《桥梁规划设计》PPT课件.ppt

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1、第二章：桥梁工程的总体规划设计第二章：桥梁工程的总体规划设计2.1 桥梁设计基本原则桥梁设计基本原则2.2 桥梁设计内容桥梁设计内容2.3 桥梁设计与建设程序桥梁设计与建设程序2.4 桥梁设计方案的比选桥梁设计方案的比选2/4/20231桥梁工程 第二章2.1 2.1 桥梁设计原则桥梁设计原则 1 1 安全可靠安全可靠(Safety and Reliability)(Safety and Reliability)2 2 适用耐久适用耐久(Serviceability and (Serviceability and Durability)Durability)3 3 经济性经济性(E(Econo

2、my)conomy)4 4 先进性先进性(Modernity)(Modernity)5 5 美观美观(Esthetics)(Esthetics)6 6 环境保护和可持续发展环境保护和可持续发展(Environment(Environment Friendly and Sustainability)Friendly and Sustainability)2/4/20232桥梁工程 第二章1 1安全可靠安全可靠(1)所设计的所设计的桥梁结构桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备。的安全储备。(2)防撞栏杆防撞栏杆应具有足够的高度和强度，人与车流之间应设应

3、具有足够的高度和强度，人与车流之间应设防护栏防护栏，防止车辆撞入人行道或撞坏栏杆而落到桥下。，防止车辆撞入人行道或撞坏栏杆而落到桥下。(3)对于交通繁忙的桥梁，应设计好对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施照明设施，并有明确的，并有明确的交通标志交通标志，两端，两端引桥坡度引桥坡度不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等引起的车祸。引起的车祸。(4)对于河床易变迁的河道，应设计好对于河床易变迁的河道，应设计好导流设施导流设施，防止桥梁，防止桥梁基础底部被过度冲刷；对于通行大吨位船舶的河道，除按规基础底部被过度冲刷；对于通行大吨位船舶的河道，除按规定加大桥孔跨径外，必要时设置定

4、加大桥孔跨径外，必要时设置防撞构筑物防撞构筑物等。等。(5)对修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取对修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施防震措施；对于大跨柔性桥梁，尚应考虑对于大跨柔性桥梁，尚应考虑风振效应风振效应。2/4/20233桥梁工程 第二章工程实例：塔科马（工程实例：塔科马（Tacoma）桥风振致毁）桥风振致毁 19401940年年1111月月7 7日，美国华盛顿州塔科马桥因风振致毁。这一严重的桥日，美国华盛顿州塔科马桥因风振致毁。这一严重的桥梁事故，开始促使人们对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。梁事故，开始促使人们对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。该桥主跨长该桥

5、主跨长853.4m853.4m，全长，全长1810.56m1810.56m，桥宽，桥宽11.9m11.9m，而梁高仅，而梁高仅1.3m1.3m。通。通过两年时间的施工，于过两年时间的施工，于19401940年年7 7月月1 1日建成通车。但由于当时人们对柔性结日建成通车。但由于当时人们对柔性结构在风作用下的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理构在风作用下的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理（板式钢梁），导致在中等风速（板式钢梁），导致在中等风速(19m/s)(19m/s)下结构就发生破坏。幸好在桥梁下结构就发生破坏。幸好在桥梁破坏之前封闭了交通。据说，在出事当天，一位

6、记者把车停在桥上，并把破坏之前封闭了交通。据说，在出事当天，一位记者把车停在桥上，并把一条狗留在车内。桥倒塌时，只有他本人跑到了桥台处。当地的报纸以简一条狗留在车内。桥倒塌时，只有他本人跑到了桥台处。当地的报纸以简洁的标题对这场事故作了报道，洁的标题对这场事故作了报道，“损失：一座桥、一辆汽车、一条狗损失：一座桥、一辆汽车、一条狗”。1010年以后，才开始重新修建塔科马桥。仍采用悬索桥型式，但加劲梁年以后，才开始重新修建塔科马桥。仍采用悬索桥型式，但加劲梁改为桁架式。新桥总长较旧桥长改为桁架式。新桥总长较旧桥长12m12m，于，于19501950年年1010月月1414日建成通车。该桥日建成通

7、车。该桥破坏时，当地破坏时，当地TacomaTacoma报社的编辑报社的编辑LeonardCostsworthLeonardCostsworth恰好路过，并用摄影恰好路过，并用摄影机记录下一段珍贵的胶片。这才使得后人有机会一睹当年桥毁场面。机记录下一段珍贵的胶片。这才使得后人有机会一睹当年桥毁场面。2/4/20234桥梁工程 第二章破坏之前破坏之前扭曲运动扭曲运动 主跨破坏主跨破坏边跨下垂边跨下垂塔科马（塔科马（Tacoma）桥风振致毁）桥风振致毁2/4/20235桥梁工程 第二章新新Tacoma桥桥2/4/20236桥梁工程 第二章 2 2适用耐久适用耐久(1)桥面宽度桥面宽度能满足当前以及

8、今后能满足当前以及今后规划年限内的交通流量规划年限内的交通流量(包括行人通道包括行人通道)。(2)桥梁结构桥梁结构在通过在通过设计荷载设计荷载时不出现过大的变形和过宽的时不出现过大的变形和过宽的裂缝。裂缝。(3)桥跨结构的下方桥跨结构的下方要有利于要有利于泄洪泄洪、通航通航(跨河桥跨河桥)或或车辆车辆(立交桥立交桥)和和行人的通行行人的通行(早桥早桥)。(4)桥梁的两端桥梁的两端要便于车辆的进入和疏散，而要便于车辆的进入和疏散，而不致产生交通不致产生交通堵塞堵塞现象等。现象等。(5)考虑考虑综合利用综合利用，方便各种，方便各种管线管线(水、电气、通信等水、电气、通信等)的搭的搭载。载。2/4/

9、20237桥梁工程 第二章3 3经济合理经济合理(1)桥梁设计应遵循桥梁设计应遵循因地制宜因地制宜，就地取材和方便施工，就地取材和方便施工的原则。的原则。(2)经济的桥型应该是经济的桥型应该是造价和养护费用综合最省造价和养护费用综合最省的桥的桥型。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，或使中断交通的时间最短。尽可能不中断交通，或使中断交通的时间最短。(3)所选择的所选择的桥位桥位应是地质、水文条件好，并使桥梁应是地质、水文条件好，并使桥梁长度较短。长度较短。(4)桥梁应考虑建在能桥梁应考虑建在能缩短河道两岸运距缩短河道

10、两岸运距的位置，以的位置，以促进该地区的经济发展，产生最大的效益。对于过桥收费促进该地区的经济发展，产生最大的效益。对于过桥收费的桥梁就能吸引更多的车辆通过，达到尽快的桥梁就能吸引更多的车辆通过，达到尽快回收投资回收投资的目的目的。的。2/4/20238桥梁工程 第二章4 4技术先进技术先进 在因地制宜的前提下，桥梁设计应尽可能采用在因地制宜的前提下，桥梁设计应尽可能采用成熟的成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺新结构、新设备、新材料和新工艺。在注意认真学习国内外的先进技术、充分利用最新科在注意认真学习国内外的先进技术、充分利用最新科学技术成就的同时，努力创新，淘汰和摒弃原来落后和不学技术成就

11、的同时，努力创新，淘汰和摒弃原来落后和不合理的设计思想。只有这样才能更好地贯彻适用、经济、合理的设计思想。只有这样才能更好地贯彻适用、经济、安全、美观的原则，提高我国的桥梁建设水平，赶上和超安全、美观的原则，提高我国的桥梁建设水平，赶上和超过世界先进水平。过世界先进水平。2/4/20239桥梁工程 第二章5 5美观美观 一座桥梁应具有一座桥梁应具有优美的外形优美的外形，而且这种外形从任何角，而且这种外形从任何角度看都应该是优美的。度看都应该是优美的。结构布置结构布置必须简练，并在空间上有必须简练，并在空间上有和谐的比例。桥型应与和谐的比例。桥型应与周围环境周围环境相协调，城市桥梁和游览相协调，

12、城市桥梁和游览区的桥梁，可较多地考虑建筑艺术上的要求。区的桥梁，可较多地考虑建筑艺术上的要求。合理的结构合理的结构布局和轮廓布局和轮廓是桥梁美观的主要因素，另外，是桥梁美观的主要因素，另外，施工质量施工质量对桥对桥梁美观也有很大影响。梁美观也有很大影响。2/4/202310桥梁工程 第二章2/4/202311桥梁工程 第二章2/4/202312桥梁工程 第二章6 6环境保护和可持续发展环境保护和可持续发展 桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展的要求。从桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展的要求。从桥桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施

13、工方法、施工组织设计方法、施工组织设计等全面考虑环境要求，采取必要的工等全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。最小。2/4/202313桥梁工程 第二章2/4/202314桥梁工程 第二章2.2 桥梁设计内容桥梁设计内容2/4/202315桥梁工程 第二章2/4/202316桥梁工程 第二章桥梁设计内容桥梁设计内容1 1 选择桥位：选择桥位：进行多个桥位的对比分析，并结合进行多个桥位的对比分析，并结合线路走向线路走向；2 2 确定桥梁长度和桥面标高；确定桥梁长度和桥面标高；3 3 选择桥式：选择桥

14、式：进行多个进行多个桥型方案桥型方案的比选；的比选；4 4 对桥跨、墩台、基础等进行结构设计：对桥跨、墩台、基础等进行结构设计：拟定细部尺寸拟定细部尺寸，进行计算，结合施工方案，进行计算，结合施工方案，并进行各项检验。使所设计的桥梁满足并进行各项检验。使所设计的桥梁满足强度、强度、刚度、稳定性、耐久性刚度、稳定性、耐久性等要求。等要求。2/4/202317桥梁工程 第二章桥梁规划设计包括桥梁规划设计包括桥梁纵断面设计桥梁纵断面设计，横断面设计横断面设计和和平面布置平面布置。一、桥梁纵断面设计一、桥梁纵断面设计 桥梁纵断面设计包括确定桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥桥梁的总跨径

15、、桥梁的分孔、桥梁的标高、桥上和桥头引道的纵坡梁的标高、桥上和桥头引道的纵坡以及以及基础的埋置深度基础的埋置深度等。等。2/4/202318桥梁工程 第二章（一）桥梁总跨径的确定（一）桥梁总跨径的确定 桥梁的总跨径桥梁的总跨径一般根据水文计算确定，必须保一般根据水文计算确定，必须保证桥下有足够的排洪面积，使河床不致遭受过大的证桥下有足够的排洪面积，使河床不致遭受过大的冲刷。在安全前提下，设计者应适当缩短桥梁的总冲刷。在安全前提下，设计者应适当缩短桥梁的总长度，以节约总投资。由此可见，桥梁的总跨径应长度，以节约总投资。由此可见，桥梁的总跨径应根据具体情况经过全面分析后加以确定。根据具体情况经过全

16、面分析后加以确定。2/4/202319桥梁工程 第二章（二）桥梁的分孔（二）桥梁的分孔 根据通航要求、地理和地质情况，水文情况以根据通航要求、地理和地质情况，水文情况以及技术经济和美观的条件加以确定。但有时各矛盾及技术经济和美观的条件加以确定。但有时各矛盾互相冲突，使其成为设计中最基本、最复杂的问题。互相冲突，使其成为设计中最基本、最复杂的问题。跨径越大、孔数越少，上部结构的造价就很高，跨径越大、孔数越少，上部结构的造价就很高，墩台的造价就减少；反之，则上部结构的造价降低，墩台的造价就减少；反之，则上部结构的造价降低，而墩台的造价将提高。而墩台的造价将提高。最经济的分孔方式最经济的分孔方式就是

17、使就是使上、上、下部结构的总造价趋于最低下部结构的总造价趋于最低。2/4/202320桥梁工程 第二章桥梁的分孔桥梁的分孔2/4/202321桥梁工程 第二章（三）桥道标高的确定（三）桥道标高的确定2/4/202322桥梁工程 第二章（四）桥梁净空（四）桥梁净空 桥梁净空包括桥梁净空包括桥面净空桥面净空和和桥下净空桥下净空。桥面净空桥面净空 是保证车辆、行人安全通过桥梁所需是保证车辆、行人安全通过桥梁所需要的桥梁净空界限，在净空界限范围内不得有桥跨要的桥梁净空界限，在净空界限范围内不得有桥跨结构的构件或其他建筑物侵入。结构的构件或其他建筑物侵入。2/4/202323桥梁工程 第二章1 1、公路

18、：、公路：按公路桥规按公路桥规JTJ021-85JTJ021-85，高速、汽车专用、，高速、汽车专用、一、二级公路净高为一、二级公路净高为5 5米；三、四级公路净高米；三、四级公路净高为为4.54.5米。米。2/4/202324桥梁工程 第二章2/4/202325桥梁工程 第二章2 2 铁路：铁路：“标准轨距铁路限界标准轨距铁路限界 国标国标GB146-59”；双线铁路线间距（线路中心间距离）双线铁路线间距（线路中心间距离）4m，高速铁路高速铁路5m曲线上受外轨超高等的影响桥曲线上受外轨超高等的影响桥上净空限界应加宽。上净空限界应加宽。2/4/202326桥梁工程 第二章2/4/202327桥

19、梁工程 第二章 桥下净空桥下净空 包括包括立交桥下净空立交桥下净空和和跨河桥下净空跨河桥下净空。指为通航、流冰、流木等所需的净跨和净高。指为通航、流冰、流木等所需的净跨和净高。2/4/202328桥梁工程 第二章跨河桥下净空：跨河桥下净空：通航、排筏、流水、漂流物通航、排筏、流水、漂流物等所等所 需的净跨和净高。需的净跨和净高。(1)对于梁式桥：对于梁式桥：梁底应高出设计水位（包括壅水梁底应高出设计水位（包括壅水和浪高）和浪高）50cm；高出最高流冰水位；高出最高流冰水位75cm；支座；支座底面应高出设计水位底面应高出设计水位25cm，高出最高流冰水位，高出最高流冰水位50cm。(2)对于拱式

20、桥：对于拱式桥：从拱顶底面到设计水位应有大于从拱顶底面到设计水位应有大于100cm的净空高度。的净空高度。2/4/202329桥梁工程 第二章（五）（五）桥梁纵坡布置桥梁纵坡布置纵断面线形纵断面线形返回2/4/202330桥梁工程 第二章二、桥梁横断面设计二、桥梁横断面设计 桥梁横断面的设计取决于桥上交通需求，主桥梁横断面的设计取决于桥上交通需求，主要内容是决定要内容是决定桥面的宽度桥面的宽度和和桥跨结构横截面的桥跨结构横截面的布置布置。桥面宽度决定于行车和行人的交通需要。各桥面宽度决定于行车和行人的交通需要。各级公路的桥面行车道净宽标准的一般规定见级公路的桥面行车道净宽标准的一般规定见公路工

21、程技术标准第条。桥上人行道和自公路工程技术标准第条。桥上人行道和自行车道的设置，应根据实际需要而定。人行道行车道的设置，应根据实际需要而定。人行道的宽度的宽度0.75m0.75m或或1m1m，一条自行车道的宽度为一米，一条自行车道的宽度为一米，当单独设置自行车道时，一般不应少于两条自当单独设置自行车道时，一般不应少于两条自行车道的宽度。行车道的宽度。2/4/202331桥梁工程 第二章 桥梁横断面设计桥梁横断面设计公路：公路：车道数、车道宽度、分隔设施、车道数、车道宽度、分隔设施、防撞栏杆等防撞栏杆等铁路：铁路：单线、双线、线间距；单线、双线、线间距；大跨桥满足横向刚度要求，大跨桥满足横向刚度

22、要求，B/L 1/202/4/202332桥梁工程 第二章横断面设计：横断面设计：桥桥梁宽度梁宽度依据公路工程技术依据公路工程技术标准中规定的各级标准中规定的各级公路公路行车道宽度、中行车道宽度、中间带宽度、路肩宽度间带宽度、路肩宽度确定。确定。2/4/202333桥梁工程 第二章相同桥面净宽的上承式桥和下承式桥的横截面布置。相同桥面净宽的上承式桥和下承式桥的横截面布置。由于结构布置上的需要，由于结构布置上的需要，下承式桥下承式桥承重结构的宽度承重结构的宽度B要比要比上上承式桥承式桥的大，而其建筑高度的大，而其建筑高度h却比上承式桥的为小。却比上承式桥的为小。返回2/4/202334桥梁工程

23、第二章三、平面布置三、平面布置u 对大桥、特大桥的大跨度梁一般在对大桥、特大桥的大跨度梁一般在直线直线上；上；u 当受地形限制布置在当受地形限制布置在曲线曲线上时，曲线的各项指标上时，曲线的各项指标应符合设计规范的要求。应符合设计规范的要求。u 从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线避免桥梁与河流或与桥下路线斜交斜交，但对于一般小，但对于一般小桥，为了改善路线线型，或城市桥梁受原由街道的桥，为了改善路线线型，或城市桥梁受原由街道的制约时，也允许修建斜交桥，斜度通常不宜大于制约时，也允许修建斜交桥，斜度通常不宜大于45度，在

24、通航河流上则不宜大于度，在通航河流上则不宜大于5度。度。2/4/202335桥梁工程 第二章2.3 桥梁梁设计与建与建设程序程序2/4/202336桥梁工程 第二章2/4/202337桥梁工程 第二章桥梁的规划设计桥梁的规划设计n规划设计阶段（含预可行性研究、工程可行性研究）规划设计阶段（含预可行性研究、工程可行性研究）城城市市及及公公路路桥桥梁梁根根据据交交通通流流量量及及其其增增长长率率、所所需需要要的的车车道道数数、车车道道宽宽、人人行行道道等等，再再综综合合考考虑虑社社会会效效益益、投投资资的的经经济济效效益益等进行可行性研究。等进行可行性研究。做投资估算；做投资估算；对对干干线线铁铁

25、路路、公公路路而而言言，是是线线路路决决定定桥桥梁梁，还还是是桥桥梁梁决决定定线线路？路？一一般般原原则则：中中小小桥桥服服从从线线路路走走向向，可可修修弯弯、坡坡、斜斜桥桥；而而大大桥和特大桥，先选桥位，跨河桥与河流正交，线路服从桥梁。桥和特大桥，先选桥位，跨河桥与河流正交，线路服从桥梁。n初步设计初步设计做工程概算做工程概算；n施工图设计施工图设计做工程预算做工程预算。2/4/202338桥梁工程 第二章2/4/202339桥梁工程 第二章2/4/202340桥梁工程 第二章2.4 桥梁梁设计方案的比方案的比选1、明确各种高程的要求、明确各种高程的要求2、桥梁分孔、桥梁分孔3、初拟桥型方案草图、初拟桥型方案草图4、方案初筛、方案初筛5、详细绘制桥型方案、详细绘制桥型方案6、编制估算或概算、编制估算或概算7、方案选定和文件汇总、方案选定和文件汇总方案比选的步骤：方案比选的步骤：2/4/202341桥梁工程 第二章