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第二章第二章 桥梁的总体规划设计桥梁的总体规划设计第二章 桥梁的总体规划设计1安全、适用、经济、美观、有利于环保安全、适用、经济、美观、有利于环保1、安全可靠、安全可靠结构本身安全储备结构本身安全储备人车安全人车安全照明、标示照明、标示防冲刷、撞击防冲刷、撞击地震、风振地震、风振2、适用耐久、适用耐久交通量交通量变形裂缝变形裂缝桥下通行（洪、航、车、人）桥下通行（洪、航、车、人）桥头便于疏散桥头便于疏散管线搭载管线搭载3、经济合理、经济合理造价造价养护、对交通的干扰养护、对交通的干扰地质水文好、桥长短地质水文好、桥长短接线合理接线合理4、技术先进、技术先进新结构新结构新设备新设备新材料新材料新工艺新工艺5、美观、美观桥美桥美与环境协调与环境协调6、环保及可持续发展、环保及可持续发展环保环保可持续发展可持续发展第一节第一节 桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则安全、适用、经济、美观、有利于环保1、安全可靠3、经济合21980年建成的南斯拉夫年建成的南斯拉夫克尔克桥克尔克桥，跨径，跨径390m，钢筋混凝土拱桥，与，钢筋混凝土拱桥，与周围环境协调自然周围环境协调自然与环境协调的桥梁与环境协调的桥梁1980年建成的南斯拉夫克尔克桥，跨径390m，钢筋混凝土拱3悉悉尼尼海海港港桥桥位位于于澳澳大大利利亚亚悉悉尼尼港港，主主桥桥为为单单跨跨503m的的中中承承式式钢钢桁桁两两铰铰拱拱公公铁铁两两用用桥桥。自自身身较较笨笨重重，但但由由于于紧紧挨挨着着别别致致的的悉悉尼尼歌歌剧剧院院，无无论论在在质质感感还还是是在在颜颜色色和和造造型型上上都都达达到到相相得得益益彰彰的的效效果果，因而以其优美环境而闻名于世。因而以其优美环境而闻名于世。与环境协调的桥梁与环境协调的桥梁悉尼海港桥位于澳大利亚悉尼港，主桥为单跨503m的中承式钢桁4与环境协调的桥梁与环境协调的桥梁高高耸耸的的桥桥墩墩与与挺挺拔拔的的山山峰峰以以及及斜斜拉拉板板构构成成的的尖尖峰峰与与山山的的形形状状都达到了完美的协调。都达到了完美的协调。与环境协调的桥梁高耸的桥墩与挺拔的山峰以及斜拉板构成的尖峰5与与环环境境协协调调的的桥桥梁梁青山、绿水、红花与银白色的肋拱桥共青山、绿水、红花与银白色的肋拱桥共同组成一幅美丽和谐的山水画。同组成一幅美丽和谐的山水画。与环境协调的桥梁青山、绿水、红花与银白色的肋拱桥共同组成6与环境协调的桥梁与环境协调的桥梁银桥飞架，与林海相映，银桥飞架，与林海相映，宛如蛟龙出海宛如蛟龙出海与环境协调的桥梁银桥飞架，与林海相映，7与环境协调的桥梁与环境协调的桥梁笔直的高桥笔直的高桥墩与周围的树木从形墩与周围的树木从形式上达到完美的和谐式上达到完美的和谐 与环境协调的桥梁笔直的高桥墩与周围的树木从形式上达到完美8罗依溪大桥罗依溪大桥，作为不等跨连续拱桥，采用了多种调整不平衡推力，作为不等跨连续拱桥，采用了多种调整不平衡推力的措施，结构上合理，但从美学角度而言，是典型的反例。的措施，结构上合理，但从美学角度而言，是典型的反例。自身欠美观的桥梁自身欠美观的桥梁罗依溪大桥，作为不等跨连续拱桥，采用了多种调整不平衡推力的措9桥梁对环境的破桥梁对环境的破坏坏桥梁的建设，使得植被遭到破坏，桥梁的建设，使得植被遭到破坏，大大影响了自然环境大大影响了自然环境 桥梁对环境的破坏桥梁的建设，使得植被遭到破坏，大大影响10桥梁对环境的破坏桥梁对环境的破坏植被遭受破坏植被遭受破坏 桥梁对环境的破坏植被遭受破坏11一、平面布置一、平面布置确定路、桥、水流的关系确定路、桥、水流的关系原则：原则：平顺、车辆平稳通过平顺、车辆平稳通过（1）高速、一级公路上的大、中桥及所有的小桥）高速、一级公路上的大、中桥及所有的小桥依路线依路线（2）二、三、四级公路上的大、中桥一般为直线）二、三、四级公路上的大、中桥一般为直线（3）由经济和施工而言，避免斜交，否则，）由经济和施工而言，避免斜交，否则，45o，通航河流通航河流5o。(桥墩沿主流方向的轴线与最高通航水位时主流方桥墩沿主流方向的轴线与最高通航水位时主流方向的交角向的交角)水流向水流向行车向行车向第二节第二节 桥梁平面布置和纵、横断面设计桥梁平面布置和纵、横断面设计一、平面布置确定路、桥、水流的关系水流向行车向第二节 12二、桥梁纵断面设计二、桥梁纵断面设计总跨径、分孔、桥面标高、桥下净空、纵坡、基础埋深总跨径、分孔、桥面标高、桥下净空、纵坡、基础埋深1、桥梁总跨径的确定：、桥梁总跨径的确定：（1）满足水文计算要求）满足水文计算要求（2）依具体情况调整）依具体情况调整二、桥梁纵断面设计13纵断面设计纵断面设计纵断面设计14跨径和孔数的选择跨径和孔数的选择152、桥梁分孔、桥梁分孔l 通航河道有主次通航河道有主次 （航道变迁及主河槽）（航道变迁及主河槽）l 深谷急流减桥墩深谷急流减桥墩 （冲击力及施工不便）（冲击力及施工不便）l 不利地段应跨越不利地段应跨越 （地基不稳）（地基不稳）l 根据受力细划分根据受力细划分 （不可克服因素之后的合理布置（不可克服因素之后的合理布置）2、桥梁分孔 通航河道有主次 （航道变迁及主河槽）163、桥面高程的确定、桥面高程的确定（1）总前提：保证排洪、通航和桥下行车安全及桥梁自身安全）总前提：保证排洪、通航和桥下行车安全及桥梁自身安全（2）有关的具体规定：）有关的具体规定：流水净空流水净空跨河桥跨河桥:通航净空通航净空跨河桥跨河桥:高于设计通航水位起的净空高度高于设计通航水位起的净空高度（表（表1-2-21-2-2）车辆净空车辆净空跨线桥跨线桥:车辆净空高度车辆净空高度设计水位设计水位/最高流冰水位最高流冰水位+净空安全值净空安全值（表（表1-2-1-2-1 1）+建筑高度建筑高度3、桥面高程的确定设计水位/最高流冰水位17桥梁高度桥梁高度：桥底标高：泄洪、过冰、通航、漂浮物、过车、过人桥底标高：泄洪、过冰、通航、漂浮物、过车、过人桥面标高：纵坡、两端接线长度桥面标高：纵坡、两端接线长度水、冰、飘浮物水、冰、飘浮物表表表表2-12-12-12-1桥梁高度：表2-118通航通航航道等级定航道等级定过车、人过车、人立交桥立交桥公路工程技术标准（公路工程技术标准（JTGB01-2003）。）。通航航道等级定194、纵坡、纵坡纵断面线形纵断面线形大中桥梁：大中桥梁：引道引道i5%i4%(12%)i4%(12%)城镇桥上及引道城镇桥上及引道i3%引道引道i5%平坡平坡将将桥桥梁梁纵纵断断面面设设计计成成单单向向或或双双向向坡坡度度，有有利利于于交交通通、美美观观，又又便于排水。一般的：便于排水。一般的：小小桥：桥：5、基础的埋置深度、基础的埋置深度4、纵坡纵断面线形 大中桥20三、桥梁横断面设计三、桥梁横断面设计确定确定桥面净空、桥跨结构横断面布置桥面净空、桥跨结构横断面布置桥面净空：桥面净空：净宽净宽：不包括中、下承式拱、斜、吊等结构物宽度。：不包括中、下承式拱、斜、吊等结构物宽度。净高净高：应符合公路建筑限界规定：应符合公路建筑限界规定1、桥面、桥面净宽净宽：行车道宽度行车道宽度公路等级和性质公路等级和性质三、桥梁横断面设计21横断面设计横断面设计横断面设计22桥面净宽桥面净宽桥面净宽232、侧向宽度、人行道、安全带、紧急停车带、栏杆、等。、侧向宽度、人行道、安全带、紧急停车带、栏杆、等。横坡：横坡：行车道行车道1.53.0；人行道人行道0.75m或或1m，大于，大于1m，按，按0.5m递增。递增。向行车道倾斜向行车道倾斜1。自行车道自行车道一条车道宽一条车道宽1m，单独设置不少于，单独设置不少于2m。2、侧向宽度、人行道、安全带、紧急停车带、栏杆、等。人行道24第三节第三节 桥梁设计程序与建设程序桥梁设计程序与建设程序小桥小桥的设计的设计标准设计，以提高效率和规避风险。标准设计，以提高效率和规避风险。大、中桥，大、中桥，特别是特别是跨度大或技术复杂跨度大或技术复杂的桥梁设计的桥梁设计 按照国家基本建设程序的要求，分按照国家基本建设程序的要求，分前期工作阶段前期工作阶段和和设计工作阶段设计工作阶段进行。进行。第三节 桥梁设计程序与建设程序小桥的设计标准设计，以提25一、前期工作一、前期工作“预可预可”阶段和阶段和“工可工可”阶段阶段1、“预可预可”阶段阶段 着着重重研研究究工工程程的的必必要要性性及及宏宏观观经经济济的的合合理理性性，形形成成“预工程可行性报告预工程可行性报告”。2、“工可工可”阶段：阶段：着着重重研研究究和和制制定定桥桥梁梁的的技技术术标标准准，估估算算造造价价，对对资资金金来来源源、回回报报及及偿偿还还应应基基本本落落实实，形形成成“预预工工程程可可行行性性报告报告”。主要工作：主要工作：1 1、工程必要性论证、工程必要性论证 2 2、工程可行性论证、工程可行性论证 3 3、经济可行性论证、经济可行性论证一、前期工作“预可”阶段和“工可”阶段26二、设计程序二、设计程序设计程序设计程序设计阶段设计阶段工作内容工作内容适用适用三阶段三阶段设计设计初步设计初步设计1.进进一一步步定定测测、详详勘勘；2.桥桥式式方方案案比比选选；3.科科研项目立项；研项目立项；4.提出施工方案；提出施工方案；5.编制概算编制概算特特大大桥桥（必必要时）要时）技术设计技术设计进进一一步步深深化化初初步步设设计计：加加深深勘勘探探、确确定定总总体体及及细部技术问题及施工方案、修正概算细部技术问题及施工方案、修正概算施工图设施工图设计计进进一一步步具具体体和和深深化化技技术术（或或初初步步）设设计计，进进行行详详细细的的结结构构计计算算，绘绘施施工工详详图图，施施工工组组织织计计划划、编制施工图预算编制施工图预算两阶段两阶段设计设计初步设计初步设计 总体规划，拟主要尺寸，估工程量，工程概算。总体规划，拟主要尺寸，估工程量，工程概算。大大、中桥中桥（尽尽量）量）施工图设施工图设计计据据批批准准的的初初步步设设计计，详详细细设设计计计计算算，绘绘施施工工图图，施工组织设计，工程预算施工组织设计，工程预算一阶段一阶段设计设计施工图设施工图设计计据批准的任务书编施工图，工程预算。据批准的任务书编施工图，工程预算。中中、小桥小桥二、设计程序设计程序设计阶段工作内容适用三阶段初步设计1.27预可行性预可行性研究报告研究报告工程可行工程可行性研究性研究初步设计初步设计施工图设计施工图设计技术设计技术设计项目建项目建议书议书主管省（市）计划部门审批主管省（市）计划部门审批投资在限额以上国家审批投资在限额以上国家审批前前期期工工程程正正式式设设计计工程立工程立项项主管省（市）计划部门审批主管省（市）计划部门审批投资在限额以上国家审批投资在限额以上国家审批设计任设计任务书务书建设单位审批建设单位审批招标文件招标文件开工报告开工报告建设单位审批建设单位审批招投标及招投标及施工准备施工准备施工阶段施工阶段设计阶段设计阶段建设程序建设程序预可行性研究报告工程可行性研究初步设计施工图设计技术设计项目28成果：成果：桥梁工程329一、桥梁设计所需设计资料一、桥梁设计所需设计资料跨河桥梁：跨河桥梁：（一）桥梁的使用要求（一）桥梁的使用要求1、交通流大小及增长率、交通流大小及增长率目的目的荷载设计标准荷载设计标准2、机动车、非机动车密度、机动车、非机动车密度目的目的车道数目、车道数目、行车道宽度行车道宽度行人情况行人情况目的目的人行道宽度人行道宽度3、管道：预留、管道：预留（二）桥位附近的地形（二）桥位附近的地形桥位的地形、地物，绘制地物地形图桥位的地形、地物，绘制地物地形图目的目的布置桥位中线、桥墩位置，布置桥头接线；供施工时布置桥位中线、桥墩位置，布置桥头接线；供施工时布置场地。布置场地。第四节第四节 桥梁设计方案的比选桥梁设计方案的比选一、桥梁设计所需设计资料 第四节 桥梁设计方案的比选30（三）地质资料（三）地质资料：包括土的分层标高、物理力学性能、地下水位等：包括土的分层标高、物理力学性能、地下水位等钻探、地质剖面图（钻孔位置布置在墩台附近）钻探、地质剖面图（钻孔位置布置在墩台附近）目的目的基础设计基础设计（四）河流的水文情况（四）河流的水文情况桥位附近河道纵断面、桥位处河床横断面，历年最高洪水位、低水桥位附近河道纵断面、桥位处河床横断面，历年最高洪水位、低水位、流冰水位和通航水位，流量和流速，河床的冲刷、淤积和变迁位、流冰水位和通航水位，流量和流速，河床的冲刷、淤积和变迁桥梁跨径、基础埋置深度和桥面标高、施工方案桥梁跨径、基础埋置深度和桥面标高、施工方案（五）其它资料（五）其它资料当地建材种类、数量、规格和质量；当地建材种类、数量、规格和质量；水泥、木料和钢材的供应；水泥、木料和钢材的供应；当地的气温变化、降雨量、风力、冰冻季节和冰冻深度；当地的气温变化、降雨量、风力、冰冻季节和冰冻深度；施工单位的机具设备；施工单位的机具设备；建桥附近的交通状况；建桥附近的交通状况；电力、劳动力的来源；以及有无地震等。电力、劳动力的来源；以及有无地震等。（三）地质资料：包括土的分层标高、物理力学性能、地下水位等31二、桥梁设计的方案比选二、桥梁设计的方案比选（一）桥位方案比选（一）桥位方案比选（二）桥型方案比选（二）桥型方案比选二、桥梁设计的方案比选32桥梁工程333钱塘江第二大桥位于杭州四堡、距下游五堡渡口钱塘江第二大桥位于杭州四堡、距下游五堡渡口600m。铁路桥连接沪杭、浙赣。铁路桥连接沪杭、浙赣两大铁路干线及杭甬铁路、杭长铁路。公路桥连接沪杭、杭甬高速公路。由中两大铁路干线及杭甬铁路、杭长铁路。公路桥连接沪杭、杭甬高速公路。由中铁大桥局施工。铁大桥局施工。钱江二桥为铁路、公路同在同一平面上分建的两座桥，铁路桥在上游侧，公路钱江二桥为铁路、公路同在同一平面上分建的两座桥，铁路桥在上游侧，公路桥在下游侧，铁路与公路的中线相距桥在下游侧，铁路与公路的中线相距16.4m，两桥正桥箱梁的下弦线型完全一，两桥正桥箱梁的下弦线型完全一致，因公路桥高度比铁路桥低致，因公路桥高度比铁路桥低0.4m，所以公路桥梁顶高程比铁路桥梁低，所以公路桥梁顶高程比铁路桥梁低0.4m。正桥公、铁路梁跨布置为正桥公、铁路梁跨布置为45m+65m+1480m+65m+45m,18孔一联预应力混凝土孔一联预应力混凝土箱形连续梁结构。箱形连续梁结构。1991年中国建筑工程鲁班奖；年中国建筑工程鲁班奖；1991年铁道部科技进步一等奖；年铁道部科技进步一等奖；1996年国家科技进步一等奖。年国家科技进步一等奖。钱塘江第二大桥位于杭州四堡、距下游五堡渡口600m。铁路桥连34桥梁工程335桥梁工程336钱塘江上钱塘江上10座桥座桥:钱塘江大桥，位于六和塔附近，钱塘江大桥，位于六和塔附近，1937年建成，是我国第一座铁路公路两用桥。年建成，是我国第一座铁路公路两用桥。钱江二桥，紧靠杭州东大门，是浙赣、沪杭铁路复线的枢纽，钱江二桥，紧靠杭州东大门，是浙赣、沪杭铁路复线的枢纽，1992年建成，是钱年建成，是钱塘江上第一座高速公路大桥。塘江上第一座高速公路大桥。钱江三桥（西兴大桥），连接杭州的秋涛路，可分流至钱江三桥（西兴大桥），连接杭州的秋涛路，可分流至104国道和杭金线，国道和杭金线，1996底建成。底建成。钱江四桥（复兴大桥），位于南星桥附近，北端通过复兴立交与中河高架路相接。钱江四桥（复兴大桥），位于南星桥附近，北端通过复兴立交与中河高架路相接。2002年年3月月28日开工。日开工。钱江五桥（袁浦大桥），跨越富春江、浦阳江、钱塘江三江口，是绕城高速公路钱江五桥（袁浦大桥），跨越富春江、浦阳江、钱塘江三江口，是绕城高速公路南线的重要工程。南线的重要工程。钱江六桥（下沙大桥），是前往萧山国际机场最便捷的通道。钱江六桥（下沙大桥），是前往萧山国际机场最便捷的通道。钱江七桥（之江大桥），规划位置位于袁浦大桥和钱塘江大桥之间，是滨江科技钱江七桥（之江大桥），规划位置位于袁浦大桥和钱塘江大桥之间，是滨江科技城、萧山区等钱塘江南岸地带与杭州西部旅游线主要的沟通桥梁。城、萧山区等钱塘江南岸地带与杭州西部旅游线主要的沟通桥梁。钱江八桥（九堡大桥），规划位置位于钱江二桥和钱江六桥之间，沟通临平、下钱江八桥（九堡大桥），规划位置位于钱江二桥和钱江六桥之间，沟通临平、下沙和江干区。沙和江干区。钱江九桥（江东大桥），规划将沟通萧山和下沙城。钱江九桥（江东大桥），规划将沟通萧山和下沙城。钱江十桥钱江十桥,规划位置位于萧山区和海宁之间规划位置位于萧山区和海宁之间钱塘江上10座桥:37桥梁工程338桥梁工程339桥梁工程340美美国国旧旧金金山山附附近近的的一一座座桥，在在原原有有的的旧旧桥旁旁边建建一一座座新新桥。这座座新新桥从从1988年年开开始始论证，直直到到1997年才定了方案。年才定了方案。美国旧金山附近的一座桥，在原有的旧桥旁边建一座新桥。这座新桥41桥梁工程342第三章第三章桥梁上的作用桥梁上的作用施加在结构上的一组集中力或分布力。施加在结构上的一组集中力或分布力。引起结构外加变形或约束变形的原因。引起结构外加变形或约束变形的原因。间接作用间接作用我国公路桥涵设计通用规范（我国公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）将公）将公路桥梁上的各种作用按其随时间变化可分为永久作用、可路桥梁上的各种作用按其随时间变化可分为永久作用、可变作用和偶然作用三类。变作用和偶然作用三类。（表（表1作用分类）作用分类）直接作用直接作用 荷载荷载作用：引起桥涵结构反应的各种原因的统称。作用：引起桥涵结构反应的各种原因的统称。第三章 桥梁上的作用 施加在结构上的一组集中力或分布力。431.作用分类表作用分类表编号编号作用分类作用分类作用名称作用名称编号编号作用分类作用分类作用名称作用名称1永久作用永久作用（7个）个）结构重力结构重力（包括结构附加重力）（包括结构附加重力）15可变作用可变作用流水压力流水压力2预加应力预加应力16冰压力冰压力3土的重力土的重力17温度（均匀、梯度）作用温度（均匀、梯度）作用4土侧压力土侧压力18支座摩阻力支座摩阻力5混凝土收缩及徐变作用混凝土收缩及徐变作用19偶然作用偶然作用（3）地震作用地震作用6水的浮力水的浮力20船只或漂流物的撞击作用船只或漂流物的撞击作用7基础变位作用基础变位作用21汽车撞击作用汽车撞击作用8可变作用可变作用（11）汽车荷载汽车荷载9汽车冲击力汽车冲击力10汽车离心力汽车离心力11汽车引起的土侧压力汽车引起的土侧压力12人群荷载人群荷载13汽车制动力汽车制动力14风荷载风荷载1.作用分类表 编号作用分类作用名称编号作用分类作用名称1永44第一节第一节永久作用永久作用永久作用（如恒载）是在结构使用期内，其量值不随时永久作用（如恒载）是在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。桥梁间变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。桥梁设计时，永久作用采用标准值为代表值。设计时，永久作用采用标准值为代表值。结构重力亦称恒载，它包括结构物自重、桥面铺装及附结构重力亦称恒载，它包括结构物自重、桥面铺装及附属设备的重力。结构重力标准值可按实际体积乘以材料的重属设备的重力。结构重力标准值可按实际体积乘以材料的重力密度值力密度值(容重容重)计算。计算。其他永久作用均可按我国公路桥涵设计通用规范其他永久作用均可按我国公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004）中有关规定计算。）中有关规定计算。第一节 永久作用永久作用（如恒载）是在结构使用期内，45（1）结构重力）结构重力钢筋混凝土或预应力混凝土钢筋混凝土或预应力混凝土=25.026.0kN/m3混凝土或片石混凝土混凝土或片石混凝土=24.0kN/m3沥青混凝土沥青混凝土=23.024.0kN/m3（2）预加力）预加力承载能力极限状态设计时承载能力极限状态设计时，预应力不作为作用，而将预应力钢筋，预应力不作为作用，而将预应力钢筋作为结构抗力的一部分，超静定结构需要计算次应力作为结构抗力的一部分，超静定结构需要计算次应力正常使用极限状态设计时正常使用极限状态设计时，作为永久作用计算主效益和次效益，作为永久作用计算主效益和次效益，计入预应力损伤，但是不考虑由于预应力偏心距增大引起的附计入预应力损伤，但是不考虑由于预应力偏心距增大引起的附加效应加效应（3）土的重力与土侧压力）土的重力与土侧压力（4）水的浮力）水的浮力（1）结构重力46可变作用（如活载）为在结构使用期内，其量值随时间变可变作用（如活载）为在结构使用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。桥梁设计时，化，且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。桥梁设计时，可变作用根据不同的极限状态分别采用不同的代表值。可变作用根据不同的极限状态分别采用不同的代表值。以下简要介绍公路桥梁设计中常用的汽车荷载及其影响力以下简要介绍公路桥梁设计中常用的汽车荷载及其影响力和人群荷载。和人群荷载。第二节第二节可变作用可变作用可变作用（如活载）为在结构使用期内，其量值随时间变化，且47一、汽车荷载一、汽车荷载汽车荷载分为汽车荷载分为公路公路-级级和和公路公路-级级两个等级；两个等级；汽车荷载由汽车荷载由车道荷载车道荷载和和车辆荷载车辆荷载组成；组成；车道荷载由车道荷载由均布荷载均布荷载和和集中荷载集中荷载组成；组成；桥梁结构的整体计算采用桥梁结构的整体计算采用车道荷载；车道荷载；桥梁结构的桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用等的计算采用车辆荷载车辆荷载；车辆荷载与车道荷载作用车辆荷载与车道荷载作用不得叠加不得叠加。48汽车荷载的计算图式、标准值及加载方法汽车荷载的计算图式、标准值及加载方法：车道荷载的计算图式见下图车道荷载的计算图式见下图1 1）公路）公路-I-I级车道荷载的均布荷载标准值为级车道荷载的均布荷载标准值为q qk k=10.5kN/m=10.5kN/m；集中荷载标准值集中荷载标准值P Pk k按以下规定选取：按以下规定选取：桥梁计算跨径桥梁计算跨径5m5m时，时，P Pk k=180kN=180kN；桥梁计算跨径桥梁计算跨径50m50m时，时，P Pk k=360kN=360kN；桥梁计算跨径在桥梁计算跨径在5m5m50m50m之间时，直线内插求得。之间时，直线内插求得。计算计算剪力效应剪力效应时，上述集中荷载标准值应时，上述集中荷载标准值应乘以乘以1.21.2的系数。的系数。车道荷载车道荷载10.5kN/m内插计算内插计算汽车荷载的计算图式、标准值及加载方法：车道荷载49 2)2)公路公路-II-II级级车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值按车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值按公路公路-I-I级车道荷载的级车道荷载的0.750.75倍倍采用。采用。3)3)车道荷载的均布荷载标准值应车道荷载的均布荷载标准值应满布于满布于使结构产生最不利效应使结构产生最不利效应 的同号影响线上；的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。最大影响线峰值处。图图3-3车道荷载车道荷载 2)公路-II级车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值50图图1-3-2 车辆荷载的立面、平面布置图车辆荷载的立面、平面布置图 车辆荷载的立面、平面尺寸见下图，主要技术指标见表车辆荷载的立面、平面尺寸见下图，主要技术指标见表1-3-3。公路公路-I级和公路级和公路-II级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。图1-3-2 车辆荷载的立面、平面布置图 车辆荷载的立51图图1-3-3 车辆荷载横向布置（尺寸单位：车辆荷载横向布置（尺寸单位：m）图1-3-3 车辆荷载横向布置（尺寸单位：m）52桥涵设计车道数桥涵设计车道数桥涵设计车道数53车辆荷载的折减车辆荷载的折减跨径跨径150m多跨连续，按最大计算跨多跨连续，按最大计算跨径折减径折减折减后效果不得小折减后效果不得小于于2车道荷载效应车道荷载效应车辆荷载的折减跨径150m折减后效果不得小于2车道荷载效应54 二、汽车冲击力二、汽车冲击力 原因：汽车高速在不平整的桥面铺装上行驶使桥梁受到冲击力作用。原因：汽车高速在不平整的桥面铺装上行驶使桥梁受到冲击力作用。汽荷冲击力汽荷冲击力=汽车荷载标准值汽车荷载标准值冲击系数冲击系数当 时，当 时，当 时，式中：结构基频结构基频（HZ）。冲击系数计算：冲击系数计算：二、汽车冲击力汽55 三、人群荷载三、人群荷载 人群荷载标准值按下列规定采用：人群荷载标准值按下列规定采用：当桥梁跨径当桥梁跨径50 m50 m时，人群荷载标准值时，人群荷载标准值3.0kN/m3.0kN/m2 2；当桥梁跨径当桥梁跨径150 m150 m时，人群荷载标准值时，人群荷载标准值2.5kN/m2.5kN/m2 2；桥涵计算跨径桥涵计算跨径50m50m，150m150m时，可采用直线内插求得；时，可采用直线内插求得；专用人行天桥，人群荷载标准值专用人行天桥，人群荷载标准值3.5kN/m23.5kN/m2。细则见规范。细则见规范。三、人群荷载56计算方法：当弯道桥的曲线半径等于或小于计算方法：当弯道桥的曲线半径等于或小于250m时，应计算汽车荷时，应计算汽车荷载载引起的离心力。汽车荷载离心力标准值为车辆荷载（不计冲击力）引起的离心力。汽车荷载离心力标准值为车辆荷载（不计冲击力）乘以离心系数乘以离心系数C C。离心系数按下式计算：。离心系数按下式计算：四、汽车离心力四、汽车离心力设计车速设计车速（km/h）曲线半径（曲线半径（m）计算方法：当弯道桥的曲线半径等于或小于250m时，应57五、汽车制动力五、汽车制动力制动力是车辆减速或制动时，为克服车辆的惯性力而在路面制动力是车辆减速或制动时，为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间发生的与车辆之间发生的滑动摩擦力滑动摩擦力。一个设计车道上的汽车制动力标准值，为布置在加载长度上一个设计车道上的汽车制动力标准值，为布置在加载长度上计算计算总重力的总重力的10公路一公路一级汽车制动力标准值不得小于级汽车制动力标准值不得小于165kN公路一公路一级不得小于级不得小于90kN。五、汽车制动力 制动力是车辆减速或制动时，581.汽车引起的土侧压力汽车引起的土侧压力2.风荷载风荷载（1）横桥向风荷载）横桥向风荷载（2）顺桥向风荷载）顺桥向风荷载3.流水压力流水压力4.温度的作用温度的作用5.支座摩阻力支座摩阻力六、其他六、其他1.汽车引起的土侧压力六、其他59 偶然作用是指在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很偶然作用是指在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续的时间很短的作用。大且持续的时间很短的作用。（1 1）地震作用）地震作用公路桥梁地震作用的计算及结构的设计，应符合公路桥梁地震作用的计算及结构的设计，应符合现行公路工程抗震设计规范的规定。现行公路工程抗震设计规范的规定。（2 2）船舶或漂流物的撞击作用）船舶或漂流物的撞击作用（3 3）汽车的撞击作用）汽车的撞击作用第三节第三节 偶然作用偶然作用 偶然作用是指在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值60极限状态法极限状态法承载能力极限状态法承载能力极限状态法正常使用极限状态法正常使用极限状态法强度强度稳定性稳定性安全性安全性适用性适用性耐久性耐久性桥涵结构设计桥涵结构设计持久状况持久状况短暂状况短暂状况偶然状况偶然状况承载能力极限状态设计承载能力极限状态设计正常使用极限状态设计正常使用极限状态设计承载能力极限状态设计（必要承载能力极限状态设计（必要时正常使用极限状态设计）时正常使用极限状态设计）承载能力极限状态设计承载能力极限状态设计（以塑性理论为基础）（以塑性理论为基础）（以弹性理论或弹塑（以弹性理论或弹塑性理论为基础）性理论为基础）第四节第四节 作用效应组合作用效应组合极限状态法承载能力极限状态法正常使用极限状态法强度稳定性安全61第四节第四节作用效应组合作用效应组合1、作用代表值：、作用代表值：2 2、设计值、设计值=标准值标准值分项系数分项系数r r第四节 作用效应组合2、设计值=标准值分项系数r623、作用效应组合作用效应组合 公路桥涵结构没计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承公路桥涵结构没计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。不利效应组合进行设计。只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时，则应以不同方向当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。的最不利的作用效应进行组合。3、作用效应组合 公路桥涵结构没计应考虑结构上可能631）按承载能力极限状态设计时作用效应组合）按承载能力极限状态设计时作用效应组合对应于桥梁桥涵及其构件达到最大承载能力或对应于桥梁桥涵及其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态出现不适于继续承载的变形或变位的状态重要性系数重要性系数作用效应组作用效应组合效应值合效应值构件承载力构件承载力设计值设计值桥涵结构的设计安全等级桥涵结构的设计安全等级桥涵结构桥涵结构特大桥、重要大桥特大桥、重要大桥大桥、中桥、重要小大桥、中桥、重要小桥桥小桥、涵洞小桥、涵洞设计安全等设计安全等级级一级一级（1.1）二级二级（1.0）三级三级（0.9）1）按承载能力极限状态设计时作用效应组合 64重重要要性性系系数数效应组合设效应组合设计值计值第第i个永久作用个永久作用的分项系数的分项系数第第i个永久作用效个永久作用效应的标准值应的标准值汽车荷载效应的汽车荷载效应的分项系数分项系数汽车荷载效应的标汽车荷载效应的标准值准值除汽车外，其除汽车外，其他可变效应的他可变效应的组合系数组合系数除汽车、风外其他除汽车、风外其他第第j可变作用效应的可变作用效应的分项系数分项系数除汽车外其他第除汽车外其他第j可变可变作用效应的标准值作用效应的标准值1.基本组合基本组合重要性系数效应组合设计值第i个永久作用的分项系数第i个永久作65(2)偶然组合偶然组合永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取偶然作用的效应分项系数取1.0；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行公路工程抗震设计规范规定地震作用标准值及其表达式按现行公路工程抗震设计规范规定采用。采用。(2)偶然组合662）按正常使用极限状态设计时作用效应组合）按正常使用极限状态设计时作用效应组合公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：求，采用以下两种效应组合：（1）作用短期效应组合。）作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为其效应组合表达式为对应于桥梁桥涵及其构件达到正常使用或耐久对应于桥梁桥涵及其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态性的某项限值的状态永久作用标准永久作用标准值效应值效应可变作用频遇可变作用频遇值效应值效应第第j个可变作用效应的个可变作用效应的频遇值系数频遇值系数2）按正常使用极限状态设计时作用效应组合 公路桥涵结构67（2 2）作用长期效应组合：）作用长期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：其效应组合表达式为：结构构件当结构构件当需进行弹性阶段截面应力计算需进行弹性阶段截面应力计算时，除特别指明外，时，除特别指明外，各作用效应的分项系数及组合系数均取为各作用效应的分项系数及组合系数均取为1.01.0，各项应力限值按各设计规范规定采用。各项应力限值按各设计规范规定采用。构件在吊装、运输时，构件重力应乘以动力系数构件在吊装、运输时，构件重力应乘以动力系数1.21.2或或0.850.85，并可，并可视构件具体情况作适当增减。视构件具体情况作适当增减。可变作用准永可变作用准永久值效应久值效应第第j个可变作用的准永个可变作用的准永久值系数久值系数永久作用标准永久作用标准值效应值效应（2）作用长期效应组合：结构构件当需进行弹性阶683、作用效应组合：、作用效应组合：（可无）（可无）3、作用效应组合：（可无）69桥梁设计作用有关的名词桥梁设计作用有关的名词1.作用标准值作用标准值：作用的主要代表值，根据设计基准期内最大：作用的主要代表值，根据设计基准期内最大值概率分布的某一分为位值确定。值概率分布的某一分为位值确定。2.作用设计值作用设计值：作用标准值乘以作用分项系数后的值。：作用标准值乘以作用分项系数后的值。3.设计基准期设计基准期：在进行结构可靠性分析时，考虑持久设计：在进行结构可靠性分析时，考虑持久设计状况下各项基本变量与时间关系所用的基准时间状况下各项基本变量与时间关系所用的基准时间参数。参数。4.作用频遇值作用频遇值：结构或构件按正常使用极限状态短期效应：结构或构件按正常使用极限状态短期效应组合设计时，采用的一种可变作用代表值，结构上频繁组合设计时，采用的一种可变作用代表值，结构上频繁出现的，且量值较大的值，其值可根据时点作为概率分出现的，且量值较大的值，其值可根据时点作为概率分布的布的0.95分位值确定分位值确定桥梁设计作用有关的名词 1.作用标准值：作用的主要代表值，根70桥梁设计作用有关的名词桥梁设计作用有关的名词5.作用准永久值作用准永久值：结构上频繁出现的，且量值较小的值，作：结构上频繁出现的，且量值较小的值，作用标准值乘以准永久值系数后的值。用标准值乘以准永久值系数后的值。6.作用效应作用效应：结构对所受作用的反应，如由作用产生的结构：结构对所受作用的反应，如由作用产生的结构或构件的轴向力、弯矩、剪力、应力、裂缝、变形等，称或构件的轴向力、弯矩、剪力、应力、裂缝、变形等，称为作用效应。为作用效应。7.作用效应组合设计值作用效应组合设计值：设计结构或构件时，由几种作用设：设计结构或构件时，由几种作用设计值分别引起的效应的组合。计值分别引起的效应的组合。8.分项系数：分项系数：为保证所设计的结构或构件具有规定的可靠度，为保证所设计的结构或构件具有规定的可靠度，在结构极限状态设计表达式中采用的系数；分为作用分项在结构极限状态设计表达式中采用的系数；分为作用分项系数和材料分项系数等。系数和材料分项系数等。桥梁设计作用有关的名词 5.作用准永久值：结构上频繁出现71标准值计算（目前重点涉及到的标准值计算（目前重点涉及到的）1、汽车荷载、汽车荷载分类：公路分类：公路级、公路级、公路级级组成：车道荷载、车辆荷载：组成：车道荷载、车辆荷载：标准值：标准值：标准值计算（目前重点涉及到的）1、汽车荷载722、汽车冲击力汽车冲击力2、汽车冲击力73桥梁工程374桥梁工程3753、人群荷载、人群荷载3、人群荷载 76例：一级公路例：一级公路,整体现钢混简支板桥整体现钢混简支板桥,标准跨径标准跨径20m，计算跨径，计算跨径19.5m，净净7+21.0。上部自重。上部自重20KN/m。基频。基频14Hz。求：承载能力极限状态下求：承载能力极限状态下,基本组合的基本组合的L/2、L/4、支点截面的弯矩、剪力。、支点截面的弯矩、剪力。解：解：1、选作用：、选作用：例：一级公路,整体现钢混简支板桥,标准跨径20m，计算跨径177例：一级公路例：一级公路,整体现钢混简支板桥整体现钢混简支板桥,标准跨径标准跨径20m，计算跨径，计算跨径19.5m，净净7+21.0。上部自重。上部自重20KN/m。基频。基频14Hz。求：承载能力极限状态下求：承载能力极限状态下,基本组合的基本组合的L/2、L/4、支点截面的弯、支点截面的弯矩、剪力矩、剪力例：一级公路,整体现钢混简支板桥,标准跨径20m，计算跨径1782、选代表值、选代表值2、选代表值79桥梁工程380桥梁工程381桥梁工程382内力内力=内力影响线的面积内力影响线的面积荷载的集度荷载的集度+内力影响线的内力影响线的集中力集中力荷载的集度荷载的集度=恒载：一孔恒载集度、恒载：一孔恒载集度、汽车：一孔车道集度汽车：一孔车道集度qk车道数车道数多车道折减多车道折减人群：一孔人群集度（双侧）人群：一孔人群集度（双侧）集中力集中力=恒载：没有恒载：没有汽车：车道的汽车：车道的Pk车道数车道数多车道折减多车道折减人群：没有人群：没有内力=内力影响线的面积荷载的集度+内力影响线的集中力83桥梁工程384桥梁工程385思思考考题题1、名词术语：、名词术语：计算跨径、标准跨径、桥梁全长、桥梁建筑高度。计算跨径、标准跨径、桥梁全长、桥梁建筑高度。3、桥桥梁梁按按结结构构体体系系分分为为哪哪几几种种？说说说说他他们们各各自自的主要承重构件和受力特点？的主要承重构件和受力特点？4、桥梁设计的基本要求有哪些？、桥梁设计的基本要求有哪些？5、桥梁的设计荷载有哪几类？、桥梁的设计荷载有哪几类？6、作用分类、作用的组合方式及作用的规定计、作用分类、作用的组合方式及作用的规定计算方法。算方法。思 考 题86作业题一作业题一将算例完整地做出来，图文并茂地展示。将算例完整地做出来，图文并茂地展示。例：一级公路，整体现钢混简支板桥，标准跨径例：一级公路，整体现钢混简支板桥，标准跨径20m，计算跨径，计算跨径19.5m，净，净7+21.0。上部自重。上部自重20KN/m。基频基频14Hz。求：承载能力极限状态下求：承载能力极限状态下,基本组合的基本组合的L/2、L/4、支、支点截面的弯矩、剪力。点截面的弯矩、剪力。作业题一将算例完整地做出来，图文并茂地展示。87
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