桥梁工程：Lecture 3 桥梁的总体规划和设计要点

1、Lecture 3 桥梁的总体规划和设计要点 General planning and main design points of bridge中国的木拱桥肇始自宋。宋代张择端的清明上河图，在画面高峰处有都城汴京（现河南开封）跨汴水的一座木拱桥，名为虹桥。为了漕运，水中无桥墩，桥采用了宋明道年间（公元1032至1033年）有一守卒子发明的“贯木”架桥，即大木穿插叠架为木拱。虹桥桥跨约18.5m，拱矢约4.2m，桥面总宽9.6m，其结构模式图见图7。桥毁于金元之际，几百年来一直认为已是绝唱。 虹桥等木拱结构为中国所独创，亦与世界同类桥梁有异。彩虹桥主讲教师 彭霞Rainbow bridge Ho

2、ngqiao was an arch-shaped wood bridge, which collapsed hundreds of years ago and its beautiful form can be seen only in a famous Chinese painting from the Northern Song Dynasty period (960-1127 A. D.). It was built by a very special structural system of lap (重叠)beams, which is different from trusses

3、, arches and beams. 主讲教师 彭霞第一节 桥梁总体规划原则和基本设计资料Section 1 principal of general planning and basic design material一、桥梁总体规划原则Principal of general planning1)适用 Applicable. 2)经济 Economic 3)安全 Safe 4)美观 Beautful5)环保 Environmental主讲教师 彭霞二 桥梁设计的基本要求 Basic requirement of bridge design1）使用上的要求 Requirement of u

4、sage2）经济上的要求 Requirement of economics3）结构尺寸和构造上的要求 Requirement of structural dimension and texture 4)施工上的要求 Requirement of construction5）美观上的要求 Requirement of beauty主讲教师 彭霞桥梁美学原则 1在满足功能要求的前提下，要选用最佳的结构型式纯正、清爽、稳定。质量统一于美，美从属质量。2美，主要表现在结构选型和谐与良好的比例，并具有秩序感和韵律感。过多的重复会导致单调。3重视与环境协调。材料的选择，表面的质感，特别色彩的运用起着重要作

5、用。模型检试有助于实感判断，审视阴影效果。4美丽的桥梁应以其个性对人们产生积极的影响。美和伦理本是相通的，美的环境将直接陶冶人们的情操，大自然的美，人为环境的美，对人们身心健康是必需的主讲教师 彭霞与环境协调的桥梁主讲教师 彭霞与环境协调的桥梁 bridge harmonized with environment 主讲教师 彭霞与环境协调的桥梁bridge harmonized with environment 主讲教师 彭霞与环境协调的桥梁 bridge harmonized with environment 主讲教师 彭霞桥 梁对环境的破坏bridge destroyed environm

6、ent主讲教师 彭霞桥梁对环境的破坏bridge destroyed environment主讲教师 彭霞二 桥梁设计资料的调查 Investigation of design material1）桥梁的使用任务；, Investigate the purpose of usage (all vehicle loads and people loads)2）桥位附近的地形情况，绘制地形图； Draw topographic map3）桥位的地质情况 Ground below bridge 4）河流的水文情况 hydrological condition of river；5）建筑材料的来源及供

7、应和运输情况； Materials6）桥位附近的气象资料； weather condition7）桥位上下游有无构造物，其布置情况如何。 There is Structure over the upstream or downstream or not主讲教师 彭霞 桥梁的设计程序 Design steps of bridge 1、 可行性研究 Feasibility study 预可行性研究报告与可行性研究报告的编制 Report preparation of pre-feasibility study and feasibility study 1). 工程必要性论证 Demonstrat

8、ion of necessity of project 2). 工程可行性论证 Demonstration of necessity of project 制定桥梁标准、确定自然条件及周围环境、选择桥型方案、桥位 Making bridge standard , ensure the natural condition and surrounding environment, select the bridge type scheme and its location3.)经济可行性论证 Demonstration of economic feasibility study -计算造价及回报、

9、说明资金来源及偿还 Determine the construction cost and return , show the capital source and repayment mehtod主讲教师 彭霞 2、 初步设计 Preliminary design 1) 进一步开展水文、勘测工作 Further investigation of hydrology and survey work2) 解决桥梁总体规划问题( 桥梁纵横平面设计), 初步拟定桥梁结构的主要尺寸 3) 科研项目立项 Research project establishment 4) 施工组织设计Constructi

10、on organization design 5)概算Rough budget estimate 主讲教师 彭霞 三)施工图设计 Construction drawing design进一步深化初步设计,充分勘探、确定细部尺寸、对各部分进行详细的设计计算、绘制施工详图,编制施工组织设计和施工预算Further deepening in detail of preliminary design, sufficient exploration , determine the detail size, do the detailed calculation for each part, make t

11、he construction drawing details, compile the construction organization and determine the budget 注: note:中小桥可以简化程序 The design steps of small and medium bridge can be simplified. 国外施工设计由施工承包商进行 In foreign country , bridge is designed by contractor of construction.国内所有设计由设计单位进行In china, all bridges are

12、 designed by design units.主讲教师 彭霞 桥梁纵横平断面设计 Profile and cross and plane section design of bridge 主讲教师 彭霞 Dr. Mao Yisheng 茅以升(January 9,1896-november 12,1989) was a Chinese structural engineer, an expert on bridge construction, and a social activist in China. Biography Mao was born in Zhenjiang, Jian

13、gsu Province. He entered Jiaotong Universitys Tangshan Engineering College (now southwest Jiaotong University) and earned his bachelors degree in civil engineering in 1916. He earned his Masters degree from cornel University康乃尔大学 and earned the first Ph.D. ever granted by the Carnegie Institute of T

14、echnology (now Carnegie Mellon university 卡耐基-梅隆大学) in 1919. His doctoral treatise (博士论文)entitled Secondary Stress on Frame Construction is treasured(珍藏) at the Hunt Library of Carnegie Mellon University.Maos long and productive career included designing two of the most famous modern bridges in Chin

15、a, the near Hangzhou, and the at Wuhan. He also led the structural design of the Great Hall of People(人民大会堂) in Beijing. Famous design master主讲教师 彭霞Mao was regarded as the founder of modern bridge engineering. The Qiantangjiang Bridge designed with his guidance is the first dual-purpose road-and-rai

16、lway bridge designed and built by the Chinese themselves. He also participated in the construction of Chinas first modern bridge - Wuhan Yangtze River Bridge. During the construction of Wuhan Yangtze River Bridge, Mao Yisheng served as chairman of the Technical Advisory Committee composed of more th

17、an 20 foreign and Chinese bridge experts, and solved 14 difficult problems relating to bridge construction.He advocated popular science education, and wrote On Bridge, Chinas Arch Bridges and many other popular science articles.famous design master Dr. Mao Yisheng 茅以升主讲教师 彭霞武汉长江大桥位于武汉市汉阳龟山和武昌蛇山之间，是新

18、中国成立后在“天堑”长江上修建的第一座大桥，也是古往今来，长江上的第一座大桥，是我国第一座复线铁路、公路两用桥 (1955-1957).毛泽东“一桥飞架南北，天堑变通途 总设计师：茅以升 主讲教师 彭霞钱塘江大桥位于浙江省杭州市西湖之南，六和塔附近的钱塘江上，是我国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥，横贯钱塘南北，是连接沪杭甬、浙赣铁路的交通要道。大桥于1934年8月8日开始动工兴建，1937年9月26日建成 1937年12月23日下午1点，茅以升终于接到命令：炸桥.抗日战争胜利了，茅以升又受命组织修复大桥，1948年3月，全部修复工程结束， 主讲教师 彭霞1 Profile Desi

19、gn Of BridgeDetermination the total lengthDivision of bridge spanDetermination of bridge level Longitudinal slope over bridge and approach roadembedment depth of foundation一、桥梁纵断面设计（一）桥梁总跨径的确定（ 二）桥梁的分孔（三）桥道标高的确定 (四) 桥上和桥头引道的纵坡 (五) 基础的埋置深度主讲教师 彭霞Determination the total length（一）桥梁总跨径的确定 桥梁的总跨径一般根据水文计

20、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冲刷。在安全前提下，设计者应适当缩短桥梁的总长度，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。 Road bridge Over Yellow river in BeiZhen北镇黄河公路桥 主讲教师 彭霞（二）桥梁的分孔 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，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。最经济的分孔方式就是使上、下部结构的总造价趋于最

21、低。主讲教师 彭霞2)Division of bridge span主讲教师 彭霞（三）桥道标高的确定 对于跨河桥梁，桥道的标高应保证桥下排洪和通航的需要；对于跨线桥，则应确保桥下安全行车。因此必须根据设计洪水位、桥下通航（或通车）净空等需要，结合桥型、跨径等一起考虑，以确定合理的桥道标高。主讲教师 彭霞（3） Determination of bridge level 主讲教师 彭霞(四)桥上和桥头引道的纵坡(五)基础的埋置深度主讲教师 彭霞4) Longitudinal slope over bridge and approach road主讲教师 彭霞(5) embedment dept

22、h of foundation (五)基础的埋置深度主讲教师 彭霞(五)基础的埋置深度embedment depth of foundation 基础的埋置深度,应按下列条件确定:1建筑物的用途，有无地下设施，基础和形式和构造；2作用在地基上的荷载大小和性质；3工程地质和水文地质条件；4相邻建筑物的基础埋深；5地基土冻胀和融陷的影响 主讲教师 彭霞2、cross section design of bridge 。 主讲教师 彭霞cross section design of bridge主讲教师 彭霞3 plane design of bridgeQin-Yin Ludanshan grea

23、t bridge 主讲教师 彭霞Section 3 comparison and selection of bridge types主讲教师 彭霞津滨轻轨一跨疏港公路桥梁方案比选 摘要:对津滨轻轨跨疏港公路桥采用下承式提篮拱、斜拉桥、连续钢箱梁、连续刚构、小跨梁结合框架墩等桥式进行分析比较,最后提出最佳推荐方案。 天津市区至滨海新区快速轨道交通工程(简称“津滨轻轨”) 一期工程西起天津市河东区中山门,东至天津经济开发区第八大街。该工程一跨疏港公路桥位于天津市大无缝附近,在无暇村立交桥和疏港公路收费站之间,距无暇村高架桥桥头约450 m 。疏港公路现为一级公路,是连接天津市区和滨海新区的重要通道

24、, 路面总宽35 m , 双向6 车道,中央分隔带宽1. 2 m , 机动车道每侧宽12 m , 非机动车道每侧宽4. 5 m 。该路远期规划为双向8 车道,规划标准道路断面为:慢车道 + 快车道+ 中央分隔带+ 快车道+ 慢车道= (4 + 15 + 2 + 15 + 4) m , 道路总宽40 m , 道路红线宽为80 m 。2 桥位确定 根据津滨轻轨线路总体走向,线路在通过大无缝后需跨越疏港公路向北延伸,线路跨疏港公路处平面布置如图1 所示。根据现场既有建筑物情况,为避免拆迁新五村加油站和大量的房屋,线路在加油站前斜跨疏港公路。主讲教师 彭霞津滨轻轨一跨疏港公路桥梁方案比选为尽量减小跨疏

25、港公路桥梁的跨度,降低工程投资,应尽可能加大跨越道路的角度,以优化跨越条件。 但在该桥位处,受诸多因素控制不能展线实现改善跨越角度的要求。其控制因素主要有以下几点: (1) 为避免拆迁天津钢管公司办公区大量建筑物, 线路只能在疏港公路和该办公区之间通过; (2) 根据车站设置总体布局,需在三号路和新五村之间设置车站(大无缝车站)1 座; (3) 根据需要大无缝车站需增设安全线,车站设计为岛式站台,左右线线间距达11 m ; (4) 车站范围及附近对线路设置曲线有特殊要求。 为此,决定跨疏港公路桥位于曲线及部分直线上,曲线半径左线为550 m 、右线为650 m , 左右线线间距由4. 33 m

26、 渐变为3. 6 m , 线路与疏港公路的斜交夹角为24. 7。主讲教师 彭霞下承式钢管拱桥方案(单位:cm独塔斜拉桥方案(单位:cm)主讲教师 彭霞变截面连续钢箱梁方案(单位:cm预应力混凝土连续刚构桥方案(单位:cm)小跨梁配框架墩方案(单位:cm主讲教师 彭霞主讲教师 彭霞桥梁方案：东线靠近1605年地震震中被舍弃 隧道方案：东线位置与海口规划不符被舍弃 桥梁隧道：中、西线方案各有优势 琼州海峡跨海通道线路方案图跨海通道方案比选：东中西三条线路谁将胜出主讲教师 彭霞一、桥型方案比选桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多

27、方面比选，最终确定桥梁形式。桥梁设计原则1适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或行车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。2舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，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。3经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。4先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。主讲教师 彭霞白云黄河大桥初选三套方案 上海城建院第三方案林同琰 兰州城建设计院第一方案上海市政院 第二方案主讲教师 彭霞从月开始面向全国征集的兰州市新建白云黄河大桥设计方案，近日在兰州市城市发展投资有限公