及其其與公公路的的銜接接，應應符合合路線線布設設的規(guī)規(guī)定。。2)二、三三、四四級公公路上上的大大、中中橋線線形，，一般般為直直線，，如必須須設成成曲線線時，，其各各項指指標應應符合合路線線布設設規(guī)定定。3)從橋梁梁本身身的經經濟性性和施施工方方便來來說，，應盡可可能避避免橋橋梁與與河流流或與與橋下下路線線斜交交，但對對于一一般小小橋，，為了了改善善路線線線型型，或或城市市橋梁梁受原原由街街道的的制約約時，，也允允許修修建斜斜交橋橋，斜度通通常不不宜大大于45度，在通通航河河流上上則不宜大大于5度。二、橋橋梁縱縱斷面面設計計總跨徑徑橋梁分分孔橋面標標高橋下凈凈空縱坡——有足夠夠的排排洪面面積——《公路工工程技技術標標準》有規(guī)定定——使上、、下部部結構構的總總造價價最低低——滿足通航要求及洪水位（1）確定定橋梁梁總跨跨徑橋梁的的總跨跨徑一般根根據(jù)水水文計計算確確定。必須須保證證橋下下有足夠的的排洪洪面積積，使河河床不不致遭遭受過過大的的沖刷刷。對于非非堅硬硬巖層層上修修筑的的淺基礎礎橋梁梁，總跨徑徑應該該大一一些；對于深埋基基礎，總跨徑徑就可可適當當減小小。山區(qū)河河流一般河河床流流速很很大，，應盡盡可能能少壓縮縮或不不壓縮縮河床床；平原區(qū)區(qū)的寬寬灘河河流可允許有有較大大的壓壓縮，但必必須注注意壅壅水對對河灘灘路堤堤以及及附近近農田田和建建筑物物可能能造成成的危危害。。分孔不不僅影響到到使用用效果果、施工難難易等，并并且在在很大大程度度上關關系到到橋梁的的總造造價。最經濟濟的分分孔方方式就是使上、、下部部結構構的總總造價價最低低。通常跨跨徑在在50m以下時時，應應盡可可能采用標標準跨跨徑，各孔跨跨徑最最好一一樣；為了避開不不利的的地質質段（如巖巖石破破碎帶帶、裂裂隙、、溶洞洞等）），可可將橋基位位置移移開，也可適當當加大大跨徑徑；為了結構受受力合合理和和用材材經濟濟，分孔孔布置置時要要考慮慮相鄰鄰橋跨跨跨徑的的合理理比例例；在山區(qū)建建橋時時，往往往采用大大跨徑徑橋梁梁跨越越深谷谷，以便便減少少中間間橋墩墩。各孔跨跨徑的的選擇擇還與與施工能力有關。（2）橋梁的分孔（3）各種標高的確定定通航凈空要求為了保證橋下安全全通航，通航孔橋橋跨結構下緣的標標高應高出自設計計通航水位算起的的凈空高度。流水凈空要求按設計水位計算橋橋面最低高程：跨線橋橋下的交通通要求:保證橋下通車的凈凈空安全H——凈空高度，高速公公路和一級、二級級公路為5.0m，三級、四級公路路為4.5m橋面標高是通常根據(jù)設計洪水位標高、橋下通航凈空來確定，或由路線縱斷面設計確定。非通航河流（對于有漂流物和和流冰阻塞以及易易淤積的河床，橋橋下凈空應適當加加高）梁底應高出設計洪水位（包括壅水和浪高高）不小于0.5m，高出最高流冰水位0.75m；支座底面應高出設計洪水位位不小于0.25m，高出最高流冰水水位不小于0.5m（支座處有圍護隔隔水者不受此限））對于拱橋，拱腳允許被設計洪水位淹沒，拱頂?shù)酌嬷猎O計計洪水位的凈高不小于1.0m。通航河流，通航凈空應滿足足要求(參見《內河通航標準》（GB50139-2004）或《通航海輪橋梁通航航標準》（JTJ311-97))。（4）縱坡縱向坡度是為了橋橋面排水，一般控控制在1%～3％的雙面面坡；對于大、中橋橋上的縱坡不宜大于4%；橋頭引道的縱坡不宜大于5%；位于市鎮(zhèn)混合交通通繁忙處時，橋上上縱坡和橋頭引道道縱坡均不得大于3%，并應在縱坡變更更的地方按規(guī)定設設置豎曲線。斯托爾馬橋三、橋梁斷面設計計橋梁斷面布置包括括：橋面凈空、橋面寬度、行車道寬度、機動車道布置和人行道、自行道布置等。橋梁的建筑限界橋梁的建筑限界——橋上建筑物、車輛輛設備不得超過或或侵入的規(guī)定的輪輪廓尺寸線。W——行車道寬度C——當計算行車速度≥≥100km/h時為0.5m，計算行車速度＜＜100km/h時為0.25mS1——行車道左側路緣帶帶寬度，按《公路橋涵設計通用用規(guī)范》取值S2——行車道右側路緣帶帶寬度，一般為0.5mM1，M2——中間帶及中央分隔隔帶寬度，按《公路橋涵設計通用用規(guī)范》取值E——建筑高度限界頂角角寬度當L≤1m時，E=L；當L＞1m時E=1mH——凈高，汽車專用公公路和一、二級公公路為5.0m，三四級公路為4.5m，一條公路應采用用一個凈高L1——左側硬路肩寬度L2——右側硬路肩寬度L——側向寬度，高速公公路、一級公路的的側向寬度為硬路路肩寬度（L1，L2），其它各級公公路的側向寬度為為路肩寬度減去0.25m(a)高速公路、一級公公路(整體式)(b)高速公路、一級公公路(分離式)(c)二、三、四級公路路第三節(jié)橋梁設設計與建設程序一、“預可”階段段“預可”階段著重重研究建橋的必要性以及宏觀經濟上的合理理性，編制預可行性研研究報告。二、“工可”階段段“工可”階段的主主要工作目標是解解決建設項目的上上報立項問題，編編制可行性研究報報告。1.工程可行性論證——制定橋梁標準、自自然條件及周圍環(huán)環(huán)境、橋式方案、、橋位2.經濟可行性論證——造價及回報、資金金來源及償還三、初步設計：確確定橋梁的設計方方案1.進一步開展水文、、勘測工作2.橋梁方案比選3.科研項目立項4.施工組織設計5.概算四、技術設計進一步深化初步設設計：充分勘探、、確定細部尺寸、、截面配筋、確定定施工方法、調整整概算（技術上復雜的特大大橋、互通式立交交、或新型橋梁結結構）塔頂1:1模型試驗五、施工設計編制施工圖、編制制工程預算建設程序設計階段可行性研究報告預可行性研究報告初步設計技術設計施工圖設計項目建議書主管計劃部門審批建設單位審批招標文件工程立項設計任務書招標投標及施工準備施工階段主管計劃部門審批前期工作三階段設計開工報告設計與建設過程圖圖建設單位審批第四節(jié)橋梁設設計方案的比選橋梁設計方案的比比選和確定可按下下列步驟進行：明確各種標高的要要求橋梁分孔和初擬橋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匯總最佳的推薦方案洞庭湖大橋橋型方方案比較圖三塔斜拉橋方案系桿拱配斜拉橋方案連續(xù)剛構方案優(yōu)缺點比較較三塔斜拉橋方案（第Ⅰ方案）系桿拱配斜拉橋方案（第Ⅱ方案）