橋梁工程的設計與規(guī)劃

橋梁工程的設計與規(guī)劃第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、橋梁工程的科學依據(jù)三、橋梁設計的基本資料第一節(jié)橋梁設計原則和科學依據(jù)一、橋梁設計原則主要內(nèi)容：返回第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.結(jié)構(gòu)都是用當時的建筑材料建成的，具有特定的形式和構(gòu)造，能滿足一定的功能，具有一定的安全性。一、橋梁設計原則橋梁結(jié)構(gòu)是土木工程結(jié)構(gòu)的一種，它具備土木工程的基本屬性：2.結(jié)構(gòu)的功能對社會的穩(wěn)定、有效運行具有很大的作用，結(jié)構(gòu)的建設必須是當時社會的財力物力所能承受的。3.結(jié)構(gòu)的功能不同、構(gòu)造各異、形體龐大，其設計施工需因時因地而異。4.結(jié)構(gòu)的功能與人類的活動密切相關(guān)，故其使用壽命與美觀性必須給予足夠重視。返回返回下頁目錄第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3.經(jīng)濟1.適用2.安全4.美觀總之,橋梁工程的設計應該遵循四個基本原則：安全、適用、經(jīng)濟、美觀。目錄返回5.技術(shù)先進6.環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）橋面寬度能滿足當前及今后規(guī)劃年限內(nèi)的交通流量。（2）橋梁結(jié)構(gòu)在通過設計荷載時不出現(xiàn)過大的變形。（3）橋跨結(jié)構(gòu)的下面有利于泄洪通航或車輛和行人的通行。（4）橋梁的兩端方便車輛的進入和疏散，不致交通堵塞。（5）考慮綜合利用，方便各種管線的鋪設搭接。1.適用目錄返回第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.安全（1）橋梁結(jié)構(gòu)在強度、穩(wěn)定和耐久性等方面有足夠的安全儲備。（2）防撞欄桿應具有足夠的高度和強度，人與車輛之間應做好防護欄。（3）交通繁忙的橋梁應做好照明設施并有明確的交通標志。引橋坡度不宜太大。（4）對河床變遷的河道應設計好導流設施，防止橋梁基礎(chǔ)沖刷。對通航橋應做好防撞構(gòu)筑物。（5）對地震區(qū)的橋梁采取抗震措施。對于大跨柔性橋梁，應考慮風振效應；對于車速較高的鐵路橋梁還應考慮車輛耦合振動問題。目錄返回第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3.經(jīng)濟（1）橋梁的設計應遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原則。（2）橋梁的造價應考慮養(yǎng)護維修的費用。（3）橋位的選擇應是地質(zhì)、水文、條件好，并使橋長較短。（4）橋位的選擇應考慮縮短河道兩岸的運距，以發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益。目錄返回第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月在適用、安全和經(jīng)濟的前提下盡量做到美觀并與周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)。建筑藝術(shù)的基本原則在橋梁工程中的應用，主要有以下方面：1.橋梁與周圍環(huán)境融合，成為自然整體中的一個協(xié)調(diào)部分。2.橋梁本身的造型須比例適當，勻稱和諧。4.橋梁建筑處理應當表現(xiàn)清新雅潔的風格。3.橋梁造型應當注意結(jié)構(gòu)簡單，力線明快，線條流暢。4.美觀目錄返回第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月5.技術(shù)先進橋梁設計和建造應盡可能采用先進成熟的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新設備、新材料、新工藝。目錄返回第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月橋梁設計應考慮環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展。6.環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展目錄返回第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)學力學電算技術(shù)工程材料工程地質(zhì)水力學水文學混凝土結(jié)構(gòu)工程鋼結(jié)構(gòu)工程基礎(chǔ)工程鐵路、公路工程二、橋梁工程的科學依據(jù)目錄返回第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1、具體任務2、橋位選擇3、地形圖4、橋位地質(zhì)5、水文情況三、橋梁設計的基本資料目錄返回第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、橋梁縱斷面設計二、橋梁橫斷面設計

三、橋梁平面設計第二節(jié)橋梁縱斷面、橫斷面和平面設計主要內(nèi)容：返回第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、橋梁縱斷面設計目錄返回縱斷面設計包括：（3）橋道標高的確定（1）確定橋梁總跨徑（2）橋梁的分孔（4）縱坡第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）確定橋梁總跨徑橋梁總長的確定一般依據(jù)水文計算。橋梁墩臺和橋頭路堤會侵入并壓縮河床，使橋下的過水斷面減小，水流流速加大，引起河床沖刷，故橋梁總長必須保證橋下有足夠的排洪面積，以減小或避免橋梁基礎(chǔ)受到過大沖刷；但也不能因為沖刷過度增加橋梁總長，導致工程投資增大。在確定橋梁總長時，既要依據(jù)計算結(jié)果，也要結(jié)合基礎(chǔ)類型、埋置深度等因素來考慮目錄返回第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月橋梁分孔是一個非常復雜的問題，各種條件和要求互相矛盾。需經(jīng)過反復比較來確定。一般應注意以下問題。1.采用經(jīng)濟跨徑。2.在通航河流，當通航凈寬大于經(jīng)濟跨徑時通常將通航橋孔的跨徑按通航凈寬來確定，其余孔徑可采用經(jīng)濟跨徑。但對變遷性河流，考慮航道可能發(fā)生變化，可多設幾個通航孔。（2）橋梁的分孔目錄返回第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月橋梁孔徑布置的影響因素很多，主要與經(jīng)濟、技術(shù)、結(jié)構(gòu)體系、橋式、地形、通航要求、水文等有關(guān)。對具體的橋梁設計應詳細分析反復比較，才能確定出最理想的方案。一般由水文計算確定?？偪鐝奖仨毐ＷC橋下有足夠的排洪空間，使河床不致產(chǎn)生過大的沖刷，同時也得考慮壅水對河堤及附近農(nóng)田和建筑物可產(chǎn)生的危害。橋梁孔徑布置應注意的問題:目錄返回第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄返回（3）橋道標高的確定

1）總前提：保證排洪、通航和橋下行車安全及橋梁自身安全2）有關(guān)的具體規(guī)定：對于非通航河流，梁底一般應高出設計洪水位不小于0.5m，高出最高流冰水位不小于0.75m；支座底面高出設計洪水位不小于0.25m，高出最高流冰水位不小于0.5m。對于無鉸拱橋，拱腳允許被設計洪水位淹沒，但一般不超過拱圈矢高的2/3，拱頂?shù)酌嬷猎O計洪水位的凈高不小于1.0m。對于有漂流物或易淤積的河床，橋下凈空應分別視情況適當加高。通航凈空頂部第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）縱坡——縱斷面線形

大中橋梁：引道i5%i4%i4%城鎮(zhèn)橋上及引道i3%

引道i5%將橋梁縱斷面設計成單向或雙向坡度，有利于交通、美觀，又便于排水。一般的：

小橋：平坡第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、橋梁橫斷面設計橋梁橫斷面設計包括：橋面凈空、橋面寬度、行車道寬度、機動車道設計和人行道、自行車道設計等。目錄返回排水要求：橋面橫坡1.5％～3％；人行道應向行車道傾斜1％。人行道寬0.75或1.0m，大于1.0m時，可按0.5m的倍數(shù)增加。且人行道宜高出行車道0.25～0.35m。橋梁寬度取決于橋上交通要求，《標準》規(guī)定了各公路橋橋面行車道凈寬標準。設計速度（km/h）1201008060403020車道寬度（m）3.753.753.753.503.503.253.00（單車道為3.50m）

車道寬度第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄返回三、平面布置——確定路、橋、水流的關(guān)系

原則：平順、車輛平穩(wěn)通過（1）確定橋位（2）大、中橋梁的線形一般為直線。（3）由經(jīng)濟和施工而言，避免斜交，否則，α≤45o，通航河流α≤5o。

水流向行車向第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)橋梁設計與建設程序一、基本程序二、可行性研究三、初步設計四、技術(shù)設計五、施工設計返回主要內(nèi)容：第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、基本程序大型橋梁的設計工作可分為前期工作及設計兩個階段。前期工作包括編制預可行性研究報告和可行性研究報告，設計階段按“三階段設計”進行，即初步設計、技術(shù)設計與施工設計。

對常規(guī)橋梁，通常采用兩階段設計，即初步設計和施工設計。詳細的設計與建設過程見下圖所示。返回返回下頁目錄第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月前期工作可行性研究報告預可行性研究報告初步設計技術(shù)設計施工設計項目建議書主管計劃部門審批建設單位審批招標文件開工報告工程立項設計任務書招標投標及施工準備施工階段三階段設計主管計劃部門審批主管計劃部門審批圖2-5設計與建設過程圖返回返回下頁目錄第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.工程必要性論證2.工程可行性論證——制定橋梁標準、自然條件及周圍環(huán)境、橋位選擇3.經(jīng)濟可行性論證——造價及回報、資金來源及償還前期工作——預可行性研究報告與可行性研究報告的編制返回下頁第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、可行性研究橋梁建設的前期工作包括預可行性研究報告和可行性研究報告。兩者應包括的內(nèi)容及目的是基本一致的，只是研究的深度不同。預可行性研究報告是在工程可行的基礎(chǔ)上，著重研究工程必要性和經(jīng)濟合理性；可行性研究報告是在預可行性研究報告審批后，著重研究工程上的可行性及投資上的可行性。

前期工作的重點在于論證建橋的必要性和可行性，并確定建橋的地點、規(guī)模、標準、投資控制等一系列宏觀和重大的問題。為科學地進行決策提供依據(jù)，避免盲目性及其帶來的不良后果。下頁返回目錄第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月橋梁建設的可行性論證包括工程可行性和經(jīng)濟可行性。工程可行性——確定橋梁設計標準、橋位、橋式等技術(shù)問題。經(jīng)濟可行性——確定工程投資、資金籌措及償還等問題。返回返回下頁目錄第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1、橋梁標準的制定2、橋位的選擇3、自然條件及周圍環(huán)境問題工程可行性研究中需要注意的問題：返回目錄第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月返回返回目錄1、造價及回報問題2、資金來源問題經(jīng)濟可行性研究中需要注意的問題：第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月三、初步設計1、初步設計的目的2、初步設計的內(nèi)容返回返回目錄第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）說明本橋梁工程的特點和要求（2）提出若干可行的比較方案（3）推薦準備采用的較好的方案（4）估算實現(xiàn)推薦方案所需的費用、工期、技術(shù)措施等目的1、初步設計的目的返回返回目錄第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2、初步設計的內(nèi)容（1）設計任務的來源和要求（2）橋址自然條件的基本資料（3）技術(shù)條件的選定（4）橋位方案的比選，上、下部結(jié)構(gòu)方案的研究比較和確定。（5）推薦方案及其理由（6）推薦方案的指導性施工組織如：施工方法、進度安排、場地布置、主要機具、材料和勞動力配置等。（7）工程概預算返回下頁目錄第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月初步設計的重點是在橋式方案和結(jié)構(gòu)總體構(gòu)思方面。各方案均要求提供橋式布置圖，標明橋跨布置高程布置上下部結(jié)構(gòu)形式及工程數(shù)量。對推薦方案，要求提供上下部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置圖，以及一些主要的及特殊部位的細節(jié)處理圖。各類結(jié)構(gòu)都要經(jīng)過驗算并提出可行的施工方案。在確定橋式方案時，需要對橋梁平面、立面和斷面的具體布置以及它們之間的關(guān)系進行反復比較研究和調(diào)整返回返回下頁第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月四、技術(shù)設計對常規(guī)橋梁，一般不需要進行技術(shù)設計而直接進行施工設計；對新型、復雜、重要、大型的橋梁結(jié)構(gòu)，需要對初步設計進行細化，以便發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，進一步優(yōu)化設計。主要設計內(nèi)容：選定的橋式方案中的各個結(jié)構(gòu)的總體的、細部的技術(shù)問題作進一步研究解決，對結(jié)構(gòu)各部分的設計提出詳盡的設計圖紙（包括：結(jié)構(gòu)斷面、配筋、構(gòu)造細節(jié)處理、材料清單、工程量等）。返回返回目錄第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月五、施工設計設計內(nèi)容：詳細的結(jié)構(gòu)設計計算，繪制施工詳圖，根據(jù)施工設計資料編制施工組織設計和工程概預算。返回返回目錄第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)橋梁設計方案比選與橋梁美學設計方案比選考慮的問題：經(jīng)濟適用美觀步驟：明確各種標高等具體要求橋梁分孔和初擬橋梁方案草圖方案初篩詳繪橋型方案編制估算或概算方案選定或文件匯總第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月橋梁美學原則

1.在滿足功能要求的前提下，要選用最佳的結(jié)構(gòu)型式——純正、清爽、穩(wěn)定。質(zhì)量統(tǒng)一于美，美從屬質(zhì)量。

2.美，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)選型和諧與良好的比例，并具有秩序感和韻律感。過多的重復會導致單調(diào)。第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.重視與環(huán)境協(xié)調(diào)。材料的選擇，表面的質(zhì)感，特別色彩的運用起著重要作用。模型檢試有助于實感判斷，審視陰影效果。

4.美麗的橋梁應以其個性對人們產(chǎn)生積極的影響。美和倫理本是相通的，美的環(huán)境將直接陶冶人們的情操，大自然的美，人為環(huán)境的美，對人們身心健康是必需的。第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

與環(huán)境協(xié)調(diào)的橋梁