桥梁工程第三章.ppt

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1、第三章 桥梁的总体规划和设计概述,本章讲解内容要点：桥梁总体规划桥梁初步设计桥梁方案比选,第三章 桥梁的总体规划和设计概述,3.1 桥梁总体规划和基本设计资料,桥梁设计的基本要求,简单地说即是：安全、适用、经济、美观、有利环保的原则,规范要求：技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理,国外提倡“3E”功效（Efficiency）经济（Economy)优美（Elegance),桥梁设计的基本要求,结构及构造上的要求（强度、刚度、稳定性、耐久性）使用上的要求（通畅、舒适、净空）经济上的要求（材料、工期、造价）施工上的要求（施工方便、工程质量、安全）景观上的要求“轻巧而不单薄，稳重而不笨拙，简洁而不粗

2、糙”环境保护和可持续发展,3.1 桥梁总体规划,英国伦敦泰晤士河上的人行桥千年桥,3.1 桥梁总体规划,3.1 桥梁总体规划,2003年建成。总投资22亿余元，全长3900米，其中主桥长750米，为全钢结构，主跨直径达550米，居世界同类桥梁之首，被誉为“世界第一钢拱桥”。,上海卢浦大桥,3.1 桥梁总体规划,桥梁对环境的破坏,3.1 桥梁总体规划,桥梁对环境的破坏,3.1 桥梁总体规划,桥梁建设程序,3.1 桥梁总体规划,前期工作有时也称为桥梁规划设计，包括预可行性研究和可行性研究，重点在于论证建桥的必要性和合理性，并确定建桥的地点、规模、标准、投资控制等一系列宏观和重大问题，为科学地进行项

3、目决策提供依据，避免盲目性及其带来的不良后果。预可行性研究与可行性研究：内容一致，深度不同 预可行性研究着重于工程的必要性和经济合理性 可行性研究在预可行性研究之后，着重于工程上和投资上的必要性,可行性研究,工程可行性研究的主要问题：1、桥梁标准的制订 首先调查桥上可能同型的交通种类及其要求、预测交通量和今后可能发生的增长率，由此确定线路等级、需要的车道数或行车道宽度，以及非机动车道宽度等。其次要确定容许车速、桥梁纵坡和曲线半径等。此外还要确定航运标准、航运水位、通航净空、船舶吨位以及要求的航道数量及位置等。2、桥位选择 桥位选择大方向上，应服从桥梁所在线路的走向；大范围内，应服从路网规划的要

4、求；小范围内，桥位可作适当挪动以便比较；城市桥梁应满足城市总体规划的要求。桥位选择要注意线与桥的辩证关系 重要桥梁应通过路桥综合比较后确定桥位 一般需提交2-3个桥位，以便进行多方面综合比选，选出合理桥位,3、桥式方案比较 目的仅在于评估各方案的技术可行性，特别是基础工程的可行性，而不是为了提出某一推荐方案。应对成熟方案进行评估以提高可信性。同等深度比较各方案技术指标，并提供工程量 以工程量中适当偏高、技术先进并且可行的方案作为一个桥位的桥式参选方案。4、调查工作 桥梁前期调查工作包括：1）地形测量：“草测”2）地质勘探：以收集资料为主，辅以适当布置钻孔进行验证，对各桥位从地质角度做出初步评价

5、；3）水文资料：调查设计流量，历史最高、最低水位，百年一遇洪水位，常水位及流速等资料。考虑上游是否有水库或拟建水库。论证河道是否稳定以及建桥后对河段上下游的影响。4）外部条件：其他有关建桥情况，如砂石料、水、电、运输、人力等。,在桥梁可行性研究报告的基础上，经建设主管部门审查通过，确定一座桥梁工程的建设项目并编制设计任务书。建设单位可采用招标或委托设计的方式进行桥梁的初步设计。设计任务书是初步设计的依据。初步设计目的：在设计任务书的技术范围内提交一份供比选的建桥项目文件，达到：1、说明本桥梁工程的特点和要求；2、提出若干可行的比较方案；3、推荐准备采用的较好方案；4、估算实现推荐方案所需的费用

6、、工期、技术措施等目的。,初步设计,初步设计内容包括：1、设计任务的来源和要求；2、桥址处自然条件的基本资料；3、技术条件的选定；4、桥型方案的比选，上下部结构方案的研究、比较和确定；5、推荐方案及其理由；6、推荐方案的指导性施工组织，包括施工方法、进度安排、场地布置、主要机具、材料和劳动力配置等；7、工程概算。初步设计的重点在桥式方案和结构总体构思方面。,初步设计,在确定桥式方案时，需对桥梁平面、立面和断面的具体布置以及它们之间的关系进行反复、交互的研究和调整。1、平面布置 试定正桥的桥轴线位置。在轴线上研究河岸及堤防情况，拟定两岸边墩（台）位置并布置其他桥墩。结合线路方向、两岸地形和立面布

7、置，可以试选引桥轴线的走向、弯道和坡度。2、立面布置 从平面轴线布置，结合地形图、地质剖面图、水位高程、计算冲刷线和以确定的上下部结构，可以绘成沿轴线的桥梁立面图。3、断面布置 沿桥轴线各关键处，结合选定的结构类型、地形、地质横断面、水位高程和冲淤计算等，可以做出桥梁的断面布置图。当三个面的布置都能互相配合，满足技术要求时，桥式方案就能成立。,初步设计,在初步设计阶段还要进一步开展水文和勘测工作。通过水文工作，提供基础设计、施工所需要的水文资料等。初步设计阶段进行的勘测工作成为“初勘”。,初步设计,根据工程量、施工组织设计以及标准定额编列工程概算。各个桥式方案都要编列相应的概算，以便进行不同工

8、程费用的比较。初步设计概算不宜大于前期工作已批准的“估算”的10%。对概算适当调整作为“标底”。如果主管部门对初步设计提出修改意见，则需另外编制“修改初步设计”报送上级审批。,技术设计,常规桥梁一般不需要进行技术设计。对于新型、复杂、重要、大型桥梁结构，往往需要对初步设计进行细化，以便发现可能存在的问题，进一步优化设计。技术设计阶段主要内容：对选定的桥式方案中的各个结构总体的、细部的技术问题作进一步研究解决，对结构各部分设计详尽的设计图纸，包括结构断面、配筋、构造细节处理、材料清单及工程量等。技术设计阶段要进行补充勘探（简称“技勘”）。技术设计的最后工作是调整概算（修正概算）。,施工图设计,施

9、工图设计需按照已批准的技术设计（或初步设计）进行。施工图设计一般由原编制技术设计（或初步设计）的单位继续进行，也可由中标的施工单位进行。施工图设计内容：结构设计计算，绘制施工详图等。施工图设计阶段还需进一步根据施工需要进行补充钻探（称“施工钻探”）。根据施工图设计资料，施工单位编制施工组织设计和工程概算。所有设计文件经主管部门审批后即可实施桥梁施工各项工作。桥梁建成后，通常需进行成桥荷载试验、质量检查验收及办理交接手续，由接收部门负责今后的桥梁通车运营和养护维修。,3.2 桥梁纵、横断面设计和平面布置,桥梁的初步设计包括桥位选择、桥梁纵横断面设计、平面布置、概算、方案比选等,桥位选择的一般要求

10、,应从国民经济发展和国防需要出发，考虑铁路、水利、航运和市政等方面的规划，尽可能协调配合；一般应服从线路的总方向，并满足桥头接线的要求；尽量少占用农田；要考虑施工场地、材料运输等要求,详见部颁标准桥位规范（JTJ062-82）,3.2 桥梁初步设计,桥梁纵断面设计,桥梁总跨径桥梁分孔桥梁各部分标高及纵坡基础埋置深度,3.2 桥梁初步设计,桥梁纵断面设计,桥梁总跨径桥梁的总跨径长度必须保证桥下有足够的排洪面积，由水文计算确定。,3.2 桥梁初步设计,桥梁纵断面设计,桥梁分孔 根据通航要求、地形和地质情况、水文情况以及技术、经济和美观的条件加以确定。通航 通航孔按通航净宽来确定，其余的则选用经济跨

11、径；但对于变迁性河流，则需多设几个通航孔；地形地质 为避免过多水下施工和不良地质，可以特别加大跨径；技术 施工技术和机械设备有时极大地限制了经济上合理的较大跨径；经济 一般说来当上部结构造价与下部结构造价基本一样时，总的造价最低；其他 受力的需要 美观的需要 战备的需要,3.2 桥梁初步设计,桥梁纵断面设计,桥梁分孔,3.2 桥梁初步设计,桥梁纵断面设计,桥梁各标高,梁底高出计算水位不小于50cm，并高出最高流冰面不小于75cm,3.2 桥梁初步设计,桥梁纵断面设计,桥梁各标高,跨河桥：,有通航要求时,桥面标高通航水位+通航净空高度+建筑高度,或桥面标高计算水位+安全高+建筑高度,无通航要求时

12、,桥面标高计算水位+安全高+建筑高度,注：计算水位设计洪水位+壅水+2/3倍浪高 安全高：梁底高出计算水位50cm或高出流冰水位75cm，同时 必须使支座底面高出计算水位25cm 或高出流冰水位50cm。,3.2 桥梁初步设计,桥梁纵断面设计,桥梁各标高,跨线桥：,桥面标高桥下路面标高+安全行驶高度+建筑高度,注：安全行驶高 对于高等级公路H5.0m；对于低等级公路H 4.5m；且h 4.0m；,3.2 桥梁初步设计,桥梁横断面设计,3.2 桥梁初步设计,桥梁断面布置包括桥面净空、桥面宽度、行车道宽度、机动车道布置和人行道、自行车道布置等,-公路桥宽需要考虑行车道宽度、路缘带宽度、分隔带宽度、

13、路肩（或紧急停车带）宽度、非机动车道宽度等。,-一般与线路等级有关，根据规范确定。-公路桥行车道宽度等于车道宽度与车道数的乘积。,-高速公路桥梁不设人行道，设置检修道。-一般公路桥梁人行道宽度0.75或1.0m，大于1.0m时按0.5m级差递增,桥梁横断面设计,典型高速公路桥梁横断面,3.2 桥梁初步设计,桥梁横断面设计,典型城市桥梁横断面,3.2 桥梁初步设计,桥梁平面布置,3.2 桥梁初步设计,桥梁的平面布置与线路和河道（或其他道路）两者的相交情况有关 斜交时桥梁纵轴线与河道主流流向交角一般不大于45，通航河流不宜大于5 曲线桥可由直线梁布置成折线或曲线梁构成，避免采用反向曲线；墩台布置沿曲线径向排列；曲线半径符合有关规定。,3.3 桥梁方案比选,桥位方案的比选（可研阶段）,桥型方案的比选（初步设计或技术设计阶段）,1.明确各种高程的要求2.桥梁分孔和初拟桥型方案草图3.方案初选（技术经济）4.详绘桥型方案图5.编制估算或概算6.方案选定和文件汇总,3.3 桥梁方案比选,思考及预习,回顾本章内容，思考以下问题：桥梁设计的基本原则是什么？你是怎么思考的，如何处理他们之间的关系？桥梁的总体设计是如何考虑的？,