桥梁规划设计课件

1、2021-10-17桥梁规划设计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2021-10-17桥梁规划设计22.1 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)

2、 3 3 经济性经济性 (E (Economy)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)2021-10-17桥梁规划设计31 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。

3、(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

4、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。2021-10-17桥梁规划设计4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

5、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。通过两年时间的施工，于通过两年时间的施工，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（板式钢梁），导致在中等风速理（板式钢梁），导致在中等风速(19m/s)(19m/s)下结构就发生破坏。幸

6、好在桥下结构就发生破坏。幸好在桥梁破坏之前封闭了交通。据说，在出事当天，一位记者把车停在桥上，并梁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。当地的报纸以简洁的标题对这场事故作了报道，简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。新桥总长较旧桥长梁改为桁架式。新桥总长较旧桥长12

7、m12m，于，于19501950年年1010月月1414日建成通车。该日建成通车。该桥破坏时，当地桥破坏时，当地TacomaTacoma报社的编辑报社的编辑Leonard CostsworthLeonard Costsworth恰好路过，并用恰好路过，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。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。 2021-10-17桥梁规划设计5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2021-10-17桥梁规划设计6新新Tacoma桥桥2021

8、-10-17桥梁规划设计7 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(立立交桥交桥)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

9、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。2021-10-17桥梁规划设计83 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

10、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。2021-10-17桥梁规划设计94 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

11、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。2021-10-17桥梁规划设计105 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

12、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，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。2021-10-17桥梁规划设计112021-10-17桥梁规划设计122021-10-17桥梁规划设计136 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

13、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。 2021-10-17桥梁规划设计142021-10-17桥梁规划设计152.2 桥梁设计内容桥梁设计内容2021-10-17桥梁规划设计162021-10-17桥梁规划设计17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

14、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。2021-10-17桥梁规划设计18桥梁规划设计包括桥梁规划设计包括桥梁纵断面设计，横断面设计和平面布置。桥梁纵断面设计，横断面设计和

15、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、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。 2021-10-17桥梁规划设计19（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，

16、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面分析后加以确定。 2021-10-17桥梁规划设计20（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

17、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。 2021-10-17桥梁规划设计21桥梁的分孔桥梁的分孔2021-10-17桥梁规划设计22（三）桥道标高的确定（三）桥道标高的确定2021-10-17桥梁规划设计23（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

18、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。2021-10-17桥梁规划设计241 1、公路：、公路：按按公路桥规公路桥规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。 2021-10-17桥梁规划设计252021-10-17桥梁规划设计262 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

19、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。2021-10-17桥梁规划设计272021-10-17桥梁规划设计28 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。2021-10-17桥梁规划设计29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

20、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。 2021-10-17桥梁规划设计30（五）（五） 桥梁纵坡布置桥梁纵坡布置纵断面线形纵断面线形2021-10-17桥梁规划设计31二、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

21、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程技术标准公路工程技术标准第第6.0.46.0.4条。桥上人行道条。桥上人行道和自行车道的设置，应根据实际需要而定。人和自行车道的设置，应根据实际需要而定。人行道的宽度行道的宽度0.75m0.75m或或1m1m，一条自行车道的宽度为，一条自行车道的宽度为一米，当单独设置自行车道时，一般不应少于一米，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。两条自行车道的宽度。2021-10-17桥梁规划设计32 桥梁横断面设计桥梁横断面设计公路：

22、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要求，B/L 1/202021-10-17桥梁规划设计33横断面设计：横断面设计：桥梁宽度桥梁宽度依据依据公路工程技公路工程技术标准术标准中规定的中规定的各级公路各级公路行车道宽行车道宽度、中间带宽度、度、中间带宽度、路肩宽度路肩宽度确定。确定。2021-10-17桥梁规划设计34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

23、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。2021-10-17桥梁规划设计35三、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