桥梁上部结构施工技术之二桥梁的设计和规划原则

任务二桥梁的设计和规划原则在满足一定的功能的同时，还应该能够安全地承自然界和人类活动所施加的各种荷载；社会所能为结构支付的人力、物力和财力都是有限的，所以，又必须讲求经济；结构固定（stationary）在不同位置，其规划、设计和施工需因时因地而异，逐个（unique）进行；是否美观，是否与环境协调。土木工程结构的基本属性3/14/20231第一节桥梁设计原则和科学依据

桥梁的适用要求包括：能保证行车的通畅、舒适和安全；桥梁运量既能满足当前需要，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，还当综合考虑桥头和引桥地区的环境和发展；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。一、基本原则3/14/20232安全要求

桥梁的安全既包括桥上车辆、行人的安全，也包括桥梁本身的安全。结构在使用年限以内，在各种自然情况和荷载作用下，能具有足够的承载能力，能保持适当的安全度，是对每一座桥梁的基本要求。3/14/20233经济要求

在适用、安全的前提下，经济是衡量技术水平和作出方案选择的主要因素。桥梁设计应体现出经济特性。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。这样，才能对桥梁的建造消耗、施工、技术发展和今后使用等因素进行统筹考虑，得出合理的经济结论。3/14/20234美观要求

在适用、安全和经济的前提下，尽可能使桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调，这就是对桥梁美观的基本要求。合理的轮廓造型和布局、正确表达力的传递、以及结构风格和色彩与周围环境的和谐一致，是体现美观的主要因素。在城市和游览地区，可适当考虑桥梁建筑的艺术处理，但不应当追求浮华和繁琐的细部装饰。3/14/20235二、桥梁工程的基本依据数学（Mathematics）力学（Mechanics）计算机辅助设计（CAD）工程材料学（Materials）工程地质学（Geology）岩土力学（SoilMechanics）水力学（Hydraulics）水文学（Hydrology）3/14/20236二、桥梁工程的基本依据（续）混凝土结构工程（ConcreteStructure）钢结构工程（SteelStructure）基础工程（Foundations）铁道、道路工程（Railway,Highway）其他工程制图（Drawing）工程测量（Surveying）工程机械（Machinery）建筑艺术（Architecture）3/14/20237三、桥梁技术规范、工作细则和常用手册技术规范－以科学的工程知识和成熟的工程经验为基础，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，并以此作为各项桥梁工作必须遵循的准则。工作细则－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－把与桥梁有关的原始资料、规范规定、应用公式、参考数据、结构常用的计算方法、参数、图表、施工组织的各项定额、主要机具材料的规格性能等汇编成的手册。

3/14/20238第二节桥梁立面、断面和平面布置立面布置桥梁总长桥梁孔径布置桥面标高与桥下净空桥上及桥头的纵坡布置3/14/20239桥梁立面、断面和平面布置（续）断面布置

桥面净空桥面宽度行车道宽度机动车道布置人行道自行车道布置横坡布置3/14/202310铁路桥梁建筑筑限界3/6/202311桥梁立面、断断面和平面布布置（续）平面布置一般，大、中中桥梁的平面面线型为直线线。当地形限限制时，可把把桥梁设置在在曲线上（直直梁布置成折折线状）或直直接建造曲线桥（结构本身呈呈曲线状）。。桥上宜避免免采用反向曲曲线。在某些情况下下（如对城市市桥梁）也允允许修建公路路斜桥，其斜度一般般不大于45，在通航河流流上不宜大于于5。3/6/202312第三节桥桥梁设计与与建设程序序一、基本程程序3/6/202313二、可行性性研究（规规划设计））可行性研究究工程必要性性－是否需需要建桥？？工程可行性性－桥梁设设计标准、、桥位、桥桥式等技术术问题经济可行性性－工程投投资、资金金筹措与偿偿还研究中的主主要问题桥梁标准桥位桥式勘测与调查查3/6/202314勘测与调查查地形测量－－草勘地质勘探－－收集资料料、验证性性钻孔水文资料河道性质桥位处河床床断面历年水流资资料（流量量、流速、、最高最低低水位、百百年一遇洪洪水位等））设计通航水水位和通航航净空外部条件砂、石料、、水、电力力供应情况况运输条件场地征用3/6/202315三、初步设设计设计任务书书是进行初初步设计的的依据初步设计是是一份供必必选的建桥桥项目文件件，内容包括拟拟定结构型型式（桥型型、体系、、孔径等））及其主要要构造尺寸寸，提出施施工方案，，估算经济济指标（工工程概算、、主要建筑筑材料数量量）等，重重点在桥式式和结构总总体构思方方面。初步设计的的目的（1）说明本桥桥梁工程的的特点和要要求；（2）提出若干干可行的比比较方案；；（3）推荐准备备采用的较较好方案；；（4）估算实现现推荐方案案所需的费费用、工期期、技术措措施等的目目的。3/6/202316三、桥梁初初步设计（（续）初步设计的内容（1）设计任务务的来源和和要求；（2）桥址自然然条件的基基本资料；；（3）技术条件件的选定；；（4）桥位方案案的比选，，上、下部部结构方案案的研究、、比较和确确定；（5）推荐的建建桥方案及及其理由；；（6）推荐方案案的指导性性施工组织织，包括施施工方法、、进度安排排、场地布布置、主要要机具、材材料和劳力力配置等；；（7）工程概算算。在初步设计计阶段进行行的勘测工工作称为““初勘”3/6/202317四、技术设设计技术设计的的主要内容容－对选定定的桥式方方案中的各各个结构总总体的、细细部的技术术问题作进进一步研究究解决，对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、、构造细节节处理、材材料清单及及工程量等等。对常规桥梁梁，通常不不需要进行行技术设计计而直接进进行施工设设计；对新新型、复杂杂、重要、、大型的桥桥梁结构，，往往需要要对初步设设计进行细细化，以便便发现可能能存在的问问题、进一一步优化设设计。技术设计阶阶段要进行行补充勘探探（简称““技勘”））3/6/202318五、施工设计施工设计一般由由原编制技术设设计的单位继续续进行，也可由由中标的施工单单位进行内容包括结构设设计计算（具体体细节），绘制制能让施工人员员按图施工的施施工详图等。在施工设计阶段段还要进一步根根据施工需要进进行补充钻探（（称“施工钻探探”）根据施工设计，，施工单位编制制施工组织设计和和工程预算在所有设计文件件经上级主管部部门审批后，即即可着手实施桥桥梁施工的各项项工作桥梁建成后，通通常还需进行试试验验收工作及及办理交接手续续，由接收部门门负责今后的桥桥梁通车运营和和养护维修。至至此，建桥工作作始告完成3/6/202319第四节桥梁建建筑美学的基本本观点建筑艺术的基本本原则在桥梁工工程中的应用，，可大致归纳为为以下几点。1、桥梁须与周围围环境融合，成成为自然整体中中的一个协调部部分。在这方面面，材料的选择择、表面的质感感以及色彩的运运用起着重要作作用。协调中也也包含着对比。。2、桥梁本身的造造型须有恰当的的比例。另外，，也须注意结构构的秩序感和韵韵律感，避免造造型上的单调和和重复。3、桥梁建筑处理理应当表现清新新雅洁的风格。。既要避免勉强强堆砌的藻饰和和不必要的投资资；也要避免忽忽略建筑的艺术术处理。背景图片:日本明石海峡大大桥3/6/202320桥梁美学的基本本观点与环境协调主从与对称韵律均衡与稳定统一比例与尺度连续与明暗搭配配力线明快色彩风格背景图片:法国Normandy桥施工3/6/202321举例：与环境协调瑞士日内瓦湖畔畔栈桥→↑奥地利Brenner桥强调：协调一致致，互相配合，，融为一体三种情况：（1）特大桥梁，成成为环境的主要要景观（2）桥梁规模不大大，当地环境景景观已存在，桥桥梁处于从属和和适应地位（3）普遍情况，桥桥梁与环境和谐谐共处3/6/202322举例：主从与对称中南海瀛台桥→↑奥地利欧罗巴桥桥在桥梁体型的布布置上突出中心心部位以为“主主”，两侧部分分起衬托作用以以为“从”，并并以中轴线对称称布置，使桥梁梁体型关系上主主次分明，造型型匀称。3/6/202323举例：韵律德国席哥泰尔桥桥→↑十七孔桥节奏和韵律是产产生协调美的共共同因素建筑是凝固着的的音乐韵律指建筑体型型中有组织的变变化和有规律的的重复，形成有有节奏的韵律感感3/6/202324举例：均衡与稳定均衡指形态（体体量、视觉）上上的协调，以表表现出一种稳定定感。均衡表现出建筑筑物的稳固和耐耐用，反映出建建筑物的基本功功能。↑日本某混凝土悬悬臂梁桥德国费马恩拱桥桥→3/6/202325举例：统一↑南斯拉夫Krk-II桥美国Rainbow桥→统一指处理局部部和整体的关系系，应使结构各各局部和谐一致致地结合成整体体，表现出浑然然一体的形象桥梁建筑造型的的统一主要是要要注意主次结构构体系的和谐统统一3/6/202326举例：比例与尺度↑挪威某桥荷兰某桥→比例，一指结构构三维之间的大大小关系，二指指结构各部分之之间的大小关系系尺度，结构整体体或局部与某些些建筑细部之间间的关系美学设计要求：：结构各部分体体型匀称，比例例和谐黄金分割：0.6183/6/202327举例：连续与明暗搭配↑澳大利亚某桥德国某人行桥→连续－指桥梁侧视视时其水平线条呈呈直线或平滑的曲曲线，表现出一种种连续流畅的美感感明暗搭配－在光照照之下，桥梁的线线条、阴影和色调调等协调连续，对对桥梁的连续感起起到增强和渲染作作用3/6/202328举例：力线明快↓德国某桥用外形表现作用力的的传递关系，达到到稳定、明快、有有力的美感表现手法：结构简简单，力线明确技术手段和美学的的统一3/6/202329举例：色彩↑瑞士Ganter桥日本汤屋谷桥→色彩－审美对象的的视觉属性之一，，建筑的一种表现现手段常用