橋梁設(shè)計(jì)一般原則和程序課件

第二章橋梁設(shè)計(jì)一般原則和程序2.1橋梁設(shè)計(jì)的基本原則

2.2橋梁平面布置和縱斷面、橫斷面設(shè)計(jì)2.3橋梁設(shè)計(jì)與建設(shè)程序2.4橋梁設(shè)計(jì)方案的比選二、橋梁工程的科學(xué)依據(jù)三、橋梁技術(shù)規(guī)范、工作細(xì)則2.1橋梁設(shè)計(jì)的基本原則一、橋梁設(shè)計(jì)原則和科學(xué)依據(jù)主要內(nèi)容：返回1.結(jié)構(gòu)都是用當(dāng)時(shí)的建筑材料建成的，具有特定的形式和構(gòu)造，能滿足一定的功能，具有一定的安全性。一、橋梁設(shè)計(jì)原則和科學(xué)依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)是土木工程結(jié)構(gòu)的一種，它具備土木工程的基本屬性：2.結(jié)構(gòu)的功能對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定、有效運(yùn)行具有很大的作用，結(jié)構(gòu)的建設(shè)必須是當(dāng)時(shí)社會(huì)的財(cái)力物力所能承受的。3.結(jié)構(gòu)的功能不同、構(gòu)造各異、形體龐大，其設(shè)計(jì)施工需因時(shí)因地而異。4.結(jié)構(gòu)的功能與人類(lèi)的活動(dòng)密切相關(guān)，故其使用壽命與美觀性必須給予足夠重視。返回返回下頁(yè)目錄（1）橋面寬度能滿足當(dāng)前及今后規(guī)劃年限內(nèi)的交通流量。（2）橋梁結(jié)構(gòu)在通過(guò)設(shè)計(jì)荷載時(shí)不出現(xiàn)過(guò)大的裂縫和變形。（3）橋跨結(jié)構(gòu)的下面有利于泄洪通航或車(chē)輛和行人的通行。（4）橋梁的兩端方便車(chē)輛的進(jìn)入和疏散，不致交通堵塞。（5）考慮綜合利用，方便各種管線的鋪設(shè)搭接。1.適用目錄返回2.安全（1）橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、穩(wěn)定和耐久性等方面有足夠的安全儲(chǔ)備。（2）防撞欄桿應(yīng)具有足夠的高度和強(qiáng)度，人與車(chē)輛之間應(yīng)做好防護(hù)欄。（3）交通繁忙的橋梁應(yīng)做好照明設(shè)施并有明確的交通標(biāo)志。引橋坡度不宜太大。（4）對(duì)河床變遷的河道應(yīng)設(shè)計(jì)好導(dǎo)流設(shè)施，防止橋梁基礎(chǔ)沖刷。對(duì)通航橋應(yīng)做好防撞構(gòu)筑物。（5）對(duì)地震區(qū)的橋梁采取抗震措施。對(duì)于大跨柔性橋梁，應(yīng)考慮風(fēng)振效應(yīng)；對(duì)于車(chē)速較高的鐵路橋梁還應(yīng)考慮車(chē)輛耦合振動(dòng)問(wèn)題。目錄返回3.經(jīng)濟(jì)（1）橋梁的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原則。（2）橋梁的造價(jià)應(yīng)考慮養(yǎng)護(hù)維修的費(fèi)用。（3）橋位的選擇應(yīng)是地質(zhì)、水文、條件好，并使橋長(zhǎng)較短的位置。（4）橋位的選擇應(yīng)考慮縮短河道兩岸的運(yùn)距，以發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。目錄返回5.技術(shù)先進(jìn)橋梁設(shè)計(jì)和建造應(yīng)盡可能采用先進(jìn)成熟的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝。目錄返回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。目錄返回?cái)?shù)學(xué)力學(xué)電算技術(shù)工程材料工程地質(zhì)水力學(xué)水文學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)工程鋼結(jié)構(gòu)工程基礎(chǔ)工程鐵路、公路工程二、橋梁工程的科學(xué)依據(jù)目錄返回以科學(xué)的工程知識(shí)和成熟的工程經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，全面系統(tǒng)地整理有關(guān)設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)的技術(shù)要求，形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并以此作為各項(xiàng)橋梁工作必須遵循的準(zhǔn)則，這種成冊(cè)的注冊(cè)條文就稱(chēng)之為橋梁技術(shù)規(guī)范。在設(shè)計(jì)方面就是橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范。橋梁技術(shù)規(guī)范鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范目錄返回《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》（TB10002.1-99)《鐵路橋涵鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范目錄返回公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范：《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG2004D62）《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》《公路橋涵施工技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范》《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》《公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》在70年代和80年代經(jīng)歷兩次大的修改，在1985~1989年先后頒布執(zhí)行，在2004年做了比較大的修改，為新橋規(guī)?！豆窐蚝O(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG2004D60)其它規(guī)范單列，如：目錄返回常用手冊(cè)為了工作上的方便，有關(guān)部門(mén)常將一些與橋梁設(shè)計(jì)有關(guān)的原始資料、規(guī)范規(guī)定、應(yīng)用公式，參考數(shù)據(jù)、常用的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法、參數(shù)、圖表、施工組織的各項(xiàng)定額、主要機(jī)具材料的規(guī)格性能等匯編成冊(cè)。形成各種手冊(cè)。如：橋梁設(shè)計(jì)通用資料、橋梁施工手冊(cè)等。以便設(shè)計(jì)、施工中隨時(shí)利用。鐵路設(shè)計(jì)常用手冊(cè)有：《鐵路橋梁設(shè)計(jì)通用資料》《鐵路橋梁設(shè)計(jì)通用資料》《梁橋》《墩臺(tái)基礎(chǔ)》公路設(shè)計(jì)常用手冊(cè)有：《公路橋梁設(shè)計(jì)基本資料》《拱橋（上、下）》《梁橋（上、下）》《墩臺(tái)基礎(chǔ)》目錄返回一、橋梁平面布置二、橋梁縱斷面布置三、橋梁橫斷面布置2.2橋梁平面布置和縱斷面、橫斷面設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：返回一、橋梁平面布置目的：確定橋位。一般情況，橋梁的平面布置與線路、河道處的地形地物情況有關(guān)。通常的布置方式有：正交、斜交。目錄返回特大、大橋橋位應(yīng)選擇河道順直穩(wěn)定、河床地質(zhì)良好、河槽能通過(guò)大部分設(shè)計(jì)流量的河段。橋位不宜選擇在不良地質(zhì)的河段。橋梁縱軸線宜與洪水主流流向正交。對(duì)通航河流上的橋梁，其墩臺(tái)沿水流方向的軸線應(yīng)與最高通航水位時(shí)的主流方向一致。當(dāng)斜交不能避免時(shí)，交角不宜大于5度；當(dāng)交角大于5度時(shí)，宜增加通航孔凈寬。二、橋梁縱斷面設(shè)計(jì)目錄返回縱斷面設(shè)計(jì)包括：（4）解決橋梁總跨徑、分孔和高程之間矛盾問(wèn)題（1）確定橋梁總跨徑（2）橋梁的分孔（3）橋面高程的確定（1）確定橋梁總跨徑橋梁總長(zhǎng)的確定一般依據(jù)水文計(jì)算。橋梁墩臺(tái)和橋頭路堤會(huì)侵入并壓縮河床，使橋下的過(guò)水?dāng)嗝鏈p小，水流流速加大，引起河床沖刷，故橋梁總長(zhǎng)必須保證橋下有足夠的排洪面積，以減小或避免橋梁基礎(chǔ)受到過(guò)大沖刷；但也不能因?yàn)闆_刷過(guò)度增加橋梁總長(zhǎng)，導(dǎo)致工程投資增大。在確定橋梁總長(zhǎng)時(shí)，既要依據(jù)計(jì)算結(jié)果，也要結(jié)合基礎(chǔ)類(lèi)型、埋置深度等因素來(lái)考慮目錄返回（1）確定橋梁總跨徑確定原則是滿足泄洪能力和通航要求；保證對(duì)河床不產(chǎn)生過(guò)大的沖刷。總跨徑越大，對(duì)河床沖刷越??；總跨徑越小，對(duì)河床沖刷越大。在允許沖刷的范圍內(nèi)，盡量減小總跨徑，以節(jié)省總造價(jià)目錄返回要解決的問(wèn)題：孔徑與孔數(shù)之間的矛盾，孔徑越大孔數(shù)越少，孔徑越小孔數(shù)越多橋梁分孔是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，各種條件和要求互相矛盾。需經(jīng)過(guò)反復(fù)比較來(lái)確定：孔徑大，孔數(shù)少，上部結(jié)構(gòu)造價(jià)增大，基礎(chǔ)數(shù)量少，下部結(jié)構(gòu)造價(jià)降低孔徑小，孔數(shù)多，上部結(jié)構(gòu)造價(jià)減小，基礎(chǔ)數(shù)量多，下部結(jié)構(gòu)造價(jià)增大（2）橋梁的分孔目錄返回分孔原則有二：1.合理分孔，使得上、下部結(jié)構(gòu)總造價(jià)趨于最低，即采用經(jīng)濟(jì)跨徑2.在通航河流，當(dāng)通航凈寬大于經(jīng)濟(jì)跨徑時(shí)通常將通航橋孔的跨徑按通航凈寬（B，b）來(lái)確定，其余孔徑可采用經(jīng)濟(jì)跨徑。（2）橋梁的分孔目錄返回（3）橋面高程的確定1）流水凈空的要求目錄返回保證洪水期不致淹沒(méi)橋梁的支座，梁式橋支座底面應(yīng)高出計(jì)算水位（設(shè)計(jì)洪水位+雍水高、浪高）不小于0.25m；高出最高流冰面0.5m。返回返回（3）橋面高程的確定2）通航凈空的要求（H，h）目錄返回通航凈空在橋梁等水上過(guò)河建筑物處，為保證船舶安全通過(guò)必須保留的無(wú)障礙空間。包括凈空高度H和凈空寬度B，側(cè)高h(yuǎn)和上底寬b。（3）橋面高程的確定3）跨線橋橋下的交通要求目錄返回保證橋下火車(chē)，汽車(chē)的順利通行。橋跨結(jié)構(gòu)底緣高程應(yīng)高出交叉線路（公路、鐵路、城市道路等）建筑限界的規(guī)定。橋梁的建筑限界：是指橋上建筑物、車(chē)輛設(shè)備不得超過(guò)或侵入的規(guī)定的輪廓尺寸線。在《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了相關(guān)尺寸。返回橋梁孔徑布置的影響因素很多，主要與經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、結(jié)構(gòu)體系、橋式、地形、通航要求、水文等有關(guān)。對(duì)具體的橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)詳細(xì)分析反復(fù)比較，才能確定出最理想的方案。（4）橋梁總跨徑、分孔和高程關(guān)系問(wèn)題目錄返回總之，橋梁縱斷面設(shè)計(jì)要解決的主要問(wèn)題是橋梁縱斷面布置與工程造價(jià)之間的矛盾（4）橋梁總跨徑、分孔和高程之間矛盾關(guān)系目錄返回二、橋梁橫斷面設(shè)計(jì)橋梁斷面設(shè)計(jì)：橋面凈空、橋面寬度（行車(chē)道寬度、機(jī)動(dòng)車(chē)道布置和人行道、自行道）、橫斷面形式。

橋面寬度＝行車(chē)道寬度+（自行車(chē)道1m）+人行道寬度+路緣+中央分車(chē)帶目錄返回公路等級(jí)一般公路高速公路一級(jí)二級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)地形平原微丘重丘山嶺平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘行車(chē)道寬度2×7.52×7.52×7.52×7.52×7.52×7.52×7.52×7.58.07.57.06.03.53.5硬路肩寬度≥2.50≥2.50（2.25）≥2.50（1.75）≥2.50（1.50）≥2.50（2.25）≥2.50（1.50）土路肩寬度≥0.75≥0.75≥0.50≥0.50≥0.75≥0.501.500.751.500.750.750.750.5或1.5表2-1各級(jí)公路行車(chē)道寬度及路肩寬度單位：m目錄返回二、橋梁橫斷面設(shè)計(jì)橋梁斷面設(shè)計(jì)：橋面凈空、橋面寬度（行車(chē)道寬度、機(jī)動(dòng)車(chē)道布置和人行道、自行道）、橫斷面形式。

目錄返回橫斷面形式：（1）高速公路、一級(jí)公路橋梁的橫斷面整體式布置，橋面寬度在滿足行車(chē)要求和行人要求前提下，還應(yīng)滿足橋梁的建筑限界的規(guī)定（2）在可能的情況下，高速公路、一級(jí)公路上的橋梁宜設(shè)計(jì)為分離的獨(dú)立橋梁，即分離式布置，其橫斷面布置應(yīng)滿足橋梁的建筑限界的規(guī)定

圖2-4公路橋梁的建筑限界下頁(yè)圖2-4公路橋梁的建筑限界返回下頁(yè)圖2-4公路橋梁的建筑限界返回下頁(yè)W——行車(chē)道寬度C——當(dāng)計(jì)算行車(chē)速度≥100km/h時(shí)為0.5m，計(jì)算行車(chē)速度＜100km/h時(shí)為0.25m。圖2-4公路橋梁的建筑限界返回下頁(yè)S1——行車(chē)道左側(cè)路緣帶寬度，按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》表1.4.1-2取值S2——行車(chē)道右側(cè)路緣帶寬度，一般為0.5m。圖2-4公路橋梁的建筑限界返回下頁(yè)E——建筑高度限界頂角寬度當(dāng)L≤1m時(shí)，E=L；當(dāng)L＞1m時(shí)E=1m。H——凈高，汽車(chē)專(zhuān)用公路和一、二級(jí)公路為5.0m，三四級(jí)公路為4.5m，一條公路應(yīng)采用一個(gè)凈高。圖2-4公路橋梁的建筑限界返回下頁(yè)L1——左側(cè)硬路肩寬度，L2——右側(cè)硬路肩寬度，L——側(cè)向?qū)挾?，高速公路、一?jí)公路的側(cè)向?qū)挾葹橛猜芳鐚挾龋↙1，L2），其它各級(jí)公路的側(cè)向?qū)挾葹槁芳鐚挾葴p去0.25m。2.3橋梁設(shè)計(jì)與建設(shè)程序一、基本程序二、設(shè)計(jì)程序（1）初步設(shè)計(jì)（2）技術(shù)設(shè)計(jì)（3）施工圖設(shè)計(jì)返回主要內(nèi)容：一、基本程序橋梁工程建設(shè)參與單位行政管理部門(mén)：（省市建委、發(fā)改委）職能是對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行審批立項(xiàng)建設(shè)單位：也就是出資方，公路橋梁工程一般為政府設(shè)計(jì)單位：設(shè)計(jì)院監(jiān)理單位：監(jiān)理公司、工程技術(shù)咨詢(xún)公司施工單位：工程總承包、分包、施工隊(duì)返回返回下頁(yè)目錄一、基本程序大型橋梁的設(shè)計(jì)工作可分為前期工作及設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。前期工作包括編制預(yù)可行性研究報(bào)告和工程可行性研究報(bào)告。

（1）預(yù)可行性研究階段的主要工作主要是研究和討論建設(shè)橋梁的必要性和重要性（為什么建橋），這需要做交通流量調(diào)查；初步探討技術(shù)上的可行性；并進(jìn)行水文、地質(zhì)調(diào)查。（2）工程可行性研究階段的主要工作確定橋梁規(guī)模（建什么樣的橋），確定橋梁的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研究設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)難度，如果難點(diǎn)不能獨(dú)立解決的，需要科研立項(xiàng)。返回返回下頁(yè)目錄一、基本程序大型橋梁的設(shè)計(jì)工作可分為前期工作及設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。

設(shè)計(jì)階段：

對(duì)大橋特大橋按“三階段設(shè)計(jì)”進(jìn)行，即初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì)圖。對(duì)常規(guī)橋梁，通常采用兩階段設(shè)計(jì)，即初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。

返回返回下頁(yè)目錄一、基本程序

設(shè)計(jì)階段：詳細(xì)的設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程見(jiàn)下圖所示。返回返回下頁(yè)目錄前期工作可行性研究報(bào)告預(yù)可行性研究報(bào)告初步設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)項(xiàng)目建議書(shū)主管計(jì)劃部門(mén)審批建設(shè)單位審批招標(biāo)文件開(kāi)工報(bào)告工程立項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)招標(biāo)投標(biāo)及施工準(zhǔn)備施工階段三階段設(shè)計(jì)主管計(jì)劃部門(mén)審批主管計(jì)劃部門(mén)審批圖2-5設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程圖返回返回下頁(yè)目錄1、橋梁標(biāo)準(zhǔn)的制定2、橋位的選擇3、橋式方案比較4、野外勘測(cè)與調(diào)查研究可行性研究中需要注意的問(wèn)題：返回目錄4、野外勘測(cè)與調(diào)查研究返回返回目錄1）橋梁的任務(wù)——確定橋梁的規(guī)模2）選擇橋位——確定路橋的關(guān)系等3）測(cè)量地形——測(cè)繪地形圖4）鉆探橋位——工程地質(zhì)報(bào)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(shè)計(jì)程序（一）初步設(shè)計(jì)的目的（二）初步設(shè)計(jì)的內(nèi)容返回返回目錄（1）說(shuō)明本橋梁工程的特點(diǎn)和要求（2）提出若干可行的比較方案（3）推薦準(zhǔn)備采用的較好的方案（4）估算實(shí)現(xiàn)推薦方案所需的費(fèi)用、工期、技術(shù)措施等目的（一）初步設(shè)計(jì)的目的返回返回目錄（二）初步設(shè)計(jì)的內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)任務(wù)的來(lái)源和要求（2）橋址自然條件的基本資料（3）技術(shù)條件的選定（4）橋位方案的比選，上、下部結(jié)構(gòu)方案的研究比較和確定。（5）推薦方案及其理由（6）推薦方案的指導(dǎo)性施工組織如：施工方法、進(jìn)度安排、場(chǎng)地布置、主要機(jī)具、材料和勞動(dòng)力配置等。（7）工程概預(yù)算返回下頁(yè)目錄二、技術(shù)設(shè)計(jì)對(duì)常規(guī)橋梁，一般不需要進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)而直接進(jìn)行施工設(shè)計(jì)；對(duì)新型、