桥梁设计的基本原则及毕业设计实例.ppt
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1、桥梁设计的基本原桥梁设计的基本原则及毕业设计实例则及毕业设计实例1第一部分第一部分 桥梁设计的基本原则桥梁设计的基本原则2桥梁的总体规划桥梁的总体规划 基本原则:基本原则:安全、适用、经济、美观和有利于环保。安全、适用、经济、美观和有利于环保。桥梁设计的基本要求桥梁设计的基本要求 (1 1)安全方面(结构尺寸和构造上):)安全方面(结构尺寸和构造上):在强度方面:足够的安全储备;在强度方面:足够的安全储备;在刚度方面:控制变形在刚度方面:控制变形稳定性方面:保持原形状和位置的能力。稳定性方面:保持原形状和位置的能力。3(2 2)使用上的要求:适用耐久)使用上的要求:适用耐久 保证在保证在100
2、100年的设计基准期内正常使用年的设计基准期内正常使用 桥面宽度满足当前以及今后规划年限内的交通流量;桥面宽度满足当前以及今后规划年限内的交通流量;利于泄洪,通航(跨河桥)或车辆和行人的通行(旱桥);利于泄洪,通航(跨河桥)或车辆和行人的通行(旱桥);桥梁的两端方便于车辆的进入和疏散;桥梁的两端方便于车辆的进入和疏散;考虑综合利用,方便各种管线的搭载。考虑综合利用,方便各种管线的搭载。4(3 3)经济上的要求:合理的经济)经济上的要求:合理的经济u 选择造价和养护费用综合最省的桥型;选择造价和养护费用综合最省的桥型;u 遵循因地制宜,就地取材和方便施工的原则;遵循因地制宜,就地取材和方便施工的
3、原则;u 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;对于过桥收费的桥梁应能吸引更多的车发展,产生最大的效益;对于过桥收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。辆通过,达到尽可能快回收投资的目的。(4 4)施工上的要求:技术先进)施工上的要求:技术先进 在因地制宜的前提下,尽可能采用成熟且先进的新结构、新设备、在因地制宜的前提下,尽可能采用成熟且先进的新结构、新设备、新材料和新工艺。新材料和新工艺。5(5 5)美学和景观上的要求:美观)美学和景观上的要求:美观香港昂船州大桥香港昂船州大桥随着经
4、济的发展、人们生活水随着经济的发展、人们生活水平的提高,桥梁美学越来越受平的提高,桥梁美学越来越受到重视。到重视。瑞士萨尔基那山谷桥瑞士萨尔基那山谷桥(Salginatobel BridgeSalginatobel Bridge)被评为被评为2020世纪最美丽的桥梁世纪最美丽的桥梁6(6 6)环境保护和可持续发展)环境保护和可持续发展多方面考虑环境要求,采取多方面考虑环境要求,采取必要的工程控制措施,建立环必要的工程控制措施,建立环境监测保护体系,将不利影响境监测保护体系,将不利影响减至最小。减至最小。7 一、桥梁的平面设计一、桥梁的平面设计确定桥位:小桥和涵洞的位置与线型一般应符合路线的确定
5、桥位:小桥和涵洞的位置与线型一般应符合路线的总走向,为满足水文、线路弯道等要求,可设计斜桥和总走向,为满足水文、线路弯道等要求,可设计斜桥和弯桥;对于公路上的特大桥、大、中桥桥位,原则上应弯桥;对于公路上的特大桥、大、中桥桥位,原则上应服从路线走向,桥、路综合考虑,尽量选择在河道顺直、服从路线走向,桥、路综合考虑,尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。水流稳定、地质良好的河段上。桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、变桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、变速车道设置等,均应满足相应等级线路的规定。速车道设置等,均应满足相应等级线路的规定。桥梁平、纵、横断面设计桥梁平
6、、纵、横断面设计8桥面纵桥面纵坡坡 二、桥梁纵断面设计二、桥梁纵断面设计桥梁总跨径的确定桥梁总跨径的确定桥梁的分孔桥梁的分孔桥道各种标高的确定桥道各种标高的确定91 1、桥梁总跨径的确定桥梁总跨径的确定 原则:原则:在整个使用年限内,保证泄洪及通航,流冰;避免因过在整个使用年限内,保证泄洪及通航,流冰;避免因过分压缩河床引起河道和河岸的不利变迁;避免因桥前壅水及河分压缩河床引起河道和河岸的不利变迁;避免因桥前壅水及河床过度冲刷带来的不利影响。床过度冲刷带来的不利影响。对于深埋基础,一般允许稍大一点的冲刷,使总跨径能适当减对于深埋基础,一般允许稍大一点的冲刷,使总跨径能适当减小;小;对于平原区稳
7、定的宽滩河段,流速较小、漂流物少、主河槽较对于平原区稳定的宽滩河段,流速较小、漂流物少、主河槽较大,可以对河滩的浅水流区段作较大的压缩,但必须慎重校核,大,可以对河滩的浅水流区段作较大的压缩,但必须慎重校核,压缩后的桥梁的壅水不得危及河滩路堤以及附近农田和建筑物。压缩后的桥梁的壅水不得危及河滩路堤以及附近农田和建筑物。特殊:特殊:10 2 2、桥梁的分孔、桥梁的分孔 原则:原则:在满足使用和技术要求的前提下,在满足使用和技术要求的前提下,使上、下部结构的使上、下部结构的总造价趋于最低总造价趋于最低。(2)(2)平原区宽阔河流上的桥梁:平原区宽阔河流上的桥梁:通常在主河槽部分按需要布置较大通常在
8、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。的通航孔,而在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。(1)(1)通航河流:通航河流:应满足桥下的通航要求。通航孔应布置在航行最方应满足桥下的通航要求。通航孔应布置在航行最方便的河域。对于变迁性河流,根据具体条件,应多设几个通航孔。便的河域。对于变迁性河流,根据具体条件,应多设几个通航孔。使用和技术要求使用和技术要求11(3)(3)对于对于在山区深谷上、水深流急的江河上在山区深谷上、水深流急的江河上,或需在水库上修,或需在水库上修桥时,应加大跨径,甚至采用特大跨径的单孔跨越。桥时,应加大跨径,甚至采用特大跨径的单孔跨越。(4)(4)
9、从从结构的受力特性结构的受力特性考虑,合理地确定相邻跨之间的比例。考虑,合理地确定相邻跨之间的比例。(5)(5)可以适当加大跨径避开可以适当加大跨径避开不利的地质段不利的地质段。(6)(6)上下游上下游临近桥梁临近桥梁的情况的情况123 3、桥道高程的确定桥道高程的确定 原则:原则:满足流水净空的要求;满足流水净空的要求;通航桥孔应满足通航净空的要求;通航桥孔应满足通航净空的要求;桥下通车桥孔应满足建筑净空限界的要求;桥下通车桥孔应满足建筑净空限界的要求;桥的两端能够与公路或城市道路顺利衔接。桥的两端能够与公路或城市道路顺利衔接。13l通航通航净净空要求空要求为为了保了保证桥证桥下安全通航,通
10、航孔下安全通航,通航孔桥桥跨跨结结构下构下缘缘的的标标高高应应高出自高出自设计设计通航水位算起的通航水位算起的净净空高度。空高度。l 流水流水净净空要求空要求 按按设计设计水位水位计计算算桥桥面最低高程:面最低高程:14l跨跨线桥桥线桥桥下的交通要求下的交通要求:保证桥下通车的净空安全保证桥下通车的净空安全H H 净空高度,高速公路和一净空高度,高速公路和一级、二级公路为级、二级公路为5.0m5.0m,三级、,三级、四级公路为四级公路为4.5m4.5m15(4 4)桥面纵坡:)桥面纵坡:既利于交通,美观效果好,又便于桥面排水既利于交通,美观效果好,又便于桥面排水单向或双向坡度的桥梁,对于不太长
11、的小桥,可以做成平坡桥单向或双向坡度的桥梁,对于不太长的小桥,可以做成平坡桥桥上纵坡不宜大于桥上纵坡不宜大于4%4%桥头引道纵坡不宜大于桥头引道纵坡不宜大于5%5%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不得大于3%3%,并应在纵坡变更的地方按规定设置竖曲线,并应在纵坡变更的地方按规定设置竖曲线斯托尔马桥斯托尔马桥16 高速公路、一级公路路基标准横断面高速公路、一级公路路基标准横断面1.1.桥梁宽度桥梁宽度根据根据公路工程技术标准公路工程技术标准中中规定各级公路行车道宽度、规定各级公路行车道宽度、中间带宽度、路肩宽度中
12、间带宽度、路肩宽度三、横断面设计三、横断面设计 取决于桥面的宽度和不同桥跨结构横断面的形式。取决于桥面的宽度和不同桥跨结构横断面的形式。2.2.桥面净空桥面净空满足满足公路工程技术标准公路工程技术标准中的建筑界线规定中的建筑界线规定17桥梁的设计与建设程序桥梁的设计与建设程序设计阶设计阶段与建段与建设设程序关系程序关系图图预预可行性可行性研究研究报报告告可行性可行性研究研究报报告告初步初步设计设计技技术设计术设计施工施工图图设计设计前前期期工工程程三三阶阶段段设设计计项项目目建建议书议书可行性可行性研究研究报报告告主管省(市)主管省(市)计计划部划部门审门审批批投投资资在限在限额额以上以上时时
13、由国家由国家发发展展计计划委划委员员会会审审批批主管省(市)主管省(市)计计划部划部门审门审批批投投资资在限在限额额以上以上时时由国家由国家发发展展计计划委划委员员会会审审批批工程立工程立项项设计设计任任务书务书招投招投标标及及施工准施工准备备建建 设设 单单 位位 审审 批批招招标标文件文件开工开工报报告告建建 设设 单单 位位 审审 批批设计阶设计阶段段 建建设设程序程序施施 工工阶阶 段段18一、一、“预可预可”阶段阶段 “预可预可”阶段着重研究建桥的阶段着重研究建桥的必要性必要性以及以及宏观经济上的合理性宏观经济上的合理性,编制预可行性研究报告。编制预可行性研究报告。二、二、“工可工可
14、”阶段阶段 “工可工可”阶段的主要工作目标是解决建设项目的上报立项问题,阶段的主要工作目标是解决建设项目的上报立项问题,编制可行性研究报告。编制可行性研究报告。三、初步设计:确定桥梁的设计方案三、初步设计:确定桥梁的设计方案1.1.进一步开展水文、勘测工作进一步开展水文、勘测工作2.2.桥梁方案比选桥梁方案比选3.3.科研项目立项科研项目立项4.4.施工组织设计施工组织设计5.5.概算概算19 四、技术设计四、技术设计 进一步深化初步设计:充分勘探、进一步深化初步设计:充分勘探、确定细部尺寸、截面配筋、确定确定细部尺寸、截面配筋、确定施工方法、调整概算施工方法、调整概算 (技术上复杂的特大桥、
15、互通式技术上复杂的特大桥、互通式立交、或新型桥梁结构立交、或新型桥梁结构)五、施工设计五、施工设计编制施工图、编制工程预算编制施工图、编制工程预算塔顶塔顶 1:11:1模型试验模型试验20桥梁设计方案的比选桥梁设计方案的比选明确各种标高明确各种标高的要求的要求桥梁分孔和初拟桥型桥梁分孔和初拟桥型方案草图方案草图方案初筛方案初筛详绘桥型方案详绘桥型方案编制估算或编制估算或概算概算方案选定和方案选定和文件汇总文件汇总最佳的推荐最佳的推荐方案方案21洞庭湖大桥桥型方案比较图洞庭湖大桥桥型方案比较图三塔斜三塔斜拉桥方拉桥方案案系杆拱系杆拱配斜拉配斜拉桥方案桥方案连续连续刚构刚构方案方案22优优 缺缺
16、点点 比比 较较三塔斜拉三塔斜拉桥桥方案方案(第(第方案)方案)系杆拱配斜拉系杆拱配斜拉桥桥方案方案(第(第方案)方案)连续刚连续刚构方案构方案(第(第方案)方案)经济经济性性54295.754295.7万元万元53653.453653.4万元万元55412.855412.8万元万元适用适用性性1 1两孔两孔310m310m主跨跨越主跨跨越主航道,与航道适主航道,与航道适应应性性好,通航好,通航净净空大,防撞空大,防撞要求低;要求低;2 2河床河床压缩压缩少,有利少,有利汛期泄洪;汛期泄洪;3 3西岸副孔西岸副孔50m50m简简支支T T梁伸梁伸缩缝缩缝多,多,桥桥面面连续连续易开裂易开裂1
17、1主主桥桥大跨少,大跨少,对对通航通航较较不利,不利,桥桥墩防墩防撞要求撞要求较较高;高;2 2河床河床压缩较压缩较多,多,对对汛期泄洪汛期泄洪较较不利;不利;3 3西岸副孔西岸副孔50m50m连续连续梁,伸梁,伸缩缝较缩缝较少少1 1两孔两孔280m280m跨径跨径连连续刚续刚构跨越主航道,构跨越主航道,与航道适与航道适应应性好。通性好。通航航净净空大,防撞要求空大,防撞要求低;低;2 2河床河床压缩压缩多,汛多,汛期泄洪能力期泄洪能力较较差;差;3 3西岸副孔西岸副孔50m50m空心空心板,伸板,伸缩缝缩缝多,多,桥桥面面连续连续易开裂易开裂23优优 缺缺 点点 比比 较较安全性安全性1
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