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桥梁设计概念知识讲座第2讲 桥梁总体 周口鑫通公路设计院2011年2月 总体原则 安全 适用 经济 美观 桥梁总体设计 总体设计原则 安全 整个桥梁结构及其各个部分构件在制造 运输 安装和使用过程中应具有足够的强度 刚度 稳定性和耐久性 科学设计将桥梁的安全隐患降低到最小 强度 具有足够的安全储备 总体设计原则 刚度 桥梁在荷载的作用下变形不超过容许值 桥梁不会引起剧烈振动 总体设计原则 三门峡黄河大桥跨径160m 运营7年后跨中下沉22cm 黄石长江大桥跨径245m 建成1年后跨中下沉32cm 虎门大桥西航道桥跨径270m 2002年检测下沉22cm 稳定性 桥梁在各种外力的作用下 具有保持原来形状和位置的能力 如重力式桥台的倾覆与滑移 总体设计原则 耐久性 桥梁抵抗大气环境 气候 化学侵蚀 的能力 尽可能的满足其设计使用年限 总体设计原则 适用 行车道和人行道应能满足车辆和人群的安全畅通 满足交通量增长的发展要求 既满足运输的要求 又能满足泄洪和农田排灌的要求 在通航的河道上 应满足航运的要求 满足功能的要求 总体设计原则 经济 主要指桥梁经济上的合理性 这就要求桥梁设计要因地制宜 就地取材 方案合理 桥梁结构便于制造和架设 经济还应照顾桥梁在运营期间的养护和维修问题 桥梁总体设计 美观 主要指与周围环境的协调和具有优美的外形 合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素 桥梁总体设计 南宁大桥位于广西南宁市东南郊 跨越邕江 北岸是青秀山风景区 南岸是蟠龙新区 考虑到与周围环境的协调统一 设计上对美学的要求很高 因此在总体造型上 南宁大桥以柔和的曲线作为基本元素 主拱肋和主梁均采用曲线形式 高等级桥梁 大型 特大型桥梁采用两阶段设计 即初步设计和施工图设计 低等级桥梁 大中小型桥梁采用一阶段设计 施工图设计 桥梁的设计程序 设计资料调查是进行桥梁设计的依据 设计资料的调查的主要内容包括 一 调查桥梁的使用任务 调查桥上的交通种类和行车 行人的往来密度 调查桥上是否有各类管线通过 如电力 电话线 水管 煤气 暖气管道等 二 测量桥位附近的地形 绘制桥位地形图 三 探测桥位的地质情况 包括土壤的分层标高 物理力学性能 地下水位及不良地质等 设计资料调查 外业调查 四 调查和测量河流的水文 包括河床及两岸的冲刷和淤积 河道的自然变迁 历史洪水位等水文资料 五 调查当地建筑材料来源及供应 运输情况 六 调查了解当地施工技术水平 施工机械装备情况 七 调查和收集有关气象资料 包括气温 雨量及风速等情况 八 调查新建桥位上 下游有无老桥及水利设施 老桥的桥型布置及使用情况等 设计资料调查 外业调查 桥梁及其引道的平 纵 横技术指标应与路线总体布设相协调 桥梁平纵横断面设计 桥梁平纵横断面设计 平面布置一般来说 高速公路及一 二级公路上的桥梁一般应服从路线布设的规定 三 四级公路有可能先布好桥位 然后路线与桥梁顺接 如必须服从路线时 各项指标应服从路线各项指标 桥梁尽可能的采用正交设计 如必须采用斜交设计时 斜度一般不大于45 通航河流上不宜大于5 桥墩沿水流方向的轴线与通航水位主流方向的交角 桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径 桥梁的分孔 桥面标高 桥梁的基础埋深及桥头引道的纵坡等 纵断面设计 桥梁总跨径的确定和桥梁的分孔是一个相当复杂的问题 应根据桥梁的总体设计原则 通过多方面的比较 才能作出较完美的设计方案 纵断面设计 对一般跨河桥梁 总跨径可参照水文计算确定 对不受水文控制的山区桥梁 总跨径主要考虑桥台的稳定 对于流速较大的山区河流或地基处于非坚硬岩石的浅基础桥梁 总跨径应尽可能的大一点 避免压缩河床 对于流速较小的深基础 桩基础 桥梁 可适当缩短桥梁长度 以节约总投资 对于平原区的宽坦河流 桥梁总长度应考虑河床淤积以及壅水对附近农田和建筑的危害 尽量避免压缩河床 纵断面设计 桥梁分孔 对于通航的河流 分孔首先应考虑桥梁通航的要求 对于动荡变迁性河流 应多布设几个通航孔 对于山区深谷或水深湍急的江河 为减少中间墩 方便施工 分孔应加大单孔跨径 对于地质不良 如溶洞 煤矿采空区 岩石破碎带等 和桥下有跨线工程 桥梁分孔应考虑跨越 对大桥施工而言 基础工程往往对工期起控制作用 从缩短工期出发 应减少基础数量而修建较大跨径的桥梁 从施工上考虑 应尽量采用相等跨径的标准跨径 纵断面设计 桥梁分孔时还应从多孔之间的比例关系 施工技术能力 便于毁坏时抢修 经济 美观和展现综合国力等多方面考虑 纵断面设计 一般来说 20m宽以下的沟渠 河流 道路等一般一次跨越 桥墩较低的中小桥 经济跨径在16m 25m 简支梁为主 桥墩较低的大中桥 经济跨径在20m 30m 简支 先简支后连续皆可 桥墩较高的大中桥 经济跨径在30m 50m 以30m 40m先简支后连续为主 桥面标高 桥面标高的确定除同桥梁总跨径和跨径大小等综合考虑外 还应考虑一下几个问题 1 桥下应保证有足够的流水净高 无铰拱拱脚允许被设计水位淹没 但淹没深度一般不超过拱圈矢高f0的2 3 拱顶底面应高出设计水位1 0m 纵断面设计 2 桥下应保证有足够的通航净空 3 立体交叉跨线桥桥下净空应保证桥下车辆的净空高度 桥梁基础埋深 纵断面设计 桥头引道 桥台高度宜控制在10m以下 桥上纵坡不宜大于4 桥头引道不宜大于5 位于市镇混合交通繁忙处 桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3 桥头两端引道线形应与桥上线形相配合 纵断面设计 桥梁横断面设计主要是指确定桥面的宽度和桥跨结构的横截面布置 高速公路 一级公路桥梁一般宜分双幅分离式桥梁设计 二 三 四公路桥梁一般采用单幅整体式设计 桥面宽度主要取决与行车和行人的需要 确定行车道宽度和人行道宽度 桥跨结构的横截面布置主要是主梁的断面型式以及主梁根数与主梁间距 横断面设计 桥面横坡的调整方法 1 在桥面铺装上铺筑三角垫层 缺点增加桥梁自重 施工不方便控制 2 墩台帽顶面水平调整垫块高度 主梁形成台阶式横坡 缺点垫石高度不一致 施工不方便控制 3 墩台帽顶面斜置主梁呈台阶式形成横坡 4 墩台帽顶面斜置主梁顶面制作为斜坡式 缺点主梁构造复杂 制作麻烦 横断面设计 1 在桥面铺装上铺筑三角垫层 缺点增加桥梁