桥梁的总体规划和设计要点.ppt

第二章 桥梁的总体规划和设计要点,第一节、桥梁设计的基本原则,一、基本原则：实用、经济、安全、美观 1、技术先进 在因地制宜的前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺，必须认真学习国内外的先进技术，充分利用最新科学技术成就，把学习和创新结合起来，淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西。,2、安全可靠,所设计的桥梁结构在强度和稳定方面应具有足够的安全储备。 防撞栏应具有足够的高度和强度，人与车应做好防护栏，防止车辆撞入人行道或撞坏栏杆而落入桥下。 对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施，并有明确的交通标志，两端引桥坡度不宜太陡，以免发生车辆碰撞等引起的车祸。,对于修建在地震地区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施；对于河床易变迁的河道，应设计好导流设施，防止桥梁基础被过度冲刷；对于通行大吨位船舶的河道，除按规定加大桥孔跨径外，必要时设置防撞构造物等。,3、适用耐久,应保证桥梁在100年的设计基准期内正常适用。 桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量（包括行人通行） 桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽裂缝。 应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响，在选择材料、保护层厚度、阻锈等方面满足耐久性的要求。 桥跨结构的下面有利于泄洪、通航（跨河桥）或车辆和行人的通行（旱桥),桥梁的两端方便车辆的进入和疏散，不致产生交通堵塞现象等。 考虑综合利用，方便各种管线（水、电气、通信等）的搭载。 4、经济 桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则。 经济的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或中断交通的时间最短。,所选择的桥位应是地质、水文条件好，桥梁长度也较短。 桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距，促进该地区的经济发展，产生最大的效益，对于过桥费的桥梁应能吸引更多的车辆通过，达到尽可能快回收投资的目的。 5、美观 结构布置精炼，并在空间有和谐的比例；桥 型应与周围环境相协调，城市桥梁和游览地 区的桥梁可较多考虑建筑艺术上的要求。,6、环境保护和可持续发展,第二节 桥梁平、纵、横断面设计,一、桥梁的平面设计 桥梁的设计首先确定桥位 按照公路工程技术标准（JTG B012003） 的规定，小桥和涵洞的位置与线形应符合路线 的总走向，为满足水文、路线弯道等要求可设 计斜桥和弯桥。 特大桥、大、中桥桥位，原则上应符从路线 走向，桥、路综合考虑，尽量选择在河道顺直、 水流稳定、地质条件良好的河段。 桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、 变速车道设置等，均应满足相应等级线路的规定。,二、桥梁纵断面设计,桥梁的纵断面设计：桥梁的总跨径、桥梁 的分孔、桥道标高的确定、桥上和引道的纵坡 以及基础的埋置深度。 1、桥梁总跨径 一般根据水文计算来确定。 桥梁总跨径确定的基本原则： 应使桥梁在整个使用年限内，保证设计洪水能顺利宣泄。 河流中可能出现的流冰和船只、排筏等能顺利通过。,避免因过分压缩河床引起河道和河岸的不利变迁。 避免因桥前壅水而淹没农田、房屋、村镇和其他公共设施。 避免因总跨径缩短而引起的河床过度冲刷对浅基础带来不利的影响。,2、桥梁的分孔,分孔基本原则:应使上、下部结构的总造 价趋于最低。 对于通航河流，在分孔时首先应满足桥下 的通航要求。 对于平原地区的宽阔河流上的桥梁，通常 在主河槽部分按需要布置较大的通航孔，而 在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。 对于山区深谷上、水深流急的江河上、或需在水库上修桥时，为减少中间桥墩，应增大跨径。,对于采用连续体系的多孔桥梁，应从结构 受力的特性考虑，使边孔与中孔的跨中弯矩 接近相等，合理确定相邻跨之间的比例。 对于河流中存在不利的地质段，例如岩石 破碎带、裂隙、溶洞等，在分孔时为使桥基 避开这些区段，可适当加大跨径。,3、桥道标高的确定,流水净空要求 为了保证支座的安全和正常工作，对于设 支座的桥梁，支座底面应高出计算水位(即设 计洪水水位加壅水高、浪高等)不小于0.25m， 并高出最高流冰面不小于0.50m，如图所示。,对于无铰拱桥，拱脚允许被洪水淹没，但 淹没深度不宜超过拱圈净矢高f0的2/3，并且 在任何情况下，拱顶底面应高出计算水位不 小于1.0m，拱脚的起拱线应高出最高流冰面 不小于0.25m。,按设计水位计算桥面最低高程时应按下式计算：,按设汁最高流冰水位计算桥面最低高程时，应按下式计算：,桥面设计高程不应低于式（1-2-1）或（1-2-2）的计算值。,通航净空要求,为了保证桥下安全通航，通航孔桥跨结构 下缘的高程应高出自设计通航水位算起的净 空高度。我国对于内河通航净空的尺寸规定 见图23及表22。此外，交通部还颁布了 通航海轮桥梁通航标准 (JTJ311一 1997)，适用于沿海及海湾区域内通航海轮航 道的桥梁。,(3)跨线桥桥下净空要求,在设计跨越线路(铁路、公路、其他道路 等)的立体交叉时，桥跨结构底缘的高程应高 出被交叉线路(铁路、公路、其他道路等)建 筑限界的规定。对于公路所需的建筑限界， 见桥梁横断面设计部分，铁路的建筑限界可 查阅国家标准标准轨距铁路机车车辆限界 和建筑限界的规定，其他道路的建筑限界 可查阅相应的规范及标准。,综上所述，全桥位于河中的桥面高程应 首先满足流水净空的要求；对于通航孔或桥 下通车的立交孔还应满足通航或立交净空的 要求；另外，还应考虑桥的两端能够与公路 或城市道路的顺利衔接等，因此，桥面高程 的确定必须综合考虑和规划。桥梁的桥面控 制高程确定后，一般是将桥梁的纵断面设计 成具有单向或双向的桥面纵坡，既利于交通、 美观效果好，又便于桥面排水(对于不太长的 小桥，可以做成平坡桥)。但桥规规定： 桥上纵坡不宜大于4，桥头引道纵坡不宜,大于5；位于市镇混合交通繁忙处的桥梁， 桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3。并 应在纵坡变更处按规定设置竖曲线，使纵坡 改变处不致出现转角。,三、桥梁的横断面设计,公路桥梁横断面的设计，主要取决于桥面 的宽度和不同桥跨结构横截面的形式。 桥面宽度取决于行车和行人的交通需要。 我国交通部颁布的公路工程技术标准(JTG B012003)中，规定了各级公路桥面净空的限 界，如图所示，在建筑限界内，不得有任 何部件侵入。,第三节桥梁设计与建设程序,一座桥梁的规划设计所涉及的因素很多， 特别是对于工程比较复杂的大、中桥梁，是 一个综台性的系统工程。役计合理与否将 直接影响到区域的政治、经济、文化以及人 民的生洁，团此必须建立一套严格的管理体 制和有序的工作程序。在我国，基本建设程 序分力前期工作和正式设计两个大步骤，它 们的关系加图所示，现分别简要介绍它们的 主要内容及要求。,一、 “预可”阶段,“预可”阶段着重研究建桥的必要性以及宏观 经济上的合理性。 在“预可”研究形成的“预工程可行性研究 报书，简称“预可报告”中，应从经济、政治， 国防等方面，详细阐明建桥理由和工程建设的 必要性和重要性，同时初步探讨技术上的可行 性。对于区域性线路上的桥粱应以建桥地 点（渡口等）的车流量调查（计及国民经济逐 年增长）为立论依据。,“预可”阶段的主要工作目标是解决建设项 目的上报立项问题因而，在“预可报告” 中应编制几个可能的桥型方案，并对工程 造价、资金来源、投资回报等间题也应有初 步估算和设想。 设计方将“预可报告交业主后，由业主据 此编制“项目建议书”报主管上级审批。,二、“工可”阶段,在项目建议书被审批确认后，着手“工可”阶 段的工作，在这一阶段，着重研究和制订桥梁的 技术标准，包括：设计荷载标准、桥面宽度、通 航标准、设计车速、桥面纵坡、桥面平、纵曲线 半径等，在这一阶段，应与河道、航运、规划等 部门共同研究，以共同协商确定相关的技术标准。 在工可”阶段，应提出多个桥型方案，并按交 通部（公路基本建设工程投资估算编制办法）估 算造价，对资金来源和投资回报等问题应基本落 实。,三、初步设计,初步设计应根据批复的可行性研究报告、 测设合同和初测、初勘或定测、详勘资料编 制。 初步设计的目的是确定设计方案，应通 过多个桥型方案的比选，推荐最优方案，报 上级审批。在编制各个桥型方案时，应提供 平、纵、横布置图，标明主要尺寸，并估算 工程数量和主要材料数量，提出施工方案的 意见，编制设计概算，提供文字说明和图表 资料，初步设计经批复后，则成为施工准备、 编制施工图设计文件和控制建设项目投资等 的依据。,四、技术设计,对于技术上复杂的特大桥、互通式立交或 新型桥梁结构需进行技术设计。 技术设什应根据初步设计批复意见、测设 合同的要求，对重大、复杂的技术问题通过 科学试验、专题研究、加深勘探调查及分析 比较，进一步完善批复的桥型方案的总体和 细部各种技术问题以及施工方案，并修正工 程概算。,五、施工图设计,两阶段（或三阶段）施工图设计应根据初步 设计（或技术设计）批复意见、测设合同，进一 步对所审定的修建原则、设计方案、技术决定加 以具体和深化，在此阶段中，必须对桥梁各种构 件进行详细的结构计算，并且确保强度、稳定、 刚度、裂缝、构造等各种技术指标满足规范要 求，绘制出施工详图，提出文宇说明及施工组织 计划，并编制施工图预算。,国内一般的（常规的）桥梁采用两阶段设 计，即初步设计和施工图设计，对于技术简单 方案明确的小桥，也可采用一阶段设计，即施 工图设计。,第四节 桥梁设计方案的比选,桥梁设计方案的比选:主要包括桥位方案的比选 和桥型方案的比选。 一、桥位方案的比选 至少应选择两个以上的桥位进行比选。遇某种 特殊情况时，还需要在大范围内提出多个桥位方案 进行比选。例如钱塘江第二大桥(公路与铁路两用桥) 就曾提出4个桥位方案互相比较。如图所示，从上游 依次往下为：谭头桥址方案、珊瑚沙桥址方案、 钱塘江桥(既有桥)旁方案和四堡桥址方案。,桥位方案一：潭头桥址,潭头桥址位于既有桥上游约9.5km处，上游富春 江与浦阳江的汇合口，两江汇合后水流约呈90。转 弯，集中冲淘萧山岸，使得桥址上游水文条件复杂。 该方案的优点在于桥址位于杭州最南边，对城市的 干扰小，但两岸铁路接线最长，过境公路需穿过市 区，绕行路线最长，接线工程费用最高。,桥位方案二：珊瑚沙桥址,珊瑚沙桥址位于既有桥上游，距宫春江与浦阳 江的汇合口较远，水文条件较好，河床比较稳定， 两岸接线较潭头桥址方案短，但该桥址江面最宽。 桥位方案三：钱塘江桥旁桥址 钱塘江桥旁桥址位于既有桥下游约500cm，两岸 接线工程最省，且桥址处江面较其他方案都窄，投 资最小。仍由于江面较窄，水深，流速大。该桥位 距市区较近，存在对城市的发展、环境污染及交通 干扰等问题。,桥位方案四：四堡桥址位,四堡桥址位于既有桥下游约13.5km，两岸铁路、 公路的接线较潭头桥址方案和珊瑚沙桥址方案均 小，旦接线工程无需穿过市区，对城市的发展、环 境污染及交通干扰等影响不大。但桥位处于涌潮河 段，对桥高和桥梁结构等有一定的要求，对桥位上 游河段的航运开发商一定的影响。 经综合比较，最后推荐潭头桥址方案。,桥位的选择应置于路网市一起考虑，要有利于 路网的布置，尽量满足选线的需要。桥梁建在城市 范围内时，要重视桥梁建设满足城市规划的要求。 特大桥、大桥桥位应选择河道顺直稳定、河床 地质良好、河槽能通过大部分设计流量的河段。 桥位不宜选择在河汉、沙洲、古河道、急弯、 汇合口、港口作业区及易形成流冰、流木阻塞的河 段以及断层、岩溶、滑坡、泥石流等不良地质的 河段。,桥梁纵轴线宜与洪水主流流向正交。对通航河 流上的桥梁，桥他的选择还应考虑桥梁对周围设施 的影响程度，以及不能拆迁的设施对桥梁的影响程 度，同时还应充分考虑桥梁的建设对桥位周围环境 的影响等。 综合比较，根据每个桥位的不同着眼点选定 一个桥位作为推荐桥位。,二、桥型方案的比选,桥梁设计方案的比选和确定可按下列步骤进行 1明确各种高程的要求 在桥位纵断面团上，先按比例绘出设汁洪水位、 通航水位、堤顶高程、桥面高程、通航净空、行车 净空位置图等。 2桥梁分孔和初拟桥型方案草图 在确定了各种高程的纵断面图上，根据泄洪总跨 径的要求，以及桥下通航、立交等要求，作出桥梁 分孔和桥型方案草图。作草图时思路要宽广，只要 基本可行，尽可能多绘几种、以免遗漏可能的桥型 方案。,3方案初选 对草图方案作技术和经济上的初步分析和判断， 筛去弱势方案，从中选出24个构思好、各具特点 的方案，作进一步详细研究和比较。 4详绘桥型方案图 根据不同桥型、不同跨度、宽度和施工方法，拟 定主要尺寸并尽可能细致地绘制各个桥型方案的尺 寸详图。对于新结构，应做初步的力学分析，以准 确拟定各方案的主要尺寸。,5编制估算或概算,依据编制方案的详图，可以计算出上、下结构 的主要工程数量，然后依据各省、市或行业的“估算 定额”或“概算定额”，编制出各方案的主要材料(钢 木、混凝土等)用量、劳动力数量、全桥总造价。 6方案选定和文件汇总 全面考虑建设造价、养护费用、建设工期、营 运适用性、美观等因素，综合分桥确定每一个方案 的优缺点，最后选定一个最佳的推荐方案。在深入 比较的过程中，应当及时发现并调整方案中不合理 之处，确保最后选定的方案是强中选强的方案。,思 考 题,1桥梁设计的基本原则是什么? 2桥梁的平面设计、纵断面设计和横断面设计主要 包括哪些内容? 3. 桥梁建设包括哪些程序? 4. 什么是三阶段设计?什么是两阶段设计，什么情 况下采用三阶段设计?采用两阶段设计?,