桥梁规划与设计程序.ppt

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1、第二章 桥梁的规划与设计,主讲人：焦驰宇,提 纲,1,2,3,桥梁设计程序,桥梁设计内容,桥梁设计的基本原则,4,桥梁美学,桥梁设计程序,1,前期工作,三阶段设计,预可行性研究,可行性研究,初步设计,技术设计,施工图设计,项目建议书,可行性研究报告,工程立项,招标文件,建设单位审批,建设单位审批,设计任务书,招投标及施工准备,施工,主管省市计划部门审批投资在限额以上时由国家发改委审批,招标文件,主管省市计划部门审批投资在限额以上时由国家发改委审批,设计过程,施工过程,立项审批,一、前期工作预可行性研究报告与可行性研究报告的编制1.工程必要性论证2.工程可行性论证制定桥梁标准、自然条件及周围环境

2、、桥式方案、桥位3.经济可行性论证造价及回报、资金来源及偿还,桥梁设计程序,1,二、初步设计1.进一步开展水文、勘测工作2.桥式方案比选3.科研项目立项4.概算,桥梁设计程序,1,三、技术设计（可选）针对技术上复杂的特大桥、互通式立交桥、或新型桥梁结构进一步深化初步设计：充分勘探、确定细部尺寸、截面配筋、确定施工方法、调整概算,桥梁设计程序,1,四、施工图设计两阶段设计 细化设计方案，按照规范进行详细的结构计 算（强度、刚度、裂缝、稳定），给出施工方案，写出文字说明，编制施工图预算。小桥有时也可一阶段设计。,桥梁设计程序,1,提 纲,1,2,3,桥梁设计程序,桥梁设计内容,桥梁设计的基本原则,

3、4,桥梁美学,一、野外勘测与调查研究二、纵断面设计三、横断面设计四、平面布置,桥梁设计内容,2,一、野外勘测与调查研究1.明确规模确定桥梁的规模2.选择桥位确定路桥的关系等3.测量地形测绘地形图4.钻探桥位工程地质报告5.水文调查确定桥梁跨径和净空6.其它情况材料、电力、施工道路等,桥梁设计内容,2,二、纵断面设计1.总跨径2.桥梁分孔3.桥面标高4.桥下净空5.纵坡,桥梁设计内容,2,二、纵断面设计1.总跨径的确定 原则：在整个使用年限内，保证泄洪及通航，流冰；避免因过分压缩河床引起河道和河岸的不利变迁；避免因桥前雍水及河床过度冲刷带来的不利影响；特殊情况下，允许增加冲刷，以缩短总跨径。,桥

4、梁设计内容,2,二、纵断面设计2.桥梁分孔 原则：在满足使用和技术要求的前提下，使上、下部结构的总造价趋于最低。使用和技术要求(1)通航河流：满足通航要求布置在航行最方便的河域。变迁河流，多设计个通航孔。（如山西临猗黄河大桥）,桥梁设计内容,2,二、纵断面设计2.桥梁分孔（续）(2)平原区宽阔河流：主河槽按需要布置较大的通航孔，在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。(苏通大桥)(3)对于山区深谷上、水深流急的江河上，或在水库上：加大跨径，尽可能单孔跨越。（矮寨大桥、四渡河大桥、坝陵河大桥、刘家峡大桥等）(4)结构受力特性考虑：合理确定相邻跨之间的比例。(5)可以适当加大跨径，使桥基避开岩石破碎带、

5、裂隙、溶洞等不良地质段。（如赤石大桥）,桥梁设计内容,2,山西临猗黄河大桥是山西运城附近的黄河段，河面宽约有6.4km，桥位轴线大致垂直于水流方向，河道属于摆动性河床，“三十年河东，三十年河西”。临猗黄河大桥桥位处黄河两岸整体上“西高东低”，是一个巨大的“U”形河谷，两岸地形陡峻，西岸陕西侧基本上呈黄土台塬地貌，黄土高崖耸立，崖顶至河床高差达200米左右，沟壑纵横、大型冲沟两侧有大量小冲沟呈；东岸山西侧地势较为平缓，基本上属典型的黄土高原地貌典型的“鸡爪”地形，如下图所示。,山西临猗黄河大桥方案效果图,主通航孔（891mx62m）,辅通航孔,苏通大桥位于江苏省东南部长江口南通河段，连接苏州、南

6、通两市。主桥为七跨双塔双索面钢箱梁斜拉桥，主跨1088米、全长2088米。辅桥为140+268+140米三跨连续刚构桥。工程于2003年6月27日开工，2008年5月底建成通车。,苏通长江公路大桥,湖南矮寨大桥（L=1176m）,湖北四渡河大桥（L=900m）,赤石特大桥是厦蓉高速汝城（湘赣界）至郴州段高速公路第19合同段上的一座特大桥，桥位区属山岭重丘区，地质地形条件极为复杂。初步设计方案2008年5月获交通运输部批复后，设计单位在开展施工图阶段勘察设计工作中，对大桥主墩位置进行地质详勘，经钻探和物探发现部分主墩处于强岩溶发育带和断层破碎带，发育最大深度超过100米，不能满足刚构桥基础的稳定

7、性，需进行初步设计变更。经过深入细致的地勘工作后，设计单位变更了初步设计方案。根据批复意见，交通运输部原则同意该设计变更方案，即大桥主桥部分为四塔大跨径预应力混凝土斜拉桥，最高塔柱近290米，下塔柱高达180米，规模居国内第一，世界上仅次于法国米约大桥。预计12月15日合拢。,二、纵断面设计3.桥梁高程的确定 原则(1)满足流水净空要求(2)通航孔应满足桥下通航净空要求。(3)跨线桥应满足桥下建筑净空要求。(4)桥的两端能与路堤或现有道路顺利衔接。,（1）流水净空要求 按设计水位计算桥面最低高程时，应满足下式要求：（1）式中：桥面最低高程（m）；计算水位（m）（设计水位计入壅水、浪高等）；桥下

8、净空安全值（m）应符合下表的规定；桥梁上部构造建筑高度，包括桥面铺装高度（m）。,注：无铰拱的拱脚，可被洪水淹没，淹没高度不宜超过拱圈高的2/3；拱顶底面至设计水位的净高不应小于1m。对于山区河流，则桥下净空安全值可适当加大。,按设计最高流冰水位计算桥面最低高程时，应按下式计算：（2）式中，设计最高流冰水位，应考虑床面於高（m）；其余符号同前。桥面设计高程应不低于（1）、（2）的计算值。,通航净空要求：通航孔桥跨结构下缘高程应高出自设计通航水位起算的净空高度。该净空高度值H应满足内河通航标准（GB50139-2004）、通航海轮桥梁通航标准（JTJ311-97）.,跨线桥交通净空要求：保证桥下

9、净空满足净空安全要求,H-净空高度：高速公路和一级、二级公路为5.0m，三、四级公路为4.5m,二、纵断面设计4.桥面纵坡 原则：既利于交通，美观效果好，又便于桥面排水(1)单向或双向坡度的桥梁，对于不太长的小桥，可以做成平坡桥(2)桥上纵坡不宜大于4%(3)桥头引道纵坡不宜大于5%(4)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不得大于3%，并应在纵坡变更的地方按规定设置竖曲线。,综合以上 全桥位于河中的桥梁桥面高程均应首先满足流水净空的要求；对于通航或桥下行车的桥孔，欢迎满足通航净空或建筑净空界限的要求；另外，还要考虑桥两端的接线能够与公路或城市道路顺利衔接。因此，桥面高程的确定

10、必须综合考虑，从交通、美观、排水等多方位进行考虑。,三、横断面设计1.桥梁宽度公路工程技术标准中规定各级公路行车道宽度、中间带宽度、路肩宽度2.桥面净空满足公路工程技术标准中的建筑界限规定,桥宽：取决于行人和交通量的需要，桥面宽度一般与路基宽度保持一致，具体规定参考公路工程技术标准（JTG B01-2003）（如下图所示）。在建筑限界内不得有任何部件侵入。,C 当设计速度大于100km/h时为0.5m；等于或小于100km/h时为0.25m；（根据设计车速确定的一个安全空间！）E 建筑限界顶角宽度，L1.0m时，E=1.0m。（L为侧向宽度）H 净空高度，高速公路、一级、二级公路为5.0m，三

11、、四级路为4.5m。L2 右侧硬路肩宽度，一般规定见表3.0.5-1;L1 左侧硬路肩宽度，见表规定。,W 行车道宽度，为设计车道数与单个车道宽度（与设计车速有关，具体见表）乘积，并计入所设置的加（减）速车道，紧急停车道、爬坡车道、慢车道或错车道的宽度。,S1 行车道左侧路缘带宽度（与设计车速有关）；S2 行车道右侧路缘带宽度，应为0.5m。M1 中间带（由两条左侧路缘带+中央分隔带组成）宽度，见表；M2 中央分隔带宽度，见表（与设计车速有关）。,四、平面布置确定路、桥、水流的关系-确定桥位小桥和涵洞：桥随路。中桥、大桥、特大桥：过去-路随桥 现在-原则上也随路，但路桥综合考虑，尽量选择在河道

12、顺直、水流稳定、地质良好的河段上,塔岭沟旧桥是京拉线（G109）上的一座中桥，跨越清水河，中心桩号为K73010.5。该桥曾是G109的主线桥，1997年，塔岭沟新桥修好以后，旧桥封闭通行。,塔岭沟旧桥,塔岭沟新桥,示例：广东江顺大桥桥位图,提 纲,1,2,3,桥梁设计程序,桥梁设计内容,桥梁设计的基本原则,4,桥梁美学,技术先进 安全可靠 适用耐久 经济合理 美观 环保和可持续发展,桥梁设计原则,4,五、桥梁设计原则 技术先进中国制造 中国创造桥梁技术大国 桥梁技术强国 原则：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、新工艺、认真学习国内外的先进技术，充分利用最新科学成就，

13、提高我国桥梁建设水平，赶超世界先进水平。,桥梁设计原则,4,重庆菜园坝大桥（L=420m）,希腊Rion-AntiRion桥（L=560m）The 2006 IABSE Outstanding Structure Award,重庆菜园坝长江大桥主桥的关键技术创新主要包括：组合式预应力混凝土“Y”型刚构-钢箱系杆拱拱式桥梁结构体系；组合式公轨交通正交异性板-钢桁架梁梁体结构体系；组合式公轨交通正交异性板-钢桁架梁的节段化设计、节段化运输、节段化施工的工业化技术；中跨-边跨分离系杆体系与刚构-系杆拱主体结构主动控制技术。,安全可靠在强度方面：足够的安全设备。在刚度方面：控制变形稳定性方面：保持原形

14、状和位置的能力,桥梁设计原则,4,适用耐久（1）保证100年的设计基准期内正常使用（2）桥面宽度满足当前以及今后规划年限内的交通流量（3）桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过大的裂缝。（4）应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响；（5）满足泄洪、通航（跨河桥）或车辆和行人的通行（旱桥）；（6）桥梁的两端方便于车辆的进入和疏散；（7）考虑综合利用，方便各种管线的搭载。,桥梁设计原则,4,经济（1）遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则。（2）全寿命造价最低，即建设造价与使用期内维护造价综合最低；（4）桥位应考虑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；对于过桥收费的桥

15、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。,桥梁设计原则,4,美观,瑞士萨尔基那山谷桥Salginatobel Bridge-被评为20世纪最美丽的桥梁,“桥能满足人们到达彼岸的心理希望，同时也是使人印象深刻的标志性建筑，并且常常成为审美的对象和文化遗产”-桥梁造型伊藤学,桥梁设计原则,4,提 纲,1,2,3,桥梁设计程序,桥梁设计内容,桥梁设计的基本原则,4,桥梁美学,1在满足功能要求的前提下，要选用最佳 的结构型式纯正、清爽、稳定。质量 统一于美，美从属质量。2美，主要表现在结构选型和谐与良好的 比例，并具有秩序感和韵律感。过多的 重复会导致单调。,桥梁美学,4,3重视与环境协

16、调。材料的选择，表面的 质感，特别色彩的运用起着重要作用。效果图有助于实感判断，审视阴影效果。4美丽的桥梁应以其个性对人们产生积极 的影响。美和伦理本是相通的，美的环境将直接陶冶人们的情操，大自然的美，人为环境的美，对人们身心健康是必需的。,桥梁美学,4,与环境协调的桥梁,桥梁美学,4,与环境协调的桥梁,桥梁美学,4,与环境协调的桥梁,桥梁美学,4,与环境协调的桥梁,桥梁美学,4,桥梁对环境的破坏,桥梁美学,4,桥梁对环境的破坏,桥梁对环境的破坏,桥梁美学,4,课后作业：1.简述桥梁建设的基本程序。2.通过互联网查阅重庆菜园坝大桥和Rion-AntiRion的相关文献资料，试对其技术创新点进行评论。,