1-3桥梁的总体设计和规划要点

1、第一篇 总论 Introduction 1 概论 2 桥梁的基本组成和分类 3 桥梁总体规划和设计要点 4 桥梁的设计荷载 3 桥梁总体规划和设计要点 3-1 桥梁总体规划原则和基本设计资料 一、设计原则和要求 v设计原则设计原则 规范规定：规范规定： 技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、美观、技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、美观、 有利于环保有利于环保 设计原则和要求 1.安全 整个桥梁结构及其各个部分构件，在制造、运输、安装的 整个过程中都应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 强度：全部构件及其连结构造的材料抗力或承载能力具有足够的 安全储备。 刚度：在荷载作用下的变形应控

2、制在容许范围之内。 稳定性：在各种外力作用下保持原来的形状和位置的能力。 耐久性：在荷载和各种自然因素作用下，结构和构件保持其物理、 化学、力学性质的能力。抗老化、抗疲劳、抗腐蚀。 设计原则和要求 2012年年8月月24日日5时时30分左右，目前我国分左右，目前我国 长江以北地区桥梁长度最长的超大型跨长江以北地区桥梁长度最长的超大型跨 江桥江桥，总投资近，总投资近19亿，亿，通车通车仅仅8个月个月的哈的哈 尔滨阳明滩大桥尔滨阳明滩大桥引桥引桥发生断裂，致使发生断裂，致使4辆辆 大货车坠桥。事故桥梁应三跨连续梁，大货车坠桥。事故桥梁应三跨连续梁， 中墩采用的是单支座设计，设计上存在中墩采用的是单

3、支座设计，设计上存在 先天不足，对偏载等极端情况考虑不够先天不足，对偏载等极端情况考虑不够 超前。超前。 2013年年7月月9日上午日上午11时许，四川省江油市时许，四川省江油市 绵江公路通口河老青莲大桥（正式名字为盘绵江公路通口河老青莲大桥（正式名字为盘 江大桥）发生垮塌，有多辆汽车和行人掉入江大桥）发生垮塌，有多辆汽车和行人掉入 河中。确认失踪车辆增至河中。确认失踪车辆增至6辆，失踪人员辆，失踪人员12 人人。该桥建成于。该桥建成于1969年，全长年，全长160余米，宽余米，宽 8米，为空腹式混凝土双曲拱桥，双向车道。米，为空腹式混凝土双曲拱桥，双向车道。 “512”地震之后，曾对该桥进行

4、了维修加地震之后，曾对该桥进行了维修加 固。固。 设计原则和要求 v据据不完全不完全统计，统计，5年内年内，全国各，全国各 地经媒体报道的大桥垮塌事故就地经媒体报道的大桥垮塌事故就 达到达到37起起。其中。其中2011年年7月份的月份的 半个月内全国各地就陆续发生三半个月内全国各地就陆续发生三 起塌桥事故。垮桥的起塌桥事故。垮桥的原因原因多样，多样， 一是地质灾害，二是超载重压，一是地质灾害，二是超载重压， 三是桥梁设计缺陷，四是偷工减三是桥梁设计缺陷，四是偷工减 料资质不全腐败工程。经济发展料资质不全腐败工程。经济发展 不能急功近利，民生建设更应科不能急功近利，民生建设更应科 学学。 设计原

5、则和要求 2.适用 满足使用（功能）上的要求，既要满足当前的需求，又要 顾及今后的发展。 基本功能： 交通运输功能：车辆、行人通行顺畅、安全、舒适。安全、舒适。 其他要求： 桥下泄洪、通航或通车。 满足农田排灌需要、支援农业生产。 考虑综合利用，如搭载其他管线。 考虑战时国防的需要。 设计原则和要求 3.经济 体现经济的合理性，在建设中进行技术经济分析，根据因 地制宜、就近取材、方便施工的原则，合理选用适当的桥 型。 建造时： 消耗最少的材料、机械和劳动力 运营时： 养护维修费用最省，经久耐用 满足快速施工的要求 缩短工期不仅能降低施工费用，而且能提早通车带来运输 上的经济效益和社会效益。 设

6、计原则和要求 4.美学和景观上的要求：美观 一座桥应具有与周围景致协调的优美外形。合理的结构布 局和轮廓是主要因素，而不是豪华的细节装饰。 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希望，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的标志性建筑，同时也是使人印象深刻的标志性建筑， 并且常常成为审美的对象和文化遗产并且常常成为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造型桥梁造型 瑞士萨尔基那山谷桥瑞士萨尔基那山谷桥 （Salginatobel BridgeSalginatobel Bridge） 被评为被评为2020世纪最美丽的桥梁世纪最美丽的桥梁

7、设计原则和要求 5.5.有利于环保：有利于环保： 可持续发展，避免破坏原有的可持续发展，避免破坏原有的 自然环境和景观，防治水土流自然环境和景观，防治水土流 失。在路线、桥梁、防护等工失。在路线、桥梁、防护等工 程设计中要综合考虑。程设计中要综合考虑。 设计原则和要求 6.6.施工方面（需在设计中预先考虑）：施工方面（需在设计中预先考虑）： 积极采用新结构、新材料、新工艺、新设备，加快施工进积极采用新结构、新材料、新工艺、新设备，加快施工进 度，保证施工质量和安全。度，保证施工质量和安全。 桥梁设计资料调查 二、桥梁设计资料调查 1.1.桥梁承担的具体任务：调查桥上的桥梁承担的具体任务：调查桥

8、上的交通信息交通信息和和交通要求交通要求。 调查桥上有无各类管线需要通过。调查桥上有无各类管线需要通过。 2.2.桥位附近的地形：包括测量桥位处的地形、地貌，并绘成桥位附近的地形：包括测量桥位处的地形、地貌，并绘成 地形图地形图。 3.3.地质资料地质资料：通过桥位处的地质勘探，编制工程地质勘探报：通过桥位处的地质勘探，编制工程地质勘探报 告，作为基础设计的重要依据。告，作为基础设计的重要依据。 4.4.河流的河流的水文情况水文情况：收集和分析：收集和分析历年的洪水资料历年的洪水资料；测量桥位；测量桥位 处河床断面和桥位附近河道处河床断面和桥位附近河道纵断面纵断面；通航河流的；通航河流的通航要

9、求通航要求。 5.5.其他资料：其他资料：建筑材料的来源建筑材料的来源、气象资料气象资料、施工单位的技术、施工单位的技术 水平和施工的机械装备情况以及其余水平和施工的机械装备情况以及其余相关资料相关资料。 桥梁总体设计 三、桥梁总体设计 v设计程序设计程序 前期工作前期工作：项目建议书、可行性研究（预可、工可）：项目建议书、可行性研究（预可、工可） 设计阶段设计阶段： 一阶段设计：一阶段设计：施工图设计施工图设计（小桥小桥） 两阶段设计：两阶段设计：初步设计初步设计（大、中桥大、中桥） 施工图设计施工图设计 三阶段设计：三阶段设计：初步设计初步设计（特大桥特大桥） 技术设计技术设计 施工图设计

10、施工图设计 桥梁总体设计 v 桥位的选择桥位的选择 特大桥、大、中桥特大桥、大、中桥的桥位原则上应的桥位原则上应服从路线总的走向服从路线总的走向， 路与桥需要路与桥需要综合考虑综合考虑。 小桥小桥的位置应完全的位置应完全服从线路走向服从线路走向。 应应尽量尽量选择在河道顺直、水流稳定、河面较窄、地质良选择在河道顺直、水流稳定、河面较窄、地质良 好、冲刷较少的河段上，避免桥梁与河流斜交。好、冲刷较少的河段上，避免桥梁与河流斜交。 桥梁总体设计 v 桥型的选择桥型的选择 桥梁桥梁结构型式结构型式的选择，必须满足安全实用、经济合理及美的选择，必须满足安全实用、经济合理及美 观观协调的原则协调的原则。

11、 影响桥型选择的因素很多，分析它们的特点，根据它们所影响桥型选择的因素很多，分析它们的特点，根据它们所 起的作用和所处的地位，可以将这些因素分为起的作用和所处的地位，可以将这些因素分为独立因素、独立因素、 主要因素和限制因素主要因素和限制因素等类别。等类别。 桥梁的桥梁的长度长度、宽度宽度和和通航孔大小通航孔大小等都是桥型选择的等都是桥型选择的独立因独立因 素素。 经济经济是桥型选择时考虑的主要因素。一切设计必须经过详是桥型选择时考虑的主要因素。一切设计必须经过详 细而周密的技术经济比较。细而周密的技术经济比较。 地质地质、地形、水文及气候条件是桥型选择的限制因素。、地形、水文及气候条件是桥型

12、选择的限制因素。地地 形条件及水文条件将影响到形条件及水文条件将影响到桥型、基础埋置深度、水中桥桥型、基础埋置深度、水中桥 墩数量等墩数量等。 3-2 桥梁纵、横断面设计和平面布置 3-2 桥梁纵、横断面设计和平面布置 一、平面设计 v确定桥位确定桥位 v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。 二、纵断面设计 桥面纵坡 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 桥道各种标高的确定桥道各种标高的确定 桥梁纵断面设计 1、桥梁总跨径的确定 原则：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；

13、避 免因桥前壅水及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；适当减小； 对于平原区稳定的宽滩河段，流速较小、漂流物少、主对于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，压缩后的桥梁的壅水不得危及河滩路堤必须慎重校核，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。以及附近农田和建筑物。 特殊：特殊： 桥梁纵断面设计 2、桥梁的分孔 原则：在满足使用和技术要求的前提下，使上、下部

14、 结构的总造价趋于最低。 (2) (2) 平原区宽阔河流上的桥梁：平原区宽阔河流上的桥梁：通常在主河槽部分按需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。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。多设几个通航孔。 使用和技术要求使用和技术要求 桥梁纵断面设计 (3) (3) 对于对于在山区深谷上在山区深谷上、水深流急的

15、江河上水深流急的江河上，或需在水库，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。上修桥时，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考虑，合理地确定相邻跨之间的比 例。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。 桥梁纵断面设计 设计通航水位 0.25m 0.5m 设计水位 最高流冰水位 3、 桥道高程的确定 原则： 满足流水净空的要求；满足流水净空的要求； 通航桥孔应满足通航净空的要求；通航桥孔应满足通航净空的要求； 桥下通车桥孔应满足建筑净空限界的要求；

16、桥下通车桥孔应满足建筑净空限界的要求； 桥的两端能够与公路或城市道路顺利衔接。桥的两端能够与公路或城市道路顺利衔接。 桥梁纵断面设计 通航水位 B b H h l 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。高出自设计通航水位算起的净空高度。 min0TH HHHh 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：min0jj HHhh 设计通航水位 2 3 f 0 1.0m 设计水位 桥梁纵断面设计 l 跨线桥桥下的交通要求跨线桥桥下的交通要

17、求: : 保证桥下通车的净空安全保证桥下通车的净空安全 C EEEE H 4.0 WL2 S2 1M S1 1M2S L2W 2S C 0.25 高速公路、一级公路 2L 2S 1S 4.0 H EE W L1 L W H E L 4.0 E 高速公路、一级公路(分离式)二、三、四级公路 H H 净空高度，高速公路和净空高度，高速公路和 一级、二级公路为一级、二级公路为5.0m5.0m， 三级、四级公路为三级、四级公路为4.5m4.5m 桥梁纵断面设计 （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梁，对于不太

18、长的小桥，可以做成平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 坡均不得坡均不得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 桥梁横断面设计 1. 1. 桥梁宽度桥梁宽度根根 据据公路工程技术标公路工程技术标 准准中规定各级公路中规定各级公路 行车道宽度、中间带行车道宽度、中间带 宽度、路肩宽度宽度、路肩宽度 三、横断面设计

19、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中的建筑界 线规定线规定 桥梁的设计与建设程序 四四、桥梁的设计与建设程序桥梁的设计与建设程序 设计阶段与建设程序关系图设计阶段与建设程序关系图 预可行性预可行性 研究报告研究报告 可行性可行性 研究报告研究报告 初步设计初步设计 技术设计技术设计 施工图施工图 设计设计 前前 期期 工工 程程 三三 阶阶 段段 设设 计计 项目项目 建议书建议书 可行性可行性 研究报告研究报告 主管省（市）计划部门审批主管省（

20、市）计划部门审批 投资在限额以上时投资在限额以上时 由国家发展计划委员会审批由国家发展计划委员会审批 主管省（市）计划部门审批主管省（市）计划部门审批 投资在限额以上时投资在限额以上时 由国家发展计划委员会审批由国家发展计划委员会审批 工程立项工程立项 设计设计 任务书任务书 招投标及招投标及 施工准备施工准备 建建 设设 单单 位位 审审 批批 招标文件招标文件 开工报告开工报告 建建 设设 单单 位位 审审 批批 设计阶段设计阶段 建设程序建设程序 施施 工工 阶阶 段段 桥梁的设计与建设程序 一、“预可”阶段 “预可”阶段着重研究建桥的必要性以及宏观经济上 的合理性，编制预可行性研究报告

21、。 二、“工可”阶段 “工可”阶段的主要工作目标是解决建设项目的上报 立项问题，编制可行性研究报告。 1.工程可行性论证制定桥梁标准、自然条件及周围 环境、桥式方案、桥位 2.经济可行性论证造价及回报、资金来源及偿还 三、初步设计：确定桥梁的设计方案 1.进一步开展水文、勘测工作 2.桥梁方案比选 3.科研项目立项 4.施工组织设计 5.概算 桥梁的设计与建设程序 四、技术设计 进一步深化初步设计：充 分勘探、确定细部尺寸、截 面配筋、确定施工方法、调 整概算 （技术上复杂的特大桥、互 通式立交、或新型桥梁结构） 五、施工设计 编制施工图、编制工程预算 塔顶塔顶 1:11:1模型试验模型试验

22、桥梁设计的方案比较 3-3 桥梁设计的方案比较 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 最佳的推最佳的推 荐方案荐方案 桥梁设计的方案比较 洞庭湖大桥桥型方案比较图洞庭湖大桥桥型方案比较图 1617181920212223242526 50m现浇连续梁 0123456789 50m顶推连续梁 101112131415 122.150 21.00 -17.00 122.150 26.00 -20.00 105000310000140003000014000105000 188000