橋梁規(guī)劃與設計程序

第二章橋梁的規(guī)劃與設計主講人：焦馳宇當前1頁，總共53頁。提綱123橋梁設計程序橋梁設計內(nèi)容橋梁設計的基本原則4橋梁美學當前2頁，總共53頁。橋梁設計程序1前期工作三階段設計預可行性研究可行性研究初步設計技術(shù)設計施工圖設計項目建議書可行性研究報告工程立項招標文件建設單位審批建設單位審批設計任務書招投標及施工準備施工主管省市計劃部門審批投資在限額以上時由國家發(fā)改委審批招標文件主管省市計劃部門審批投資在限額以上時由國家發(fā)改委審批設計過程施工過程立項審批當前3頁，總共53頁。一、前期工作——預可行性研究報告與可行性研究報告的編制1.工程必要性論證2.工程可行性論證——制定橋梁標準、自然條件及周圍環(huán)境、橋式方案、橋位3.經(jīng)濟可行性論證——造價及回報、資金來源及償還橋梁設計程序1當前4頁，總共53頁。二、初步設計1.進一步開展水文、勘測工作2.橋式方案比選3.科研項目立項4.概算橋梁設計程序1當前5頁，總共53頁。三、技術(shù)設計（可選）

針對技術(shù)上復雜的特大橋、互通式立交橋、或新型橋梁結(jié)構(gòu)進一步深化初步設計：充分勘探、確定細部尺寸、截面配筋、確定施工方法、調(diào)整概算橋梁設計程序1當前6頁，總共53頁。四、施工圖設計兩階段設計細化設計方案，按照規(guī)范進行詳細的結(jié)構(gòu)計算（強度、剛度、裂縫、穩(wěn)定），給出施工方案，寫出文字說明，編制施工圖預算。小橋有時也可一階段設計。橋梁設計程序1當前7頁，總共53頁。提綱123橋梁設計程序橋梁設計內(nèi)容橋梁設計的基本原則4橋梁美學當前8頁，總共53頁。一、野外勘測與調(diào)查研究二、縱斷面設計三、橫斷面設計四、平面布置橋梁設計內(nèi)容2當前9頁，總共53頁。一、野外勘測與調(diào)查研究1.明確規(guī)?！_定橋梁的規(guī)模2.選擇橋位——確定路橋的關(guān)系等3.測量地形——測繪地形圖4.鉆探橋位——工程地質(zhì)報告5.水文調(diào)查——確定橋梁跨徑和凈空6.其它情況——材料、電力、施工道路等橋梁設計內(nèi)容2當前10頁，總共53頁。二、縱斷面設計1.總跨徑2.橋梁分孔3.橋面標高4.橋下凈空5.縱坡橋梁設計內(nèi)容2當前11頁，總共53頁。二、縱斷面設計1.總跨徑的確定

原則：在整個使用年限內(nèi)，保證泄洪及通航，流冰；避免因過分壓縮河床引起河道和河岸的不利變遷；避免因橋前雍水及河床過度沖刷帶來的不利影響；

特殊情況下，允許增加沖刷，以縮短總跨徑。橋梁設計內(nèi)容2當前12頁，總共53頁。二、縱斷面設計2.橋梁分孔

原則：在滿足使用和技術(shù)要求的前提下，使上、下部結(jié)構(gòu)的總造價趨于最低。

使用和技術(shù)要求(1)通航河流：滿足通航要求布置在航行最方便的河域。變遷河流，多設計個通航孔。（如山西臨猗黃河大橋）橋梁設計內(nèi)容2當前13頁，總共53頁。二、縱斷面設計2.橋梁分孔（續(xù)）(2)平原區(qū)寬闊河流：主河槽按需要布置較大的通航孔，在兩側(cè)淺灘部分按經(jīng)濟跨徑進行分孔。(蘇通大橋)(3)對于山區(qū)深谷上、水深流急的江河上，或在水庫上：加大跨徑，盡可能單孔跨越。（矮寨大橋、四渡河大橋、壩陵河大橋、劉家峽大橋等）(4)結(jié)構(gòu)受力特性考慮：合理確定相鄰跨之間的比例。(5)可以適當加大跨徑，使橋基避開巖石破碎帶、裂隙、溶洞等不良地質(zhì)段。（如赤石大橋）橋梁設計內(nèi)容2當前14頁，總共53頁。山西臨猗黃河大橋是山西運城附近的黃河段，河面寬約有6.4km，橋位軸線大致垂直于水流方向，河道屬于擺動性河床，“三十年河東，三十年河西”。臨猗黃河大橋橋位處黃河兩岸整體上“西高東低”，是一個巨大的“U”形河谷，兩岸地形陡峻，西岸陜西側(cè)基本上呈黃土臺塬地貌，黃土高崖聳立，崖頂至河床高差達200米左右，溝壑縱橫、大型沖溝兩側(cè)有大量小沖溝呈；東岸山西側(cè)地勢較為平緩，基本上屬典型的黃土高原地貌典型的“雞爪”地形，如下圖所示。山西臨猗黃河大橋方案效果圖當前15頁，總共53頁。主通航孔（891mx62m）輔通航孔蘇通大橋位于江蘇省東南部長江口南通河段，連接蘇州、南通兩市。主橋為七跨雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，主跨1088米、全長2088米。輔橋為140+268+140米三跨連續(xù)剛構(gòu)橋。工程于2003年6月27日開工，2008年5月底建成通車。蘇通長江公路大橋當前16頁，總共53頁。湖南矮寨大橋（L=1176m）湖北四渡河大橋（L=900m）當前17頁，總共53頁。赤石特大橋是廈蓉高速汝城（湘贛界）至郴州段高速公路第19合同段上的一座特大橋，橋位區(qū)屬山嶺重丘區(qū)，地質(zhì)地形條件極為復雜。初步設計方案2008年5月獲交通運輸部批復后，設計單位在開展施工圖階段勘察設計工作中，對大橋主墩位置進行地質(zhì)詳勘，經(jīng)鉆探和物探發(fā)現(xiàn)部分主墩處于強巖溶發(fā)育帶和斷層破碎帶，發(fā)育最大深度超過100米，不能滿足剛構(gòu)橋基礎的穩(wěn)定性，需進行初步設計變更。經(jīng)過深入細致的地勘工作后，設計單位變更了初步設計方案。根據(jù)批復意見，交通運輸部原則同意該設計變更方案，即大橋主橋部分為四塔大跨徑預應力混凝土斜拉橋，最高塔柱近290米，下塔柱高達180米，規(guī)模居國內(nèi)第一，世界上僅次于法國米約大橋。預計12月15日合攏。當前18頁，總共53頁。二、縱斷面設計3.橋梁高程的確定

原則

(1)滿足流水凈空要求

(2)通航孔應滿足橋下通航凈空要求。(3)跨線橋應滿足橋下建筑凈空要求。(4)橋的兩端能與路堤或現(xiàn)有道路順利銜接。當前19頁，總共53頁。（1）流水凈空要求

按設計水位計算橋面最低高程時，應滿足下式要求：

（1）式中：——橋面最低高程（m）；——計算水位（m）（設計水位計入壅水、浪高等）；——橋下凈空安全值（m）應符合下表的規(guī)定；——橋梁上部構(gòu)造建筑高度，包括橋面鋪裝高度（m）。橋梁的部位高出計算水位（m）高出最高流冰面（m）梁底洪水期無大漂流物0.500.75洪水期有大漂流物1.50-有泥石流1.00-支座墊石頂面0.250.50拱腳0.250.25當前20頁，總共53頁。注：無鉸拱的拱腳，可被洪水淹沒，淹沒高度不宜超過拱圈高的2/3；拱頂?shù)酌嬷猎O計水位的凈高不應小于1m。對于山區(qū)河流，則橋下凈空安全值可適當加大。

按設計最高流冰水位計算橋面最低高程時，應按下式計算：（2）

式中，——設計最高流冰水位，應考慮床面於高（m）；其余符號同前。橋面設計高程應不低于（1）、（2）的計算值。當前21頁，總共53頁。通航凈空要求：

通航孔橋跨結(jié)構(gòu)下緣高程應高出自設計通航水位起算的凈空高度。該凈空高度值H應滿足《內(nèi)河通航標準》（GB50139-2004）、《通航海輪橋梁通航標準》（JTJ311-97）.當前22頁，總共53頁。當前23頁，總共53頁?？缇€橋交通凈空要求：保證橋下凈空滿足凈空安全要求H-凈空高度：高速公路和一級、二級公路為5.0m，三、四級公路為4.5m當前24頁，總共53頁。二、縱斷面設計4.橋面縱坡

原則：既利于交通，美觀效果好，又便于橋面排水(1)單向或雙向坡度的橋梁，對于不太長的小橋，可以做成平坡橋(2)橋上縱坡不宜大于4%(3)橋頭引道縱坡不宜大于5%(4)位于市鎮(zhèn)混合交通繁忙處的橋梁，橋上縱坡和橋頭引道縱坡不得大于3%，并應在縱坡變更的地方按規(guī)定設置豎曲線。當前25頁，總共53頁。綜合以上全橋位于河中的橋梁橋面高程均應首先滿足流水凈空的要求；對于通航或橋下行車的橋孔，歡迎滿足通航凈空或建筑凈空界限的要求；另外，還要考慮橋兩端的接線能夠與公路或城市道路順利銜接。因此，橋面高程的確定必須綜合考慮，從交通、美觀、排水等多方位進行考慮。當前26頁，總共53頁。三、橫斷面設計1.橋梁寬度——《公路工程技術(shù)標準》中規(guī)定各級公路行車道寬度、中間帶寬度、路肩寬度2.橋面凈空——滿足《公路工程技術(shù)標準》中的建筑界限規(guī)定當前27頁，總共53頁。橋?qū)挘喝Q于行人和交通量的需要，橋面寬度一般與路基寬度保持一致，具體規(guī)定參考《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2003）（如下圖所示）。在建筑限界內(nèi)不得有任何部件侵入。C——當設計速度大于100km/h時為0.5m；等于或小于100km/h時為0.25m；（根據(jù)設計車速確定的一個安全空間！）E——建筑限界頂角寬度，L<=1.0m時，E=L,L>1.0m時，E=1.0m。（L為側(cè)向?qū)挾龋〩——凈空高度，高速公路、一級、二級公路為5.0m，三、四級路為4.5m。L2——右側(cè)硬路肩寬度，一般規(guī)定見表左側(cè)硬路肩寬度，見表規(guī)定。當前28頁，總共53頁。W——行車道寬度，為設計車道數(shù)與單個車道寬度（與設計車速有關(guān)，具體見表）乘積，并計入所設置的加（減）速車道，緊急停車道、爬坡車道、慢車道或錯車道的寬度。當前29頁，總共53頁。當前30頁，總共53頁。S1——行車道左側(cè)路緣帶寬度（與設計車速有關(guān)）；S2——行車道右側(cè)路緣帶寬度，應為0.5m。M1——中間帶（由兩條左側(cè)路緣帶+中央分隔帶組成）寬度，見表；M2——中央分隔帶寬度，見表（與設計車速有關(guān)）。當前31頁，總共53頁。四、平面布置確定路、橋、水流的關(guān)系-----------確定橋位小橋和涵洞：橋隨路。中橋、大橋、特大橋：過去--路隨橋

現(xiàn)在--原則上也隨路，但路橋綜合考慮，盡量選擇在河道順直、水流穩(wěn)定、地質(zhì)良好的河段上當前32頁，總共53頁。

塔嶺溝舊橋是京拉線（G109）上的一座中橋，跨越清水河，中心樁號為K73＋010.5。

該橋曾是G109的主線橋，1997年，塔嶺溝新橋修好以后，舊橋封閉通行。

塔嶺溝舊橋塔嶺溝新橋當前33頁，總共53頁。示例：廣東江順大橋橋位圖當前34頁，總共53頁。提綱123橋梁設計程序橋梁設計內(nèi)容橋梁設計的基本原則4橋梁美學當前35頁，總共53頁。技術(shù)先進安全可靠適用耐久經(jīng)濟合理美觀環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展橋梁設計原則4當前36頁，總共53頁。五、橋梁設計原則技術(shù)先進中國制造

中國創(chuàng)造橋梁技術(shù)大國橋梁技術(shù)強國

原則：在因地制宜的前提下，盡可能采用成熟的新結(jié)構(gòu)、新設備、新材料、新工藝、認真學習國內(nèi)外的先進技術(shù)，充分利用最新科學成就，提高我國橋梁建設水平，趕超世界先進水平。橋梁設計原則4當前37頁，總共53頁。重慶菜園壩大橋（L=420m）希臘Rion-AntiRion橋（L=560m）The2006IABSEOutstandingStructureAward重慶菜園壩長江大橋主橋的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新主要包括：組合式預應力混凝土“Y”型剛構(gòu)-鋼箱系桿拱拱式橋梁結(jié)構(gòu)體系；組合式公軌交通正交異性板-鋼桁架梁梁體結(jié)構(gòu)體系；組合式公軌交通正交異性板-鋼桁架梁的節(jié)段化設計、節(jié)段化運輸、節(jié)段化施工的工業(yè)化技術(shù)；

中跨-邊跨分離系桿體系與剛構(gòu)-系桿拱主體結(jié)構(gòu)主動控制技術(shù)。當前38頁，總共53頁。

安全可靠在強度方面：足夠的安全設備。在剛度方面：控制變形穩(wěn)定性方面：保持原形狀和位置的能力橋梁設計原則4當前39頁，總共53頁。

適用耐久（1）保證100年的設計基準期內(nèi)正常使用（2）橋面寬度滿足當前以及今后規(guī)劃年限內(nèi)的交通流量（3）橋梁結(jié)構(gòu)在通過設計荷載時不出現(xiàn)過大的變形和過大的裂縫。（4）應考慮不同的環(huán)境類別對橋梁耐久性的影響；（5）滿足泄洪、通航（跨河橋）或車輛和行人的通行（旱橋）；（6）橋梁的兩端方便于車輛的進入和疏散；（7）考慮綜合利用，方便各種管線的搭載。橋梁設計原則4當前40頁，總共53頁。

經(jīng)濟（1）遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則。（2）全壽命造價最低，即建設造價與使用期內(nèi)維護造價綜合最低；（4）橋位應考慮在能縮短河道兩岸的運距，促進該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，產(chǎn)生最大的效益；對于過橋收費的橋梁應能吸引更多的車輛通過，達到盡可能快回收投資的目的。橋梁設計原則4當前41頁，總共53頁。

美觀瑞士薩爾基那山谷橋SalginatobelBridge----被評為20世紀最美麗的橋梁“橋能滿足人們到達彼岸的心理希望，同時也是使人印象深刻的標志性建筑，并且常常成為審美的對象和文化遺產(chǎn)”--------《橋梁造型》