桥梁设计程序和一般原则55

桥梁工程BridgeEngineering主讲：魏魏召兰(2012-2013学年第二二学期)四川农业大大学城乡建建设学院第二章桥桥梁设设计程序和和一般原则则第一节桥桥梁设计计程序第二节桥桥梁设计计的一般原原则第三节桥桥梁体系系、造型与与美学第一节桥桥梁设计计程序前期工作初步设计技术设计施工设计→→内容时间对常规桥梁梁，不需要要桥梁规划基本程序一前期工工作预可行性研研究：在工程可行行的基础上上，着重研研究建设上上的必要性性和经济上上的合理性性。可行性研究究：在预可行性性研究报告告审批后，，在必要性性和合理性性得到确认认的基础上上，着重研研究工程上上和投资上上的可行性性预可行性研研究报告与与可行性研研究报告的主要内容容工程必要性性论证：是否需要建建桥？工程可行性性论证：制定桥梁标标准问题自然条件及及周围环境境问题桥式方案问问题桥位问题经济可行性性论证：造价及回报报问题资金来源及及偿还问题题二初步设设计进一步开展展水文、勘勘测工作桥式方案比比选科研项目施工组织设设计概算三技术设设计对选定的桥桥式方案中中的各个结结构总体的的细部的技技术问题作作进一步研研究解决—进一步深化化初步设计计对结构各部部分的设计计提出详尽尽的设计图图纸，包括括结构断面面、配筋、、细节处理理、材料清清单及工程程量调整概算（（修正概算算）四施工设设计绘制施工详详图编制工程预预算第二节桥桥梁设计计的一般原原则一野外勘勘测与调查查研究工作作桥梁的任务务——确定桥梁的的规模选择桥位——确定路桥的的关系等测量地形——测绘地形图图钻探桥位——工程地质报报告水文调查——确定桥梁跨跨径和净空空风速、风向向及桥址附附近地震资资料其它情况——材料、电力力、施工道道路等二桥梁纵纵、横断面面设计与平平面布置桥梁纵断面面设计总跨径一般桥梁：：水文计算算要求：排洪洪面积足够够，冲刷小小，缩短总总长度浅基础：总总跨大，路路堤不压河河床深基础：允允许较大冲冲刷，总跨跨小桥梁分孔跨径越大，，孔数越少少，上部结结构造价高高，墩台造造价低低。最经经济的分孔孔，使上下下部结构的的总造价最最低。通航河流：：满足通航航要求平原区：主主槽布置跨跨径大的通通航孔山区深谷：：加大跨径径，可采用用特大单孔孔跨越，减减少中间桥桥墩。不利地质段段：移桥基基，加跨径径洪水造成的的桥梁事故故←陇海线灞河河铁路桥，，2002年6月9日←葡萄牙某公公路桥，2001年3月4日，约70人落水失踪踪钢筋砼三跨跨连续梁：：中跨/边跨=1.00/0.80五跨连续梁梁:1.00/0.90/0.65多孔跨径的的比例多孔桥梁：：奇数跨（结结构对称））基础工程：：在大桥施工工中起控制制作用，应应减少基础础数量，加加大跨径。。美观要求：：整体规划桥桥梁分孔时时应考虑桥下净空——满足通航要要求及洪水水位纵坡——公路、铁路路小桥通常做做成平坡桥桥。大、中中桥梁为了了利于桥面面排水和降低引道道路堤高度度，往往设设置从中间间向两端倾倾斜的双向纵坡。。桥面净空与与建筑限界界桥面净高H车道数与行行车道宽度度W桥面宽度（（曲线加宽宽）机动车道布布置（方向向和层次））人行道与自自行车道布布置横坡设置（整体式））公路桥梁建建筑限界桥梁横断面面设计铁路桥梁建建筑限界为适应高速速铁路的行行车要求，，相应的建建筑限界尺尺寸有所调调整（单线线宽度有所所减小，而而高度和线线间距有所所增加）公路等级、、设计速度度、车道宽宽度及路肩肩、路缘宽宽度公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路设计速度1201008010080608060403020车道宽度3.753.753.753.753.753.503.503.503.503.503.00左路肩宽L11.251.000.751.000.750.75右路肩宽L23.50(3.00)3.00(2.50)2.50(1.50)3.00(2.50)2.50(1.50)2.50(1.50)1.50(0.75)0.75(0.25)分隔带宽M23.00(2.00)2.002.00(1.00)2.002.00(1.00)2.00(1.00)2.00(1.00)2.00(1.00)中间带宽M14.50(3.50)3.50(3.00)3.00(2.00)3.50(3.00)3.00(2.00)3.00(2.00)3.00(2.00)3.00(2.00)左路缘带宽S10.750.75(0.50)0.500.75(0.50)0.500.500.500.50一般，大、、中桥梁的的平面线型型为直线。。当地形限限制时，可可把桥梁设设置在曲线线上（直梁梁布置成折折线状）或或直接建造造曲线桥（结构本身身呈曲线状状）。桥上上宜避免采采用反向曲曲线。在某些情况况下（如对对城市桥梁梁）也允许许修建公路路斜桥，其斜度一一般不大于于45，在通航河河流上不宜宜大于5。桥梁平面布布置安全实用经济美观三桥梁设设计基本原原则安全要求桥梁的安全全既包括桥桥上车辆、行人人的安全，也也包括桥梁结构本身的安全。结构在使使用年限（（设计基准准期：100年）以内，，在各种自自然情况和和荷载作用用下，能具具有足够的的承载能力力，能保持持适当的安安全度，是是对每一座座桥梁的基基本要求。。适用要求桥梁的适用要求包括：能保保证行车的通畅、舒舒适和安全全；桥梁运量既能满足当当前需要，，也可适当当照顾今后后发展；对对跨越线路路或河流的的桥梁，要要求不妨碍碍桥下交通或或通航；靠近城市市、村镇等等的桥梁，，还当综合合考虑桥头头和引桥地地区的环境和发展展；在使用年年限内，桥桥梁一般只只需常规养护维维修就可保证日日常使用。。经济要求在安全、适适用的前提提下，经济济是衡量技技术水平和和作出方案案选择的主主要因素。。桥梁设计计应体现出出经济特性。对于重大大的桥梁工工程，必须须进行多方方案的比较较，详细研研究技术上上的可行性和先进性以及经济上上的合理性。这样，才才能对桥梁梁的建造消消耗、施工工、技术发发展和今后后使用等因因素进行统统筹考虑，，得出合理理的经济结结论。美观要求在安全、适适用和经济济的前提下下，尽可能能使桥梁具具有优美的的外形，并并与周围的的环境相协协调，这就就是对桥梁梁美观的基基本要求。。合理的轮轮廓造型和和布局、正正确表达力力的传递、、以及结构构风格和色色彩与周围围环境的和和谐一致，，是体现美美观的主要要因素。在在城市和游游览地区，，可适当考考虑桥梁建建筑的艺术术处理，但但不应当追追求浮华和和繁琐的细细部装饰。。第三节桥桥梁体系系、造型与与美学一桥梁体体系梁式桥——主梁受弯拱桥——主拱受压刚架桥——构件受弯压压缆索承重——缆索受拉组合体系——几种受力的的组合美学－建筑筑美学－桥桥梁建筑美美学美学－研究人对对现实的审审美关系的的科学，研研究艺术中中的哲学问问题，研究究艺术领域域里的一般般规律基础美学（（哲学美学学、心理学学美学和社社会学美学学）实用美学（（装饰美学学、技术美美学和社会会美学）历史美学建筑美学－建立在建建筑学和美美学的基础础上，研究究建筑领域域里的美和和审美问题题的一门新新兴学科。。艺术美学学和建筑学学的重要分分支。桥梁建筑美美学－以桥梁为研研究对象的的建筑美学学桥梁的结构构特征和社社会特征－决定了桥桥梁在社会会生活中的的重要地位位，激发出出大众关注注和欣赏桥桥梁造型的的热情跨越障碍并并承受交通通荷载开放性（不不封闭）公共性（人人人可用））沟通能力桥梁的双重重功能－使用与观观赏重要性－结构的造造型和美学学处理时常常会对桥梁梁建筑的成成败起到关关键的作用用。因此，，桥梁工作作者十分有有必要了解解和掌握桥桥梁建筑艺艺术的基本本原则和美美学观点二桥梁造造型与美学学桥梁建筑美美学的基本本原则建筑艺术的的基本原则则在桥梁工工程中的应应用，可大大致归纳为为以下几点点：1、桥梁须与周周围环境融融合，成为自然然整体中的的一个协调调部分。在在这方面，，材料的选选择、表面面的质感以以及色彩的的运用起着着重要作用用。协调中中也包含着着对比。2、桥梁本身身的造型须须有恰当的比例例。另外，也也须注意结结构的秩序序感和韵律律感，避免免造型上的的单调和重重复。3、桥梁造型型应注意结构简单，，力线明快快，线条流流畅。4、桥梁建筑筑处理应当当表现清新雅洁的的风格。既要避免免勉强堆砌砌的藻饰和和不必要的的投资；也也要避免忽忽略建筑的的艺术处理理。背景图片:日本明石海海峡大桥桥梁建筑美美学处理的的基本手段段与环境协调调主从与对称称韵律均衡与稳定定统一比例与尺度度连续与明暗暗搭配力线明快色彩风格背景图片:法国Normandy桥施工举例：与环境协调调瑞士ChillonViaduct→↑奥地利Brenner桥强调：协调调一致，互互相配合，，融为一体体三种情况：：（1）特大桥梁梁，成为环环境的主要要景观（2）桥梁规规模不大大，当地地环境景景观已存存在，桥桥梁处于于从属和和适应地地位（3）普遍情情况，桥桥梁与环环境和谐谐共处美国H3-向风坡高高架路，，预制分分段施工工，跨度度90-100m美国密执执安Muskegon姐妹桥ColdSpringArchBridgeCaliforniaCoast1998RijekaMemorialBridgeinCroatia,span38m,2001国内某风风景区内内的一座座铁路桥桥举例：主从与对对称中南海瀛瀛台桥→↑奥地利欧欧罗巴桥桥在桥梁体体型的布布置上突突出中心心部位以以为“主主”，两两侧部分分起衬托托作用以以为“从从”，并并以中轴轴线对称称布置，，使桥梁梁体型关关系上主主次分明明，造型型匀称。。举例：韵律德国席哥哥泰尔桥桥→↑十七孔桥桥节奏和韵韵律是产产生协调调美的共共同因素素建筑是凝凝固着的的音乐韵律指建建筑体型型中有组组织的变变化和有有规律的的重复，，形成有有节奏的的韵律感感美国AlseaBayBridge举例：均衡与稳稳定均衡指形形态（体体量、视视觉）上上的协调调，以表表现出一一种稳定定感。均衡表现现出建筑筑物的稳稳固和耐耐用，反反映出建建筑物的的基本功功能。↑日本某混混凝土悬悬臂梁桥桥德国费马马恩拱桥桥→BRIDGEACROSSTHENECKARCANALATHEILBRONN-B_CKINGEN195096mPuentedelaMujerMerchantsBridge,Castlefield,Manchester举例：统一↑南斯拉夫夫Krk-II桥美国Rainbow桥→统一指处处理局部部和整体体的关系系，应使使结构各各局部和和谐一致致地结合合成整体体，表现现出浑然然一体的的形象桥梁建筑筑造型的的统一主主要是要要注意主主次结构构体系的的和谐统统一举例：比例与尺尺度↑挪威某桥桥→荷兰东斯斯海尔德德公路桥桥比例，一一指结构构三维之之间的大大小关系系，二指指结构各各部分之之间的大大小关系系尺度，结结构整体体或局部部与某些些建筑细细部之间间的关系系美学设计计要求：：结构各各部分体体型匀称称，比例例和谐黄金分割割：0.618举例：连续与明明暗搭配配↑澳大利亚亚某桥某跨线桥桥→连续－指指桥梁侧侧视时其其水平线