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1、第二章第二章 桥梁设计概述桥梁设计概述1、桥梁设计的基本原则、桥梁设计的基本原则2、桥梁平、纵、横断面设计、桥梁平、纵、横断面设计3、桥梁设计方案比选、桥梁设计方案比选4、桥梁上的作用、桥梁上的作用桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则第一节第一节 桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则桥梁的总体规划桥梁的总体规划 基本原则：基本原则：安全、适用、经济、美观和有利于环保。安全、适用、经济、美观和有利于环保。桥梁设计的基本要求桥梁设计的基本要求 （1 1）结构尺寸和构造上：）结构尺寸和构造上：在强度方面：足够的安全储备；在强度方面：足够的安全储备；在刚度方面：控制
2、变形在刚度方面：控制变形稳定性方面：保持原形状和位置的能力。稳定性方面：保持原形状和位置的能力。桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则（2 2）使用上的要求：适用耐久）使用上的要求：适用耐久 保证在保证在100100年的设计基准期内正常使用年的设计基准期内正常使用 桥面宽度满足当前以及今后规划年限内的交通流量；桥面宽度满足当前以及今后规划年限内的交通流量；利于泄洪，通航（跨河桥）或车辆和行人的通行（旱桥）；利于泄洪，通航（跨河桥）或车辆和行人的通行（旱桥）；桥梁的两端方便于车辆的进入和疏散；桥梁的两端方便于车辆的进入和疏散；考虑综合利用，方便各种管线的搭载。考虑综合利用，方便各种管线的搭载。桥梁
3、设计的基本原则桥梁设计的基本原则（3 3）经济上的要求：合理的经济）经济上的要求：合理的经济 选择造价和养护费用综合最省的桥型；选择造价和养护费用综合最省的桥型；遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则；遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则；桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距，促进该地区的经济桥位应考虑建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；对于过桥收费的桥梁应能吸引更多的车发展，产生最大的效益；对于过桥收费的桥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。辆通过，达到尽可能快回收投资的目的。（4 4）施工上的要求：技术先进）施工上的要求：技术先进 在因地制宜的
4、前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新在因地制宜的前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新 材料和新工艺。材料和新工艺。桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则（5 5）美学和景观上的要求：美观）美学和景观上的要求：美观香港昂船州大桥香港昂船州大桥“桥能满足人们到达彼岸的心理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希望，同时也是使人印象深刻的标志性建筑，并且常常成为的标志性建筑，并且常常成为审美的对象和文化遗产审美的对象和文化遗产”摘自日本伊藤学的摘自日本伊藤学的桥梁桥梁造型造型一书一书 瑞士萨尔基那山谷桥瑞士萨尔基那山谷桥（SalginatobelSalginatobel Br
5、idge Bridge）被评为被评为2020世纪最美丽的桥梁世纪最美丽的桥梁桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则和环境相协调桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则（6 6）环境保护和可持续发展）环境保护和可持续发展多方面考虑环境要求，采取多方面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，建立环必要的工程控制措施，建立环境监测保护体系，将不利影响境监测保护体系，将不利影响减至最小。减至最小。桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则二、野外勘测与调查桥梁调查环境调查施工单位调查桥梁用途桥位老桥情况地形，地质，水文建筑材料气象资料造价地方保护？桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则三、桥梁设计程序一阶段设计：二阶
6、段设计三阶段设计一阶段施工图设计初步设计施工图设计初步设计技术设计施工图设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计第二节第二节 桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计 一、桥梁的平面设计一、桥梁的平面设计确定桥位确定桥位：小桥和涵洞的位置与线型一般应符合路线的小桥和涵洞的位置与线型一般应符合路线的总走向，为满足水文、线路弯道等要求，可设计斜桥和总走向，为满足水文、线路弯道等要求，可设计斜桥和弯桥弯桥；对于公路上的特大桥、大、中桥桥位，原则上应对于公路上的特大桥、大、中桥桥位，原则上应服从路线走向，桥、路综合考虑，尽量选择在河道顺直、服从路
7、线走向，桥、路综合考虑，尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。水流稳定、地质良好的河段上。桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、变桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、变速车道设置等，均应满足相应等级线路的规定。速车道设置等，均应满足相应等级线路的规定。尽量正交。尽量正交。大、中桥大、中桥小桥小桥必须斜交时，交角不大于必须斜交时，交角不大于5度。度。不大于不大于45度度桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥面纵桥面纵坡坡 二、桥梁纵断面设计二、桥梁纵断面设计桥梁总跨径的确定桥梁总跨径的确定桥梁的分孔桥梁的分孔桥道各种
8、标高的确定桥道各种标高的确定桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计1 1、桥梁总跨径的确定桥梁总跨径的确定 原则：原则：在整个使用年限内，保证泄洪及通航，流冰；避免因过在整个使用年限内，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；避免因桥前壅水及分压缩河床引起河道和河岸的不利变迁；避免因桥前壅水及河床过度冲刷带来的不利影响。河床过度冲刷带来的不利影响。对于深埋基础，一般允许稍大一点的冲刷，使总跨径能适当减对于深埋基础，一般允许稍大一点的冲刷，使总跨径能适当减小；小；对于平原区稳定的宽滩河段，流速较小、漂流物少、主河槽较对于
9、平原区稳定的宽滩河段，流速较小、漂流物少、主河槽较大，可以对河滩的浅水流区段作较大的压缩，但必须慎重校核，大，可以对河滩的浅水流区段作较大的压缩，但必须慎重校核，压缩后的桥梁的壅水不得危及河滩路堤以及附近农田和建筑物。压缩后的桥梁的壅水不得危及河滩路堤以及附近农田和建筑物。特殊：特殊：桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计 2 2、桥梁的分孔、桥梁的分孔 原则：原则：在满足使用和技术要求的前提下，使上、下部结构的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。总造价趋于最低。(2)(2)平原区宽阔河流上的桥梁：平原区宽阔河流上的桥
10、梁：通常在主河槽部分按需要布置较大通常在主河槽部分按需要布置较大的通航孔，而在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。的通航孔，而在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。(1)(1)通航河流：通航河流：应满足桥下的通航要求。通航孔应布置在航行最方应满足桥下的通航要求。通航孔应布置在航行最方便的河域。对于变迁性河流，根据具体条件，应多设几个通航孔。便的河域。对于变迁性河流，根据具体条件，应多设几个通航孔。使用和技术要求使用和技术要求桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计(3)(3)对于对于在山区深谷上、水深流急的江河上在山区深谷上、水深流急的江河上，或需在水库
11、上修，或需在水库上修桥时，应加大跨径，甚至采用特大跨径的单孔跨越。桥时，应加大跨径，甚至采用特大跨径的单孔跨越。(4)(4)从从结构的受力特性结构的受力特性考虑，合理地确定相邻跨之间的比例。考虑，合理地确定相邻跨之间的比例。(5)(5)可以适当加大跨径避开可以适当加大跨径避开不利的地质段不利的地质段。(6)(6)上下游上下游临近桥梁临近桥梁的情况的情况桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计设计通航水位0.25m0.5m设计水位最高流冰水位3 3、桥面高程的确定桥面高程的确定 原则：原则：满足满足流水净空流水净空的要求；的要求；通航桥孔应满足通航桥孔应满足通航净空通航净空的要求；的要求；桥
12、下通车桥孔应满足桥下通车桥孔应满足建筑净空限界建筑净空限界的要求；的要求；桥的两端能够与公路或城市道路桥的两端能够与公路或城市道路顺利衔接顺利衔接。桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计通航水位BbHhl 通航净空要求通航净空要求为了保证桥下安全通航，通航孔桥跨结构下缘的标高应高出为了保证桥下安全通航，通航孔桥跨结构下缘的标高应高出自设计通航水位算起的净空高度。自设计通航水位算起的净空高度。l 流水净空要求流水净空要求 按设计水位计算桥面最低高程：按设计水位计算桥面最低高程：设计通航水位 23 f 01.0m设计水位最小桥面标高最小桥面标高=计
13、算水位计算水位+桥下净空安全值桥下净空安全值+建筑高度建筑高度最小桥面标高最小桥面标高=通航水位通航水位+通航净空高度通航净空高度+建筑高度建筑高度桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计l 跨线桥桥下的交通要求跨线桥桥下的交通要求:保证桥下通车的净空安全保证桥下通车的净空安全跨线桥：最小桥面标高=桥下路面标高+安全行驶高+建筑高度安全行驶高：对于高等级公路H5.0m；对于低等级公路H4.5m，且h4.0m桥下路面标高bBHh桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计4 4 桥面纵坡：桥面纵坡：既利于交通，美观效果好，又便于桥面排水既利于交通，美观效果好，又便于桥面排水单向或双向坡度的桥
14、梁，对于不太长的小桥，可以做成平坡桥单向或双向坡度的桥梁，对于不太长的小桥，可以做成平坡桥桥上纵坡不宜大于桥上纵坡不宜大于4%4%桥头引道纵坡不宜大于桥头引道纵坡不宜大于5%5%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均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均不得不得3%3%，并应在纵坡变更的地方按规定设置竖曲线，并应在纵坡变更的地方按规定设置竖曲线斯托尔马桥斯托尔马桥桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计CEEEEH4.0WL2S21MS11M2SL2W2SC0.25高速公路、一级公路2L2S1S4.0HEEWL1LWHEL4.0E高速公路、一级公路(分离式)
15、二、三、四级公路 高速公路、一级公路路基标准横断面1.1.桥梁宽度桥梁宽度根据根据公路工程技术标准公路工程技术标准中中规定各级公路行车道宽度、规定各级公路行车道宽度、中间带宽度、路肩宽度中间带宽度、路肩宽度三、横断面设计三、横断面设计 取决于桥面的宽度和不同桥跨结构横断面的形式。取决于桥面的宽度和不同桥跨结构横断面的形式。2.2.桥面净空桥面净空满足满足公路工程技术标准公路工程技术标准中的建筑界线规定中的建筑界线规定桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计横坡横坡桥面桥面人行道人行道双面坡双面坡 1.5
16、%3.0%单面坡单面坡 1%桥面净高：桥面净高：对于高等级（高速公路、一、二级）公路对于高等级（高速公路、一、二级）公路H5.0H5.0 对于低等级（三、四级）公路对于低等级（三、四级）公路H4.5mH4.5m3.3.桥面横坡桥面横坡桥梁设计方案比选桥梁设计方案比选第三节第三节 桥梁设计方案比选桥梁设计方案比选桥梁设计方案比选桥梁设计方案比选明确各种标高明确各种标高的要求的要求桥梁分孔和初拟桥型桥梁分孔和初拟桥型方案草图方案草图方案初筛方案初筛详绘桥型方案详绘桥型方案编制估算或编制估算或概算概算方案选定和方案选定和文件汇总文件汇总最佳的推荐最佳的推荐方案方案桥梁上的作用桥梁上的作用第四节第四节 桥梁上的作用桥梁上的作用桥梁上的作用桥梁上的作用 长期以来，我们一般习惯地称所有引起结构反应的原因长期以来，我们一般习惯地称所有引起结构反应的原因为为“荷载荷载”，这种叫法实际并不科学和确切。引起结构反，这种叫法实际并不科学和确切。引起结构反应的原因可以按其作用的性质分为截然不同的两类，一类应的原因可以按其作用的性质分为截然不同的两类，一类是施加于结构上的外力，如车辆、人群、结构自重等，它是施加
