第二章桥梁的总体规划和设计要点课件.ppt
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1、第二章第二章 桥梁的总体规划和设计要点桥梁的总体规划和设计要点第一节、桥梁设计的基本原则第一节、桥梁设计的基本原则一、基本原则:实用、经济、安全、美观一、基本原则:实用、经济、安全、美观1 1、技术先进、技术先进 在因地制宜的前提下,尽可能采用成熟的在因地制宜的前提下,尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺,必须新结构、新设备、新材料和新工艺,必须认真学习国内外的先进技术,充分利用最认真学习国内外的先进技术,充分利用最新科学技术成就,把学习和创新结合起来,新科学技术成就,把学习和创新结合起来,淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西。淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西。2 2、安全可靠、安全可靠
2、所设计的桥梁结构在强度和稳定方面应具所设计的桥梁结构在强度和稳定方面应具有足够的安全储备。有足够的安全储备。防撞栏应具有足够的高度和强度,人与车防撞栏应具有足够的高度和强度,人与车应做好防护栏,防止车辆撞入人行道或撞应做好防护栏,防止车辆撞入人行道或撞坏栏杆而落入桥下。坏栏杆而落入桥下。对于交通繁忙的桥梁,应设计好照明设施,对于交通繁忙的桥梁,应设计好照明设施,并有明确的交通标志,并有明确的交通标志,两端引桥坡度不宜两端引桥坡度不宜太陡,以免发生车辆碰撞等引起的车祸。太陡,以免发生车辆碰撞等引起的车祸。对于修建在地震地区的桥梁,应按抗震要对于修建在地震地区的桥梁,应按抗震要求采取防震措施;对于
3、河床易变迁的河道,求采取防震措施;对于河床易变迁的河道,应设计好导流设施,防止桥梁基础被过度应设计好导流设施,防止桥梁基础被过度冲刷;对于通行大吨位船舶的河道,除按冲刷;对于通行大吨位船舶的河道,除按规定加大桥孔跨径外,必要时设置防撞构规定加大桥孔跨径外,必要时设置防撞构造物等。造物等。3 3、适用耐久、适用耐久应保证桥梁在应保证桥梁在100100年的设计基准期内正常适年的设计基准期内正常适用。用。桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量(包括行人通行)的交通流量(包括行人通行)桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变
4、形和过宽裂缝。变形和过宽裂缝。应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响,在选择材料、保护层厚度、阻锈等方响,在选择材料、保护层厚度、阻锈等方面满足耐久性的要求。面满足耐久性的要求。桥跨结构的下面有利于泄洪、通航(跨河桥跨结构的下面有利于泄洪、通航(跨河桥)或车辆和行人的通行(旱桥桥)或车辆和行人的通行(旱桥) )桥梁的两端方便车辆的进入和疏散,不致桥梁的两端方便车辆的进入和疏散,不致产生交通堵塞现象等。产生交通堵塞现象等。考虑综合利用,方便各种管线(水、电气、考虑综合利用,方便各种管线(水、电气、通信等)的搭载。通信等)的搭载。4 4、经济、经济桥梁设计应遵循
5、因地制宜,就地取材和方桥梁设计应遵循因地制宜,就地取材和方便施工的原则。便施工的原则。经济的桥型应该是造价和使用年限内养护经济的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型,设计中应充分考虑费用综合最省的桥型,设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少,维修时尽可能维修的方便和维修费用少,维修时尽可能不中断交通,或中断交通的时间最短。不中断交通,或中断交通的时间最短。所选择的桥位应是地质、水文条件好,桥所选择的桥位应是地质、水文条件好,桥梁长度也较短。梁长度也较短。桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距,桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距,促进该地区的经济发展,产生最大的效益,促进该地区的经济发展
6、,产生最大的效益,对于过桥费的桥梁应能吸引更多的车辆通对于过桥费的桥梁应能吸引更多的车辆通过,达到尽可能快回收投资的目的。过,达到尽可能快回收投资的目的。5 5、美观、美观 结构布置精炼,并在空间有和谐的比例;桥结构布置精炼,并在空间有和谐的比例;桥型应与周围环境相协调,城市桥梁和游览地型应与周围环境相协调,城市桥梁和游览地区的桥梁可较多考虑建筑艺术上的要求。区的桥梁可较多考虑建筑艺术上的要求。6 6、环境保护和可持续发展、环境保护和可持续发展第二节第二节 桥梁平、纵、横断面设计桥梁平、纵、横断面设计一、桥梁的平面设计一、桥梁的平面设计 桥梁的设计首先确定桥位桥梁的设计首先确定桥位按照按照公路
7、工程技术标准公路工程技术标准(JTG B01JTG B0120032003)的规定,小桥和涵洞的位置与线形应符合路线的规定,小桥和涵洞的位置与线形应符合路线的总走向,为满足水文、路线弯道等要求可设的总走向,为满足水文、路线弯道等要求可设计斜桥和弯桥。计斜桥和弯桥。特大桥、大、中桥桥位,原则上应符从路线特大桥、大、中桥桥位,原则上应符从路线走向,桥、路综合考虑,尽量选择在河道顺直、走向,桥、路综合考虑,尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质条件良好的河段。水流稳定、地质条件良好的河段。桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、变速车道设置等,均应满足
8、相应等级线路的规定。变速车道设置等,均应满足相应等级线路的规定。二、桥梁纵断面设计二、桥梁纵断面设计 桥梁的纵断面设计:桥梁的纵断面设计:桥梁的总跨径、桥梁桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道标高的确定、桥上和引道的纵坡的分孔、桥道标高的确定、桥上和引道的纵坡以及基础的埋置深度。以及基础的埋置深度。1 1、桥梁总跨径、桥梁总跨径一般根据水文计算来确定。一般根据水文计算来确定。桥梁总跨径确定的基本原则:桥梁总跨径确定的基本原则:应使桥梁在整个使用年限内,保证设计洪水应使桥梁在整个使用年限内,保证设计洪水能顺利宣泄。能顺利宣泄。河流中可能出现的流冰和船只、排筏等能顺河流中可能出现的流冰和船只、排筏等能顺
9、利通过。利通过。避免因过分压缩河床引起河道和河岸的不利避免因过分压缩河床引起河道和河岸的不利变迁。变迁。避免因桥前壅水而淹没农田、房屋、村镇和避免因桥前壅水而淹没农田、房屋、村镇和其他公共设施。其他公共设施。避免因总跨径缩短而引起的河床过度冲刷对避免因总跨径缩短而引起的河床过度冲刷对浅基础带来不利的影响。浅基础带来不利的影响。2 2、桥梁的分孔、桥梁的分孔 分孔基本原则分孔基本原则: :应使上、下部结构的总造应使上、下部结构的总造价趋于最低。价趋于最低。对于通航河流,在分孔时首先应满足桥下对于通航河流,在分孔时首先应满足桥下的通航要求。的通航要求。对于平原地区的宽阔河流上的桥梁,通常对于平原地
10、区的宽阔河流上的桥梁,通常在主河槽部分按需要布置较大的通航孔,而在主河槽部分按需要布置较大的通航孔,而在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。对于山区深谷上、水深流急的江河上、或对于山区深谷上、水深流急的江河上、或需在水库上修桥时,为减少中间桥墩,应需在水库上修桥时,为减少中间桥墩,应增大跨径。增大跨径。对于采用连续体系的多孔桥梁,应从结构对于采用连续体系的多孔桥梁,应从结构受力的特性考虑,使边孔与中孔的跨中弯矩受力的特性考虑,使边孔与中孔的跨中弯矩接近相等,合理确定相邻跨之间的比例。接近相等,合理确定相邻跨之间的比例。对于河流中存在不利的地质段,例如岩石对于河流中
11、存在不利的地质段,例如岩石破碎带、裂隙、溶洞等,在分孔时为使桥基破碎带、裂隙、溶洞等,在分孔时为使桥基避开这些区段,可适当加大跨径。避开这些区段,可适当加大跨径。3 3、桥道标高的确定、桥道标高的确定流水净空要求流水净空要求 为了保证支座的安全和正常工作,对于设为了保证支座的安全和正常工作,对于设支座的桥梁,支座底面应高出计算水位支座的桥梁,支座底面应高出计算水位( (即设即设计洪水水位加壅水高、浪高等计洪水水位加壅水高、浪高等) )不小于不小于0.25m0.25m,并高出最高流冰面不小于并高出最高流冰面不小于0.50m0.50m,如图所示。,如图所示。 对于无铰拱桥,拱脚允许被洪水淹没,但对
12、于无铰拱桥,拱脚允许被洪水淹没,但淹没深度不宜超过拱圈净矢高淹没深度不宜超过拱圈净矢高f0f0的的2/32/3,并且,并且在任何情况下,拱顶底面应高出计算水位不在任何情况下,拱顶底面应高出计算水位不小于小于1.0m1.0m,拱脚的起拱线应高出最高流冰面,拱脚的起拱线应高出最高流冰面不小于不小于0.25m0.25m。按设计水位计算桥面最低高程时应按下式按设计水位计算桥面最低高程时应按下式计算:计算:按设汁最高流冰水位计算桥面最低高程时,按设汁最高流冰水位计算桥面最低高程时,应按下式计算:应按下式计算:桥面设计高程不应低于式(桥面设计高程不应低于式(1-2-11-2-1)或()或(1-1-2-22
13、-2)的计算值。)的计算值。通航净空要求通航净空要求 为了保证桥下安全通航,通航孔桥跨结构为了保证桥下安全通航,通航孔桥跨结构下缘的高程应高出自设计通航水位算起的净下缘的高程应高出自设计通航水位算起的净空高度。我国对于内河通航净空的尺寸规定空高度。我国对于内河通航净空的尺寸规定见图见图2 23 3及表及表2 22 2。此外,交通部还颁布了。此外,交通部还颁布了通航海轮桥梁通航标准通航海轮桥梁通航标准 (JTJ311 (JTJ311一一1997)1997),适用于沿海及海湾区域内通航海轮航,适用于沿海及海湾区域内通航海轮航道的桥梁。道的桥梁。(3)(3)跨线桥桥下净空要求跨线桥桥下净空要求 在设
14、计跨越线路在设计跨越线路( (铁路、公路、其他道路铁路、公路、其他道路等等) )的立体交叉时,桥跨结构底缘的高程应高的立体交叉时,桥跨结构底缘的高程应高出被交叉线路出被交叉线路( (铁路、公路、其他道路等铁路、公路、其他道路等) )建建筑限界的规定。对于公路所需的建筑限界,筑限界的规定。对于公路所需的建筑限界,见桥梁横断面设计部分,铁路的建筑限界可见桥梁横断面设计部分,铁路的建筑限界可查阅国家标准查阅国家标准标准轨距铁路机车车辆限界标准轨距铁路机车车辆限界和建筑限界和建筑限界的规定,其他道路的建筑限界的规定,其他道路的建筑限界可查阅相应的规范及标准。可查阅相应的规范及标准。 综上所述,全桥位于
15、河中的桥面高程应综上所述,全桥位于河中的桥面高程应首先满足流水净空的要求;对于通航孔或桥首先满足流水净空的要求;对于通航孔或桥下通车的立交孔还应满足通航或立交净空的下通车的立交孔还应满足通航或立交净空的要求;另外,还应考虑桥的两端能够与公路要求;另外,还应考虑桥的两端能够与公路或城市道路的顺利衔接等,因此,桥面高程或城市道路的顺利衔接等,因此,桥面高程的确定必须综合考虑和规划。桥梁的桥面控的确定必须综合考虑和规划。桥梁的桥面控制高程确定后,一般是将桥梁的纵断面设计制高程确定后,一般是将桥梁的纵断面设计成具有单向或双向的桥面纵坡,既利于交通、成具有单向或双向的桥面纵坡,既利于交通、美观效果好,又
16、便于桥面排水美观效果好,又便于桥面排水( (对于不太长的对于不太长的小桥,可以做成平坡桥小桥,可以做成平坡桥) )。但。但桥规桥规规定:规定:桥上纵坡不宜大于桥上纵坡不宜大于4 4,桥头引道纵坡不宜,桥头引道纵坡不宜大于大于5 5;位于市镇混合交通繁忙处的桥梁,;位于市镇混合交通繁忙处的桥梁,桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3 3。并。并应在纵坡变更处按规定设置竖曲线,使纵坡应在纵坡变更处按规定设置竖曲线,使纵坡改变处不致出现转角。改变处不致出现转角。三、桥梁的横断面设计三、桥梁的横断面设计 公路桥梁横断面的设计,主要取决于桥面公路桥梁横断面的设计,主要取决于桥
17、面的宽度和不同桥跨结构横截面的形式。的宽度和不同桥跨结构横截面的形式。 桥面宽度取决于行车和行人的交通需要。桥面宽度取决于行车和行人的交通需要。我国交通部颁布的我国交通部颁布的公路工程技术标准公路工程技术标准(JTG (JTG B01B012003)2003)中,规定了各级公路桥面净空的限中,规定了各级公路桥面净空的限界,如图所示,在建筑限界内,不得有任界,如图所示,在建筑限界内,不得有任何部件侵入。何部件侵入。第三节桥梁设计与建设程序第三节桥梁设计与建设程序 一座桥梁的规划设计所涉及的因素很多,一座桥梁的规划设计所涉及的因素很多,特别是对于工程比较复杂的大、中桥梁,是特别是对于工程比较复杂的
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