桥梁工程的规划与设计

第二章桥梁工程的规划与设计本章内容第一节桥梁设计原则和科学依据第二节桥梁立面、断面和平面布置第三节桥梁设计与建设程序第四节桥梁建筑美学的基本观点第一节桥梁设计原则和科学依据一、桥梁设计的基本原则1、土木工程结构的基本属性：

1）满足使用功能：使用要求、承受荷载2）安全、经济3）单件性：规划、设计、施工需因时因地而异4）美观第二章桥梁工程的规划与设计桥梁工程第一节桥梁设计原则和科学依据一、桥梁设计的基本原则2、桥梁设计的基本原则

1）安全（Safety）

结构在使用年限内，在各种荷载作用下，应具有足够的承载能力，以保证桥梁车辆、行人，以及桥梁本身的安全

2)适用（Serviceability）保证行车的通畅和舒适；通行能力既能满足当前需要，也可适当照顾今后发展；对跨越线路或河流的桥梁，要求不妨碍桥下交通或通航；靠近城市、村镇等的桥梁，还应当综合考虑桥头和引桥区域的环境和发展；在使用年限内，桥梁一般只需常规养护维修就可保证日常使用第二章桥梁工程的规划与设计桥梁工程第一节桥梁设计原则和科学依据第二章桥梁工程的规划与设计桥梁工程第一节桥梁设计原则和科学依据一、桥梁设计的基本原则2、桥梁设计的基本原则

3）经济（Economic）在安全、适用的前提下，经济是衡量技术水平和做出方案选择的主要因素。对于重大的桥梁工程，必须进行多方案的比较，详细研究技术上的可行性和先进性，以及经济上的合理性。4)美观（Aesthetics）在安全、适用和经济的前提下，尽可能使桥梁具有优美的造型，并与周围的环境相协调。第二章桥梁工程的规划与设计桥梁工程第一节桥梁设计原则和科学依据二、桥梁工程的科学依据1、数学：理论基础、工具2、力学：理论力学、材料力学、结构力学、结构动力学等3、计算机辅助设计技术：通过计算机辅助进行结构分析、绘图4、工程材料学：石材、木材、钢材、混凝土、复合材料、防腐材料等5、工程地质学：覆盖土层、上部岩床、地下水以及相关物理探测方法6、岩土力学：岩石、土的力学性能，承载力、变形、稳定性等7、水力学：开敞渠道内水流机理和位能动能转变关系；管道内水压力；水浮力8、水文学：桥位处建桥前后水的运动规律及对路、桥、周围环境的影响9、混凝土结构工程：包括设计、施工和科研，素砼、钢筋及预应力砼10、钢结构工程：钢构件加工、拼装、防腐及整体疲劳、稳定等问题11、基础工程：扩大基础、桩基础、沉井基础等12、铁道、公路工程：桥路连接、线形协调第二章桥梁工程的规划与设计桥梁工程第一节桥梁设计原则和科学依据三、桥梁技术规范、工作细则和常用手册

桥梁技术规范（Specifications,Standard）以科学的工程知识和成熟的工程经验为基础，全面系统地汇集整理有关桥梁设计、施工、养护的技术要求，形成统一的标准规定，并以此作为桥梁各项工作必须遵循的准则，这种成册的准则条文，就称之为桥梁技术规范。

工作细则（Regulation,Rule,Guide）对内容广泛或技术复杂而在规范条文中不便一一纳入的技术文件，通常采用工作细则的形式加以补充。

常用手册（Manual,Handbook）为工作方便，有关部门常常汇集与桥梁设计有关的原始资料、规范规定、应用公式、参考数据等，编成手册，可以迅速查解经常遇到的技术问题，提高工作效率。第二章桥梁工程的规划与设计桥梁工程第二节桥梁立面、断面和平面布置第二节桥梁立面、断面和平面布置一、桥梁立面布置桥梁立面（elevation）包括确定桥梁总长、桥梁孔径布置、桥梁高程与桥下净空、桥上及桥头的纵坡设置等。桥梁总长：根据水文计算确定。既要保证过水空间又要保证经济孔径布置：与经济、技术、结构体系、桥式、通航要求、地形地质以及水文情况有关。经济跨径第二章桥梁工程的规划与设计桥梁工程第二节桥梁立面、断面和平面布置桥面高程的确定：1）由线路纵断面确定；2）由设计洪水水位、通航净空、建筑高度确定。坡道设置：节省路基填方，将桥梁抬高，设置坡道公路桥：桥面纵坡≤4%，桥头引道纵坡≤5%市镇交通繁忙桥梁：均≤3%铁路桥：明桥面和无碴桥面一般应设平坡，跨度大于40m或桥长大于100m，纵坡≤4‰，不设竖曲线道碴桥面可设于坡道上，一般≤30‰第二章桥梁工程的规划与设计桥梁工程第二节桥梁立面、断面和平面布置二、桥梁断面布置桥梁断面布置包括桥面净空、桥面宽度、行车道宽度、机动车道布置和人行道、自行车道布置等桥面净空是保证车辆、行人安全通过桥梁所需要的桥梁净空界限应符合公路或铁路建筑限界的要求建筑限界：路面（轨面）以上的一定宽度和高度范围内，不允许有任何设施及障碍物侵入的规定最小净空尺寸第二章桥桥梁工工程的规规划与设设计桥梁工程程第二节桥桥梁立立面、断断面和平平面布置置第二章桥桥梁工工程的规规划与设设计桥梁工程程第二节桥桥梁立立面、断断面和平平面布置置第二章桥桥梁工工程的规规划与设设计桥梁工程程第二节桥桥梁立立面、断断面和平平面布置置第二章桥桥梁工工程的规规划与设设计桥梁工程程第二节桥桥梁立立面、断断面和平平面布置置桥面宽度度-公路桥桥宽需要要考虑行行车道宽宽度、路路缘带宽宽度、分分隔带宽宽度、路路肩（或或紧急停停车带））宽度、、非机动动车道宽宽度等。。-铁路桥桥宽主要要依据建建筑限界界的要求求和线数数决定。。-弯道上上的桥梁梁，应按按线路要要求加宽宽弯道内内侧并于于外侧设设置超高高车道宽度度-一般般与线路路等级有有关，根根据规范范确定。。-公路桥桥行车道道宽度等等于车道道宽度与与车道数数的乘积积。人行道-高速公公路桥梁不不设人行道道，设置检检修道。-一般公路路桥梁人行行道宽度0.75或或1.0m，大于1.0m时时按0.5m级差递递增-铁路桥梁梁明桥面设设单侧或双双侧带栏杆杆人行道；；道碴桥面面设双侧带带栏杆人行行道；市区区铁路桥视视具体情况况设置-直线铁路路桥梁线路路中心至人人行道栏杆杆内侧净距距：小桥2.45m，大中桥桥3.0m-避车台第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第二节桥桥梁立面、、断面和平平面布置三、桥梁平平面布置桥梁的平面面布置与线线路和河道道（或其他他道路）两两者的相交交情况有关关斜交时桥梁梁纵轴线与与河道主流流流向交角角一般不大大于45°，通航河河流不宜大大于5°曲线桥可由由直线梁布布置成折线线或曲线梁梁构成，避避免采用反反向曲线；；墩台布置置沿曲线径径向排列；；曲线半径径符合有关关规定。第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序第三节桥桥梁设计与与建设程序序一、基本程程序一般桥梁建建设程序：：审批项目建建议书→可行性报告告并确定设设计任务书书→工程立项→设计→招标→施工→竣工验收大型桥梁设设计工作可可分为前期期工作及设设计两个阶阶段，前期期工作包括括编制与可可行性研究究报告和可可行性研究究报告，设设计阶段按按“三阶段段设计”进进行，即初初步设计、、技术设计计和施工设设计。第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序二、可行性性研究前期工作有时也称为为桥梁规划划设计，包包括预可行性研研究和可行性研究究，重点在于于论证建桥桥的必要性性和合理性性，并确定定建桥的地地点、规模模、标准、、投资控制制等一系列列宏观和重重大问题，，为科学地地进行项目目决策提供供依据，避避免盲目性性及其带来来的不良后后果。预可行性研研究与可行性研究究：内容一致致，深度不不同预可行性研研究着重于工程程的必要性性和经济合合理性可行性研究究在预可行性研研究之后，着重重于工程上上和投资商商的必要性性第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序二、可行性性研究桥梁的必要要性主要论论证是否需需要建桥的的问题，评评估所建议议修建的桥桥梁工程在在国民经济济和交通工工程中的作作用。铁路桥梁评评估以规划划和近、远远期可能的的运量为研研究对象干线公路桥桥梁评估以以规划和交交通量为研研究对象地方公路桥桥梁评估以以交通量为为研究对象象城市桥梁评评估以规划划和交通量量为研究对对象桥梁的可行行性论证包包括工程可可行性和经经济可行性性。需要对对建桥进行行相关的勘勘测和调查查工作。第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序二、可行性性研究工程可行性性研究的主主要问题：：1、桥梁标标准的制订订首先调查桥桥上可能同同型的交通通种类及其其要求、预预测交通量量和今后可可能发生的的增长率，，由此确定定线路等级级、需要的的车道数或或行车道宽宽度，以及及非机动车车道宽度等等。其次要要确定容许许车速、桥桥梁纵坡和和曲线半径径等。此外外还要确定定航运标准准、航运水水位、通航航净空、船船舶吨位以以及要求的的航道数量量及位置等等。2、桥位选选择桥位选择大大方向上，，应服从桥桥梁所在线线路的走向向；大范围内，，应服从路路网规划的的要求；小范围内，，桥位可作作适当挪动动以便比较较；城市桥梁应应满足城市市总体规划划的要求。。桥位选择要要注意线与与桥的辩证证关系重要桥梁应应通过路桥桥综合比较较后确定桥桥位一般需提交交2-3个个桥位，以以便进行多多方面综合合比选，选选出合理桥桥位第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序二、可行性性研究3、桥式方方案比较目的仅在于于评估各方方案的技术术可行性，，特别是基基础工程的的可行性，，而不是为为了提出某某一推荐方方案。应对对成熟方案案进行评估估以提高可可信性。同等深度比比较各方案案技术指标标，并提供供工程量以工程量中中适当偏高高、技术先先进并且可可行的方案案作为一个个桥位的桥桥式参选方方案。4、调查工工作桥梁前期调调查工作包包括：1）地形测测量：“草草测”2）地质勘勘探：以收收集资料为为主，辅以以适当布置置钻孔进行行验证，对对各桥位从从地质角度度做出初步步评价；3）水文资资料：调查查设计流量量，历史最最高、最低低水位，百百年一遇洪洪水位，常常水位及流流速等资料料。考虑上上游是否有有水库或拟拟建水库。。论证河道道是否稳定定以及建桥桥后对河段段上下游的的影响。4）外部条条件：其他他有关建桥桥情况，如如砂石料、、水、电、、运输、人人力等。第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序三、初步设设计在桥梁可行行性研究报报告的基础础上，经建建设主管部部门审查通通过，确定定一座桥梁梁工程的建建设项目并并编制设计计任务书。。建设单位可可采用招标标或委托设设计的方式式进行桥梁梁的初步设设计。设计任务书书是初步设设计的依据据。初步设计目目的：在设设计任务书书的技术范范围内提交交一份供比比选的建桥桥项目文件件，达到：：1、说明本本桥梁工程程的特点和和要求；2、提出若若干可行的的比较方案案；3、推荐准准本采用的的较好方案案；4、估算实实现推荐方方案所需的的费用、工工期、技术术措施等目目的。第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序三、初步设设计初步设计内内容包括：：1、设计任任务的来源源和要求；；2、桥址处处自然条件件的基本资资料；3、技术条条件的选定定；4、桥位方方案的必选选，上下部部结构方案案的研究、、比较和确确定；5、推荐方方案及其理理由；6、推荐方方案的指导导性施工组组织，包括括施工方法法、进度安安排、场地地布置、主主要机具、、材料和劳劳动力配置置等；7、工程概概算。初步设计的的重点在桥桥式方案和和结构总体体构思方面面。第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序三、初步设设计在确定桥式式方案时，，需对桥梁梁平面、立立面和断面面的具体布布置以及它它们之间的的关系进行行反复、交交互的研究究和调整。。1、平面布布置试定正桥的的桥轴线位位置。在轴轴线上研究究河岸及堤堤防情况，，拟定两岸岸边墩（台台）位置并并布置其他他桥墩。结结合线路方方向、两岸岸地形和立立面布置，，可以试选选引桥轴线线的走向、、弯道和坡坡度。2、立面布布置从平面轴线线布置，结结合地形图图、地质剖剖面图、水水位高程、、计算冲刷刷线和以确确定的上下下部结构，，可以绘成成沿轴线的的桥梁立面面图。3、断面布布置沿桥轴线各各关键处，，结合选定定的结构类类型、地形形、地质横横断面、水水位高程和和冲淤计算算等，可以以做出桥梁梁的断面布布置图。当三个面的的布置都能能互相配合合，满足技技术要求时时，桥式方方案就能成成立。第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序三、初步设设计桥式布置中中首先要慎慎重确定桥桥梁跨度，，特别是主主跨的跨度度。大跨度对通通航有利，，且能减少少基础工程程量。但在在桥长相同同时大跨度度比小跨度度造价高、、工期长。。通航跨要与与航道相适适应。第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序三、初步设设计在初步设计计阶段还要要进一步开开展水文和和勘测工作作。通过水水文工作，，提供基础础设计、施施工所需要要的水文资资料等。初步设计阶阶段进行的的勘测工作作成为“初初勘”。在在初勘中要要求建立以以桥位中心心线为轴线线的控制三三角网，提提供桥址范范围内1/2000地形图。。勘测工作作一般在桥桥轴线上的的陆地及水水上布置必必要的钻孔孔。必要时时在桥轴线线的上下游游也适当布布置一些钻钻孔，以便便能控制岩岩层构造情情况及其变变化。根据据钻探取得得的资料，，确定岩性性、强度及及基岩风化化程度，覆覆盖层的物物理、化学学指标以及及地下水位位情况等。。第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序三、初步设设计根据工程量量、施工组组织设计以以及标准定定额编列工工程概算。。各个桥式式方案都要要编列相应应的概算，，以便进行行不同工程程费用的比比较。初步步设计概算算不宜大于于前期工作作已批准的的“估算””的10%。对概算适当当调整作为为“标底””。如果主主管部门对对初步设计计提出修改改意见，则则需另外编编制“修改改初步设计计”报送上上级审批。。第二章桥桥梁工程的的规划与设设计桥梁工程第三节桥桥梁设计与与建设程序序四、技术设计计常规桥梁一般般不需要进行行技术设计。。对于新型、复复杂、重要、、大型桥梁结结构，往往需需要对初步设设计进行细化化，以便发现现可能存在的的问题，进一一步优化设计计。技术设计阶段段主要内容：：对选定的桥桥式方案中的的各个结构总总体的、西部部的技术问题题作进一步研研究解决，对对结构各部分分设计详尽的的设计图纸，，包括结构断断面、配筋、、构造细节处处理、材料清清单及工程量量等。技术设计阶段段要进行补充充勘探（简称称“技勘”））。技术设计的最最后工作是调调整概算（修修正概算）。。第二章桥梁梁工程的规划划与设计桥梁工程第三节桥梁梁设计与建设设程序五、施工设计计施工设计需按按照已批准的的技术设计（（或初步设计计）进行。施工设设计一一般由由原编编制技技术设设计（（或初初步设设计））的单单位继继续进进行，，也可可由中中标的的施工工单位位进行行。施工设设计内内容：：结构构设计计计算算，绘绘制施施工详详图等等。施工设设计阶阶段还还需进进一步步根据据施工工需要要进行行补充充钻探探（称称“施施工钻钻探””）。。根据施施工设设计资资料，，施工工单位位编制制施工工组织织设计计和工工程概概算。。所有设设计文文件经经主管管部门门审批批后即即可实实施桥桥梁施施工各各项工工作。。桥梁建建成后后，通通常需需进行行成桥桥荷载载试验验、