橋梁的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)要點(diǎn)課件

第二章橋梁的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)要點(diǎn)第一節(jié)、橋梁設(shè)計(jì)的基本原則一、基本原則：實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀1、技術(shù)先進(jìn)在因地制宜的前提下，盡可能采用成熟的新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新材料和新工藝，必須認(rèn)真學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，充分利用最新科學(xué)技術(shù)成就，把學(xué)習(xí)和創(chuàng)新結(jié)合起來(lái)，淘汰和摒棄原來(lái)落后和不合理的東西。2、安全可靠⑴所設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度和穩(wěn)定方面應(yīng)具有足夠的安全儲(chǔ)備。⑵防撞欄應(yīng)具有足夠的高度和強(qiáng)度，人與車應(yīng)做好防護(hù)欄，防止車輛撞入人行道或撞壞欄桿而落入橋下。⑶對(duì)于交通繁忙的橋梁，應(yīng)設(shè)計(jì)好照明設(shè)施，并有明確的交通標(biāo)志，兩端引橋坡度不宜太陡，以免發(fā)生車輛碰撞等引起的車禍。3、適用耐久⑴應(yīng)保證橋梁在100年的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)正常適用。⑵橋面寬度能滿足當(dāng)前以及今后規(guī)劃年限內(nèi)的交通流量（包括行人通行）⑶橋梁結(jié)構(gòu)在通過(guò)設(shè)計(jì)荷載時(shí)不出現(xiàn)過(guò)大的變形和過(guò)寬裂縫。⑷應(yīng)考慮不同的環(huán)境類別對(duì)橋梁耐久性的影響，在選擇材料、保護(hù)層厚度、阻銹等方面滿足耐久性的要求。⑸橋跨結(jié)構(gòu)的下面有利于泄洪、通航（跨河橋）或車輛和行人的通行（旱橋)⑹橋梁的兩端方便車輛的進(jìn)入和疏散，不致產(chǎn)生交通堵塞現(xiàn)象等。⑺考慮綜合利用，方便各種管線（水、電氣、通信等）的搭載。4、經(jīng)濟(jì)⑴橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則。⑵經(jīng)濟(jì)的橋型應(yīng)該是造價(jià)和使用年限內(nèi)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用綜合最省的橋型，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮維修的方便和維修費(fèi)用少，維修時(shí)盡可能不中斷交通，或中斷交通的時(shí)間最短。⑶所選擇的橋位應(yīng)是地質(zhì)、水文條件好，橋梁長(zhǎng)度也較短。⑷橋位應(yīng)考慮建在能縮短河道兩岸的運(yùn)距，促進(jìn)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)生最大的效益，對(duì)于過(guò)橋費(fèi)的橋梁應(yīng)能吸引更多的車輛通過(guò)，達(dá)到盡可能快回收投資的目的。5、美觀結(jié)構(gòu)布置精煉，并在空間有和諧的比例；橋型應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，城市橋梁和游覽地區(qū)的橋梁可較多考慮建筑藝術(shù)上的要求。第二節(jié)橋梁平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)一、橋梁的平面設(shè)計(jì)

橋梁的設(shè)計(jì)首先確定橋位⑴按照?公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?（JTGB01—2003）的規(guī)定，小橋和涵洞的位置與線形應(yīng)符合路線的總走向，為滿足水文、路線彎道等要求可設(shè)計(jì)斜橋和彎橋。⑵特大橋、大、中橋橋位，原則上應(yīng)符從路線走向，橋、路綜合考慮，盡量選擇在河道順直、水流穩(wěn)定、地質(zhì)條件良好的河段。⑶橋梁的平曲線半徑、平曲線超高和加寬、緩和曲線、變速車道設(shè)置等，均應(yīng)滿足相應(yīng)等級(jí)線路的規(guī)定。二、橋梁縱斷面設(shè)計(jì)

橋梁的縱斷面設(shè)計(jì)：橋梁的總跨徑、橋梁的分孔、橋道標(biāo)高的確定、橋上和引道的縱坡以及基礎(chǔ)的埋置深度。1、橋梁總跨徑⑴一般根據(jù)水文計(jì)算來(lái)確定。⑵橋梁總跨徑確定的基本原則：①應(yīng)使橋梁在整個(gè)使用年限內(nèi)，保證設(shè)計(jì)洪水能順利宣泄。②河流中可能出現(xiàn)的流冰和船只、排筏等能順利通過(guò)。③避免因過(guò)分壓縮河床引起河道和河岸的不利變遷。④避免因橋前壅水而淹沒(méi)農(nóng)田、房屋、村鎮(zhèn)和其他公共設(shè)施。⑤避免因總跨徑縮短而引起的河床過(guò)度沖刷對(duì)淺基礎(chǔ)帶來(lái)不利的影響。⑷對(duì)于采用連續(xù)體系的多孔橋梁，應(yīng)從結(jié)構(gòu)受力的特性考慮，使邊孔與中孔的跨中彎矩接近相等，合理確定相鄰跨之間的比例。⑸對(duì)于河流中存在不利的地質(zhì)段，例如巖石破碎帶、裂隙、溶洞等，在分孔時(shí)為使橋基避開(kāi)這些區(qū)段，可適當(dāng)加大跨徑。3、橋道標(biāo)高的確定⑴流水凈空要求為了保證支座的安全和正常工作，對(duì)于設(shè)支座的橋梁，支座底面應(yīng)高出計(jì)算水位(即設(shè)計(jì)洪水水位加壅水高、浪高等)不小于0.25m，并高出最高流冰面不小于0.50m，如圖所示。對(duì)于無(wú)鉸拱橋，拱腳允許被洪水淹沒(méi)，但淹沒(méi)深度不宜超過(guò)拱圈凈矢高f0的2/3，并且在任何情況下，拱頂?shù)酌鎽?yīng)高出計(jì)算水位不小于1.0m，拱腳的起拱線應(yīng)高出最高流冰面不小于0.25m。

①按設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面最低高程時(shí)應(yīng)按下式計(jì)算：②按設(shè)汁最高流冰水位計(jì)算橋面最低高程時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算：③橋面設(shè)計(jì)高程不應(yīng)低于式（1-2-1）或（1-2-2）的計(jì)算值。⑵通航凈空要求為了保證橋下安全通航，通航孔橋跨結(jié)構(gòu)下緣的高程應(yīng)高出自設(shè)計(jì)通航水位算起的凈空高度。我國(guó)對(duì)于內(nèi)河通航凈空的尺寸規(guī)定見(jiàn)圖2—3及表2—2。此外，交通部還頒布了《通航海輪橋梁通航標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ311一1997)，適用于沿海及海灣區(qū)域內(nèi)通航海輪航道的橋梁。綜上所述，全橋位于河中的橋面高程應(yīng)首先滿足流水凈空的要求；對(duì)于通航孔或橋下通車的立交孔還應(yīng)滿足通航或立交凈空的要求；另外，還應(yīng)考慮橋的兩端能夠與公路或城市道路的順利銜接等，因此，橋面高程的確定必須綜合考慮和規(guī)劃。橋梁的橋面控制高程確定后，一般是將橋梁的縱斷面設(shè)計(jì)成具有單向或雙向的橋面縱坡，既利于交通、美觀效果好，又便于橋面排水(對(duì)于不太長(zhǎng)的小橋，可以做成平坡橋)。但《橋規(guī)》規(guī)定：橋上縱坡不宜大于4％，橋頭引道縱坡不宜大于5％；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均不得大于3％。并應(yīng)在縱坡變更處按規(guī)定設(shè)置豎曲線，使縱坡改變處不致出現(xiàn)轉(zhuǎn)角。第三節(jié)橋梁設(shè)計(jì)與建設(shè)程序

一座橋梁的規(guī)劃設(shè)計(jì)所涉及的因素很多，特別是對(duì)于工程比較復(fù)雜的大、中橋梁，是一個(gè)綜臺(tái)性的系統(tǒng)工程。役計(jì)合理與否．將直接影響到區(qū)域的政治、經(jīng)濟(jì)、文化以及人民的生潔，團(tuán)此必須建立一套嚴(yán)格的管理體制和有序的工作程序。在我國(guó)，基本建設(shè)程序分力前期工作和正式設(shè)計(jì)兩個(gè)大步驟，它們的關(guān)系加圖所示，現(xiàn)分別簡(jiǎn)要介紹它們的主要內(nèi)容及要求。

一、“預(yù)可”階段

“預(yù)可”階段著重研究建橋的必要性以及宏觀經(jīng)濟(jì)上的合理性。在“預(yù)可”研究形成的‘“預(yù)工程可行性研究報(bào)書(shū)，簡(jiǎn)稱“預(yù)可報(bào)告”中，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、政治，國(guó)防等方面，詳細(xì)闡明建橋理由和工程建設(shè)的必要性和重要性，同時(shí)初步探討技術(shù)上的可行性。對(duì)于區(qū)域性線路上的橋粱．應(yīng)以建橋地點(diǎn)（渡口等）的車流量調(diào)查（計(jì)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)逐年增長(zhǎng)）為立論依據(jù)。

“預(yù)可”階段的主要工作目標(biāo)是解決建設(shè)項(xiàng)目的上報(bào)立項(xiàng)問(wèn)題．因而，在“預(yù)可報(bào)告”中．應(yīng)編制幾個(gè)可能的橋型方案，并對(duì)工程造價(jià)、資金來(lái)源、投資回報(bào)等間題也應(yīng)有初步估算和設(shè)想。設(shè)計(jì)方將“預(yù)可報(bào)告’交業(yè)主后，由業(yè)主據(jù)此編制“項(xiàng)目建議書(shū)”報(bào)主管上級(jí)審批。

二、“工可”階段在‘項(xiàng)目建議書(shū)’被審批確認(rèn)后，著手“工可”階段的工作，在這一階段，著重研究和制訂橋梁的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括：設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)、橋面寬度、通航標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)車速、橋面縱坡、橋面平、縱曲線半徑等，在這一階段，應(yīng)與河道、航運(yùn)、規(guī)劃等部門(mén)共同研究，以共同協(xié)商確定相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在‘工可”階段，應(yīng)提出多個(gè)橋型方案，并按交通部（公路基本建設(shè)工程投資估算編制辦法）估算造價(jià)，對(duì)資金來(lái)源和投資回報(bào)等問(wèn)題應(yīng)基本落實(shí)。

三、初步設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)批復(fù)的可行性研究報(bào)告、測(cè)設(shè)合同和初測(cè)、初勘或定測(cè)、詳勘資料編制。初步設(shè)計(jì)的目的是確定設(shè)計(jì)方案，應(yīng)通過(guò)多個(gè)橋型方案的比選，推薦最優(yōu)方案，報(bào)上級(jí)審批。在編制各個(gè)橋型方案時(shí)，應(yīng)提供平、縱、橫布置圖，標(biāo)明主要尺寸，并估算工程數(shù)量和主要材料數(shù)量，提出施工方案的意見(jiàn)，編制設(shè)計(jì)概算，提供文字說(shuō)明和圖表資料，初步設(shè)計(jì)經(jīng)批復(fù)后，則成為施工準(zhǔn)備、編制施工圖設(shè)計(jì)文件和控制建設(shè)項(xiàng)目投資等的依據(jù)。四、技術(shù)設(shè)計(jì)對(duì)于技術(shù)上復(fù)雜的特大橋、互通式立交或新型橋梁結(jié)構(gòu)需進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)。技術(shù)設(shè)什應(yīng)根據(jù)初步設(shè)計(jì)批復(fù)意見(jiàn)、測(cè)設(shè)合同的要求，對(duì)重大、復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)科學(xué)試驗(yàn)、專題研究、加深勘探調(diào)查及分析比較，進(jìn)一步完善批復(fù)的橋型方案的總體和細(xì)部各種技術(shù)問(wèn)題以及施工方案，并修正工程概算。

五、施工圖設(shè)計(jì)

兩階段（或三階段）施工圖設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)初步設(shè)計(jì)（或技術(shù)設(shè)計(jì)）批復(fù)意見(jiàn)、測(cè)設(shè)合同，進(jìn)一步對(duì)所審定的修建原則、設(shè)計(jì)方案、技術(shù)決定加以具體和深化，在此階段中，必須對(duì)橋梁各種構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算，并且確保強(qiáng)度、穩(wěn)定、剛度、裂縫、構(gòu)造等各種技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，繪制出施工詳圖，提出文宇說(shuō)明及施工組織計(jì)劃，并編制施工圖預(yù)算。

國(guó)內(nèi)一般的（常規(guī)的）橋梁采用兩階段設(shè)計(jì)，即初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)，對(duì)于技術(shù)簡(jiǎn)單方案明確的小橋，也可采用一階段設(shè)計(jì)，即施工圖設(shè)計(jì)。第四節(jié)橋梁設(shè)計(jì)方案的比選

橋梁設(shè)計(jì)方案的比選:主要包括橋位方案的比選和橋型方案的比選。一、橋位方案的比選

至少應(yīng)選擇兩個(gè)以上的橋位進(jìn)行比選。遇某種特殊情況時(shí)，還需要在大范圍內(nèi)提出多個(gè)橋位方案進(jìn)行比選。例如錢(qián)塘江第二大橋(公路與鐵路兩用橋)就曾提出4個(gè)橋位方案互相比較。如圖所示，從上游依次往下為：譚頭橋址方案、珊瑚沙橋址方案、錢(qián)塘江橋(既有橋)旁方案和四堡橋址方案。橋位方案一：潭頭橋址

潭頭橋址位于既有橋上游約9.5km處，上游富春江與浦陽(yáng)江的匯合口，兩江匯合后水流約呈90。轉(zhuǎn)彎，集中沖淘蕭山岸，使得橋址上游水文條件復(fù)雜。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于橋址位于杭州最南邊，對(duì)城市的干擾小，但兩岸鐵路接線最長(zhǎng)，過(guò)境公路需穿過(guò)市區(qū)，繞行路線最長(zhǎng)，接線工程費(fèi)用最高。橋位方案二：珊瑚沙橋址珊瑚沙橋址位于既有橋上游，距宮春江與浦陽(yáng)江的匯合口較遠(yuǎn)，水文條件較好，河床比較穩(wěn)定，兩岸接線較潭頭橋址方案短，但該橋址江面最寬。橋位方案三：錢(qián)塘江橋旁橋址錢(qián)塘江橋旁橋址位于既有橋下游約500cm，兩岸接線工程最省，且橋址處江面較其他方案都窄，投資最小。仍由于江面較窄，水深，流速大。該橋位距市區(qū)較近，存在對(duì)城市的發(fā)展、環(huán)境污染及交通干擾等問(wèn)題。橋位方案四：四堡橋址位四堡橋址位于既有橋下游約13.5km，兩岸鐵路、公路的接線較潭頭橋址方案和珊瑚沙橋址方案均小，旦接線工程無(wú)需穿過(guò)市區(qū)，對(duì)城市的發(fā)展、環(huán)境污染及交通干擾等影響不大。但橋位處于涌潮河段，對(duì)橋高和橋梁結(jié)構(gòu)等有一定的要求，對(duì)橋位上游河段的航運(yùn)開(kāi)發(fā)商一定的影響。經(jīng)綜合比較，最后推薦潭頭橋址方案。橋位的選擇應(yīng)置于路網(wǎng)市一起考慮，要有利于路網(wǎng)的布置，盡量滿足選線的需要。橋梁建在城市范圍內(nèi)時(shí)，要重視橋梁建設(shè)滿足城市規(guī)劃的要求。特大橋、大橋橋位應(yīng)選擇河道順直穩(wěn)定、河床地質(zhì)良好、河槽能通過(guò)大部分設(shè)計(jì)流量的河段。橋位不宜選擇在河漢、沙洲、古河道、急彎、匯合口、港口作業(yè)區(qū)及易形成流冰、流木阻塞的河段．以及斷層、巖溶、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)的河段。

橋梁縱軸線宜與洪水主流流向正交。對(duì)通航河流上的橋梁，橋他的選擇還應(yīng)考慮橋梁對(duì)周圍設(shè)施的影響程度，以及不能拆遷的設(shè)施對(duì)橋梁的影響程度，同時(shí)還應(yīng)充分考慮橋梁的建設(shè)對(duì)橋位周圍環(huán)境的影響等。綜合比較，根據(jù)每個(gè)橋位的不同著眼點(diǎn)．選定一個(gè)橋位作為推薦橋位。二、橋型方案的比選

橋梁設(shè)計(jì)方案的比選和確定可按下列步驟進(jìn)行1．明確各種高程的要求在橋位縱斷面團(tuán)上，先按比例繪出設(shè)汁洪水位、通航水位、堤頂高程、橋面高程、通航凈空、行車凈空位置圖等。2．橋梁分孔和初擬橋型方案草圖在確定了各種高程的縱斷面圖上，根據(jù)泄洪總跨徑的要求，以及橋下通航、立交等要求，作出橋梁分孔和橋型方案草圖。作草圖時(shí)思路要寬廣，只要基本可行，盡可能多繪幾種、以免遺漏可能的橋型方案。

3．方案初選

對(duì)草圖方案作技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的初步分析和判斷，篩去弱勢(shì)方案，從中選出2—4個(gè)構(gòu)思好、各具特點(diǎn)的方案，作進(jìn)一步詳細(xì)研究和比較。4．詳繪橋型方案圖根據(jù)不同橋型、不同跨度、寬度和施工方法，擬定主要尺寸并盡可能細(xì)致地繪制各個(gè)橋型方案的尺寸詳圖。對(duì)于新結(jié)構(gòu)，應(yīng)做初步的力學(xué)分析，以準(zhǔn)確擬定各方案的主要尺寸。5．編制估算或概算

依據(jù)編制方案的詳圖，可以計(jì)算出上、下結(jié)構(gòu)的主要工程數(shù)量，然后依據(jù)各省、市或行業(yè)的“估算定額”或“概算定額”，編制出各方案的主要材料(鋼木、混