第一章概述_橋梁工程

1、2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院1橋橋 梁梁 工工 程程內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院道路交通工程系2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院2目目 錄錄第一章 概述第二章 橋面構(gòu)造第三章 混凝土簡(jiǎn)支體系梁式橋的構(gòu)造與設(shè)計(jì)第四章 簡(jiǎn)支梁的計(jì)算第五章 懸臂梁橋簡(jiǎn)介第六章 混凝土連續(xù)體系梁橋2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院3第七章 梁式橋支座 第八章 混凝土梁橋施工方法簡(jiǎn)介第九章 混凝土拱橋第十章 斜拉橋第十一章 懸索橋第十二章 組合體系橋2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院4第一章第一章 總總 論論v橋梁工程是有關(guān)橋梁勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、維修和檢定及與橋梁相關(guān)的科學(xué)研究和工程技術(shù)的總稱。它是土

2、木工程的一個(gè)重要組成部分。本課程主要介紹橋梁的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)概念和基本理論；介紹橋梁工程其他方面的基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)內(nèi)容。1.1 橋梁在交通和交通發(fā)展中的作用及橋梁工程發(fā)展簡(jiǎn)史 1.1.1 橋梁在交通和交通發(fā)展中的作用 1.1.2 橋梁工程發(fā)展簡(jiǎn)史1.2 橋梁的基本組成及分類 1.2.1 橋梁的基本組成部分 1.2.2 橋梁的分類2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院51.3 橋梁總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)程序 1.3.1 橋梁的總體規(guī)劃 1.3.2 橋梁設(shè)計(jì)程序簡(jiǎn)介 1.3.3 橋梁建筑造型與美學(xué)1.4 橋梁結(jié)構(gòu)的作用 1.4.1 永久作用 1.4.2 可變作用 1.4.3 偶然作用 1.4.4 作用效

3、應(yīng)組合2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院61.1.1 1.1.1 橋梁在交通和交通發(fā)展中的作用橋梁在交通和交通發(fā)展中的作用v橋梁是最重要的交通設(shè)施之一。它在交通和交通發(fā)展中起著非常重要的作用，隨著陸路交通的發(fā)展，它的這種作用變得越來越明顯。v由于自然地理環(huán)境的原因，構(gòu)成交通網(wǎng)的道路常常會(huì)遇到各種障礙，如河流、山谷或其它交通線路等，通?？缭竭@些障礙必須建設(shè)各種類型的橋梁。v橋梁是交通網(wǎng)上十分重要的環(huán)節(jié)，直接影響到當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和文化交流。良好的交通設(shè)施、完善的交通網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代文明的重要標(biāo)志之一。v從古至今交通的發(fā)展與橋梁工程的發(fā)展相互促進(jìn)密不可分。v交通的發(fā)展與不同歷史時(shí)期社會(huì)發(fā)展對(duì)交

4、通的需求有十分密切的關(guān)系，與當(dāng)時(shí)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展水平、工業(yè)制造水平以及道路與橋梁的設(shè)計(jì)和施工水平也有密不可分的關(guān)系。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院71.1.2 1.1.2 橋梁工程發(fā)展簡(jiǎn)史橋梁工程發(fā)展簡(jiǎn)史1.古代橋梁工程的成就2.近代橋梁工程的成就 3.現(xiàn)代橋梁工程的發(fā)展 4.橋梁工程未來的發(fā)展方向 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院81.1.古代橋梁工程的成就古代橋梁工程的成就v中國是有著悠久歷史和燦爛文化的文明古國，造橋的歷史同樣相當(dāng)久遠(yuǎn)。古代的橋梁主要以木材、石料和鐵鏈以及用粘土燒制的磚作為建筑材料。我國歷史上記載最早的橋梁有：渭河上的浮橋渭河上的木柱木梁橋樊河鐵鏈橋安瀾橋保留至

5、今的古代橋梁主要有石拱橋、石梁橋和鐵鏈橋。v國外古代橋梁木橋示例2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院9古代拱橋古代拱橋趙州橋趙州橋又稱安濟(jì)橋，位于河北省趙縣境內(nèi)，建于隋開皇年間（公元595605年），由隋匠李春建造，距今已有近1400年歷史，它是世界上現(xiàn)存最早，保存最完整的石拱橋之一，特別是拱上加拱的“敞肩拱”的運(yùn)用，更為世界橋梁史上的首創(chuàng)。趙州橋全長(zhǎng)64.4米，拱頂寬9米，拱腳寬9.6米，跨徑37.02米，拱矢7.23米。不僅有高度的科學(xué)性，而且具有我國獨(dú)特的民族藝術(shù)風(fēng)格，是我國古代建筑的偉大作品。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院10古代拱橋古代拱橋蘇州寶帶橋蘇州寶帶橋又名小長(zhǎng)橋，始建于

6、唐元和十一至十四年（816819年）。全橋有53孔，總長(zhǎng)近317m，其中橋孔長(zhǎng)249.8m，橋頂寬4.1m，橋端寬6.1m。寶帶橋?yàn)楸《章?lián)拱橋，墩厚僅0.6m，與最大一孔跨徑6.95m相比，接近1/12，使全橋顯得輕盈秀麗，還可增大泄水面積減少洪水對(duì)橋身的沖擊。寶帶橋的泄水面積達(dá)85%，居古橋之首。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院11古代拱橋古代拱橋盧溝橋盧溝橋盧溝橋在北京廣安門外30公里，跨永定河。橋始建于金大定二十八年(公元1188年)，完工于金明昌三年(公元1192年)。橋全長(zhǎng)212.2m，共11孔，凈跨不等，自11.4m至13.45m，橋?qū)?.3m，墩寬6.5m至7.9m米。拱圈接

7、近半圓形。橋墩迎水面有尖端鑲有三角鐵柱的分水尖，背水面為削角方形。橋面上石攔桿共269間，各望柱頭上，雕刻有石獅485個(gè)。 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院12古代拱橋古代拱橋玉帶橋玉帶橋 玉帶橋位于北京頤和園昆明湖長(zhǎng)堤上，建于清乾隆年間(公元17361795年)。該橋單孔凈跨11.38m，矢高約7.5m，全部用玉石琢成，橋面是雙反向曲線，組成波形線橋型，配有精制白石欄板。蛋尖形橋拱，特別高聳，好似玉帶。玉帶橋的造型具有我國長(zhǎng)江三角洲地區(qū)石拱橋的風(fēng)格，以纖秀挺拔，輕巧為其特色。并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，是湖光山水增色。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院13古代拱橋古代拱橋十七孔橋十七孔橋十七孔

8、橋位于北京市頤和園東堤上。清乾隆年間(公元17361795)建。是一座式樣美觀的連拱大石橋，橋面呈拱狀隆起，形如初月，橋欄柱上雕鏤小獅，形態(tài)各異。橋中各孔跨徑以中孔最大，約8m，向邊孔逐漸變小，最小約4.14m。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院14古代梁橋古代梁橋萬安橋萬安橋泉州萬安橋，俗稱洛陽橋，建于洛陽江入?？?。橋始建于宋皇佑五年,完成于宋嘉裕四年。橋總長(zhǎng)約834米，石墩、石梁共有孔，每孔約1117米，橋?qū)?.7米。采用磐石遍鋪橋位江底為橋基，在其上養(yǎng)殖海生牡蠣，使江底磐石膠固成整體，然后在磐石橋基之上壘縱橫石條成橋墩，再架設(shè)石梁。每孔花崗巖石梁有7根，每根梁高約0.5m，寬0.6m，

9、長(zhǎng)約12m。萬安橋開現(xiàn)代筏形基礎(chǔ)之先河，創(chuàng)世界絕無僅有之造橋方法，成就驚人。 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院15古代梁橋古代梁橋虎渡橋虎渡橋又名江東橋，位于福建省漳州市城東16公里處，跨越九龍江的北溪下游。宋紹熙年間(公元11901194年)始建浮橋，明嘉靖四十四年(公元1565年)建石梁橋，是我國十大古名橋之一。橋全長(zhǎng)335m，共25空，橋?qū)?.6m，跨徑長(zhǎng)短不一，最大跨徑為23.7m，用根寬1.7m，高1.9m，重達(dá)207噸的石梁并鋪成橋面。據(jù)史料記載，如此重的巨大石梁是利用潮水漲落浮運(yùn)架設(shè),足見我國古代工匠的聰明和智慧。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院16古代梁橋古代梁橋霽玉橋

10、霽玉橋又名金堂橋。相傳建于三國時(shí)期，石平橋，共6孔，跨徑3m。墩寬1.5m，橋長(zhǎng)28m，為抗山洪，橋墩迎水面分水尖銳突。雖橋已建數(shù)百年，橋面石板也多次更迭，然橋墩依故。橋堍有香樟樹三棵，已有八百余年的歷史。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院17古代索吊橋古代索吊橋v我國西南地區(qū)山高林密，坡陡谷深，早就建有懸索吊橋，迄今至少有三千年左右的歷史。早期以竹、藤為懸索和吊索，稱為竹索橋或藤索橋。春秋戰(zhàn)國時(shí)期擁有冶鐵、鍛鐵技術(shù)之后，逐漸以鐵鏈作為懸索和吊索，稱為鐵鏈橋。這類橋是現(xiàn)代斜索橋和斜拉橋的原始橋型。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院18古代吊橋古代吊橋霽虹橋霽虹橋霽虹橋是我國現(xiàn)存最早的鐵鏈橋

11、之一。位于云南永平的“瀾滄古渡”，橫跨瀾滄江。自漢朝就建有竹索橋，14651487年改建為鐵鏈橋。橋全長(zhǎng)為113.4m，橋?qū)?.7m，凈跨徑為57.3m，全橋共14條鐵鏈，2條扶欄鐵鏈，每側(cè)各一條，12條承重底鐵鏈，錨固于兩岸的橋臺(tái)上，底鐵鏈上鋪設(shè)縱橫木板，此橋至今仍在使用。此外保留至今的尚有建于1706年的四川瀘定橫跨大渡河的鐵鏈橋，凈跨100m，橋?qū)?.8m，由13條固定于兩岸的鐵鏈組成。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院19古代索橋古代索橋滬定鐵索橋滬定鐵索橋四川滬定鐵索橋，跨越大渡河，位于川、藏要道，是鐵索橋中現(xiàn)存制作最精良的一座。橋始建于清康熙四十四年(公元1705年），次年完成。

12、橋凈跨100m，橋?qū)?.8m，上鋪木板，底索9根，每根索長(zhǎng)約128m，兩側(cè)各有兩根欄桿索，由四川善于制作鐵索橋的全天州修建。兩岸石砌橋臺(tái)，用臺(tái)身自重來平衡鐵索的拉力。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院20國外古代橋梁國外古代橋梁加爾德輸水橋加爾德輸水橋國外保留至今的古代橋梁大多為石拱橋。最為著名的一座是位于法國南部尼姆(Nimes)附近，建于公元前6313年古羅馬時(shí)代的加爾德(Pont du Gard)輸水橋。全橋由三層圓弧拱組成，底層和二層各有6孔和11孔大拱，頂層為36孔小拱，拱上支承帶有蓋板的輸水槽。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院21國外古代橋梁國外古代橋梁天使橋天使橋意大利羅馬

13、臺(tái)伯河(Tiber)上的天使橋建于公元136年，也是古羅馬時(shí)代留下的、至今仍在使用的多孔圓弧拱橋。古羅馬時(shí)代的石拱橋至今尚有許多遺存，其建筑技術(shù)和結(jié)構(gòu)造型對(duì)拱橋的歷史發(fā)展有著極為深遠(yuǎn)的影響。石拱橋示例2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院222.2.近代橋梁工程的成就近代橋梁工程的成就 v始于意大利的歐洲文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建立和完善了近代科學(xué)體系。v十九世紀(jì)初發(fā)明了水泥，隨后又發(fā)明了鋼材和鋼筋混凝土，使橋梁及橋梁工程的發(fā)展出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。v新的運(yùn)輸工具火車和汽車的出現(xiàn)對(duì)這一發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。 v近代有代表性的橋梁有：v1855年起法國建造了第一批應(yīng)用水泥砂漿砌筑的石拱橋 v187

14、0年德國建造了第一批采用硅酸鹽水泥的混凝土拱橋 v美國在1874年建成了主跨徑為158m的（St.Louis）鋼桁架拱橋 v1883年建成了主跨為487m的布魯克林懸索橋 v1890年英國建成主跨度為512m的福斯灣懸臂鋼桁架梁橋 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院23近代有代表性的橋梁近代有代表性的橋梁v加拿大1917年建成主跨為549m，世界上跨徑最大的鋼懸臂桁架梁橋(第二魁北克橋)v澳大利亞1932年建成主跨為503m的鋼桁架拱橋(悉尼海港大橋)v美國1917年建成主跨為219m，當(dāng)時(shí)世界上跨徑最大的簡(jiǎn)支鋼桁架梁橋(Metropolis)。v美國1931年建成主跨為504m，當(dāng)時(shí)為世界

15、上跨徑最大的Bayonne鋼桁架拱橋v美國1937年建成主跨為1280m，當(dāng)時(shí)為世界上跨徑最大的懸索橋金門大橋v法國在1930年建成三孔跨徑為186m的Plougastel鋼筋混凝土拱橋，并用28只液壓千斤頂在拱頂處對(duì)拱圈內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整。v瑞典在1943年建成主跨為264m，當(dāng)時(shí)為世界上跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋(Sandoe)2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院243.3.現(xiàn)代橋梁工程的發(fā)展現(xiàn)代橋梁工程的發(fā)展(1)(1) v社會(huì)發(fā)展的需要、計(jì)算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用、預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的成熟和廣泛使用以及新的大跨度橋梁施工方法的發(fā)明和施工機(jī)械的進(jìn)步，使橋梁和橋梁工程進(jìn)入了現(xiàn)代化高速發(fā)展時(shí)期。v在橋梁設(shè)計(jì)理

16、論方面，大多數(shù)國家普遍采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法代替了以彈性理論為基礎(chǔ)的允許應(yīng)力法。由于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，使結(jié)構(gòu)振動(dòng)、穩(wěn)定、疲勞和結(jié)構(gòu)的非線性理論在橋梁設(shè)計(jì)中得到廣泛運(yùn)用。v在橋梁結(jié)構(gòu)施工技術(shù)方面，德國最早利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)把懸臂施工技術(shù)成功地用于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工，克服了大跨度橋梁施工的難題。創(chuàng)立了現(xiàn)代大跨度橋梁懸臂施工技術(shù)。 v20世紀(jì)50年代至今是橋梁和橋梁工程發(fā)展最為迅速的時(shí)期。德國橋梁專家利用懸索橋和拉索橋的受力原理在1952 年設(shè)計(jì)完成了第一座主跨為260m的現(xiàn)代鋼斜拉橋(杜塞爾多夫北橋)。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院253.3.現(xiàn)代橋梁工程的發(fā)展現(xiàn)代橋梁工程的發(fā)展(2)(2)

17、v懸臂施工技術(shù)使剛架橋和大跨徑拱橋及其它組合結(jié)構(gòu)橋得到迅速的發(fā)展。v現(xiàn)代代表性的橋梁有現(xiàn)代代表性的橋梁有：v挪威采用懸臂施工方法建造的連續(xù)剛架橋，位于艾于斯特沃爾的Stomasundet橋，其最大跨徑已達(dá)301m，1998年建成。1997年我國建成類似的橋梁虎門大橋輔航道橋，跨度已達(dá)270m。v1970年美國建成跨度為518米的鋼桁架拱橋新河峽谷大橋；前南斯拉夫在1980年采用懸臂施工方法建成了跨度為390m的鋼筋混凝土箱型拱橋(KRK-橋)。1995年我國用類似的施工方法建成了跨度為330m的桁式組合箱型拱橋(貴州江界河)；在1998年采用剛性骨架施工法建成了跨度為420m的世界第一大的鋼筋

18、混凝土箱型拱橋(重慶萬州長(zhǎng)江大橋)。2003年建成目前世界第一大跨550米鋼管混凝土拱橋上海盧浦大橋。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院26現(xiàn)代代表性的橋梁現(xiàn)代代表性的橋梁v最大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋是主跨為530m的挪威斯卡爾桑德大橋。上海于1993年建成的楊浦大橋主跨為602m，是第一座跨越600m的斜拉橋；日本1999年施工完成的多多羅鋼斜拉橋，其主跨達(dá)890m。其次是法國的諾曼底大橋，其主跨徑為856m的鋼箱梁。2001年完成的南京長(zhǎng)江二橋主跨達(dá)到628m。v日本1991年建成主跨為400m、跨徑最大的鋼桁架連續(xù)梁橋；v巴西1974年建成主跨為300m、跨徑最大的鋼箱梁橋；v美國1

19、973年建成主跨為227m、跨徑最大簡(jiǎn)支鋼桁架梁橋；v英國1981年建成主跨為1410m、亨伯爾懸索橋；v日本1998年建成主跨為1991m、跨徑最大明石海峽懸索橋；v丹麥1998年建成主跨為1624m、大貝爾特東懸索橋；v我國1999年建成主跨為1385m、江陰長(zhǎng)江懸索橋。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院274.4.橋梁工程未來的發(fā)展方向橋梁工程未來的發(fā)展方向 v中小跨度的橋梁主要向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和連續(xù)化方向發(fā)展。 v在橋梁設(shè)計(jì)的概念和理論方面，不僅要考慮橋梁結(jié)構(gòu)的靜力特性，還需從橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性、穩(wěn)定性、耐久性和橋梁振動(dòng)產(chǎn)生的噪音等多方面給予考慮。v在設(shè)計(jì)方法和計(jì)算手段方面，將會(huì)以計(jì)算機(jī)

20、應(yīng)用為主，并且朝著設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖一體化的方向發(fā)展。 v在橋梁施工方面，對(duì)中小跨度橋梁主要向標(biāo)準(zhǔn)化工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)安裝方向發(fā)展，對(duì)大跨度橋梁則向無支架施工方法發(fā)展。基礎(chǔ)施工將普遍采用鉆孔灌注樁施工方法。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院281.21.2橋梁的基本組成及分類橋梁的基本組成及分類 v橋梁是供鐵路、道路、渠道、管線、行人等跨越河流、山谷或其它交通線路等各種障礙物時(shí)所使用的承載結(jié)構(gòu)物。 1.2.1 1.2.1 橋梁的橋梁的基本組成部分基本組成部分v上部結(jié)構(gòu)(也稱橋跨結(jié)構(gòu))是指橋梁結(jié)構(gòu)中直接承受車輛和其它荷載，并跨越各種障礙物的結(jié)構(gòu)部分。一般包括橋面構(gòu)造、橋梁跨越部分的承載結(jié)構(gòu)和橋梁支座

21、。v橋梁下部結(jié)構(gòu)是指橋梁結(jié)構(gòu)中設(shè)置在地基上用以支承橋跨結(jié)構(gòu)，將其荷載傳遞至地基的結(jié)構(gòu)部分，包括橋墩、橋臺(tái)及墩臺(tái)基礎(chǔ)。橋墩兩側(cè)均為橋跨結(jié)構(gòu)；橋臺(tái)一側(cè)為橋跨結(jié)構(gòu)，另一側(cè)為路堤，橋臺(tái)兩側(cè)通常設(shè)置石砌錐形護(hù)坡或護(hù)岸；墩臺(tái)基礎(chǔ)是橋梁結(jié)構(gòu)的根基，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全使用起著舉足輕重的作用。 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院29橋梁橋梁有關(guān)技術(shù)術(shù)語有關(guān)技術(shù)術(shù)語-1-1v有關(guān)水位的定義：低水位；高水位；通航水位；最高流冰水位；設(shè)計(jì)洪水位。v橋長(zhǎng)(L)：一般把橋梁兩端橋臺(tái)的側(cè)墻或八字墻尾端點(diǎn)之間的距離稱為橋梁全長(zhǎng)，簡(jiǎn)稱橋長(zhǎng)。v橋梁的跨徑總長(zhǎng)：橋梁兩端橋臺(tái)臺(tái)背前緣間的距離。v橋梁的標(biāo)準(zhǔn)跨徑(l) ：指橋墩中線間距

22、離或橋墩中線與橋臺(tái)背前緣的間距，對(duì)于拱式橋是指其凈跨徑。v橋梁凈跨徑(l0)：對(duì)于梁式橋凈跨徑是指設(shè)計(jì)洪水位上相鄰兩個(gè)橋墩（或橋臺(tái)）之間的凈距，而拱式橋是指每孔拱跨拱腳截面內(nèi)邊緣之間的距離。v總跨徑是多跨橋梁各孔凈跨徑的總和(l0)，也稱橋梁孔徑。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院30橋梁的橋梁的有關(guān)技術(shù)術(shù)語有關(guān)技術(shù)術(shù)語-2-2v計(jì)算跨徑(l)：對(duì)于梁式橋是指橋跨兩端相鄰支座中心之間的距離。對(duì)于拱式橋是指拱軸線兩端點(diǎn)之間的距離。v橋梁建筑高度(h)：指橋上行車路面（或軌頂）與橋跨結(jié)構(gòu)下邊緣之間的高差。 v橋下凈空高度(H)：設(shè)計(jì)洪水位或計(jì)算通航水位至橋跨結(jié)構(gòu)下邊緣之間的距離。v橋梁高度(H1

23、) ：低水位至橋面的高差。對(duì)于跨線橋是指橋下道路路面至橋面的高差。橋高的不同對(duì)橋梁施工的要求也不同，其施工的方法和難度會(huì)有很大差異。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院311.2.2 1.2.2 橋梁的分類橋梁的分類(1)(1) 橋梁有許多分類方式，人們通常根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式、所用材料、所跨越的障礙以及其用途、跨徑大小等對(duì)橋梁進(jìn)行分類： v根據(jù)橋梁主跨結(jié)構(gòu)所用材料分為木橋、圬工橋、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋和鋼橋。v根據(jù)橋梁所跨越的障礙物，可分為跨河橋、跨海峽橋、立交橋、高架橋等等。 v根據(jù)橋梁的用途，可分為公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、人行橋、運(yùn)水橋、農(nóng)橋以及管道橋等等。v根據(jù)橋梁跨徑總長(zhǎng)L

24、和單孔跨徑l的不同，橋梁可分為特大橋、大橋、中橋、小橋以及涵洞。v根據(jù)橋面在橋跨結(jié)構(gòu)中的位置，橋梁可分為上承式橋梁、中承式和下承式橋。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院321.2.2 1.2.2 橋梁的分類橋梁的分類(2)(2)v根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式劃分。在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般按橋梁的結(jié)構(gòu)形式(也稱結(jié)構(gòu)體系)將其分為四個(gè)基本類型以及這些基本類型的組合形式(圖1-9)。其組合形式有多種多樣，如斜拉橋，系桿拱橋等。各種結(jié)構(gòu)形式其受力特點(diǎn)、適應(yīng)范圍都有很大差異。按照受力情況劃分的橋梁類型為： 梁式橋 拱式橋 剛架橋 懸吊式橋 組合形式橋如系桿拱橋，斜拉橋等2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院331.

25、1.梁式橋梁式橋v梁式橋的特點(diǎn)是其橋跨的承載結(jié)構(gòu)由梁組成。在豎向荷載作用下梁的支承處僅產(chǎn)生豎向反力，而無水平反力(推力)。v梁式橋的內(nèi)力以彎矩和剪力為主，水平軸力和扭矩相對(duì)很小。v荷載作用方向通常與梁的軸線相垂直，梁主要通過抗彎來承受荷載，并通過支座將其傳遞至下部結(jié)構(gòu)。v梁式橋可分為簡(jiǎn)支梁橋、連續(xù)梁橋、懸臂梁橋。 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院342.2.拱式橋拱式橋v拱式橋是橋梁工程中廣泛采用的橋型之一。 v拱式橋的特點(diǎn)是其橋跨的承載結(jié)構(gòu)以拱圈或拱肋為主。在豎向荷載作用下，兩拱腳處不僅產(chǎn)生豎向反力，還產(chǎn)生水平反力（推力）。v拱式橋是鋼筋混凝土橋和圬工橋最合理的結(jié)構(gòu)形式之一。v拱式橋的基

26、本結(jié)構(gòu)體系可分為有鉸拱和無鉸拱。v拱式橋適建于地質(zhì)和地基條件良好的橋址。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院353.3.剛架橋剛架橋v剛架橋是由橋跨結(jié)構(gòu)(主梁)與墩臺(tái)(支柱、板墻)整體相連而形成的結(jié)構(gòu)體系，其梁柱結(jié)點(diǎn)為剛結(jié)。v在荷載作用下，其結(jié)構(gòu)中梁和柱(支柱、板墻)的截面均作用有彎矩、剪力和軸力。v T形剛架橋?qū)儆跓o推力結(jié)構(gòu)，與其它剛架橋的受力特點(diǎn)根本不同。T形剛架橋的懸臂部分主要承受負(fù)彎矩，一般為對(duì)稱設(shè)置。v剛架橋的外形尺寸較小，橋下凈空較大，視野開闊，適用于建筑高度受限、需要較大橋下凈空的情況。v剛架橋設(shè)計(jì)必須考慮附加內(nèi)力。大跨度預(yù)應(yīng)力剛架橋近年來發(fā)展迅速。v剛架橋要求橋址有較好的地基條

27、件或采用深基礎(chǔ)。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院364.4.懸索橋懸索橋v懸索橋的特點(diǎn)是主要承載結(jié)構(gòu)由橋塔和懸掛在塔上的高強(qiáng)度柔性纜索及吊索、加勁梁和錨錠結(jié)構(gòu)組成。主纜索是主要承重結(jié)構(gòu)，但其僅承受拉力。這種橋型能以較小的建筑高度跨越其它任何橋型無法比擬的特大跨度。v懸索橋在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，除需考慮其結(jié)構(gòu)的靜力特性外，還必須考慮其結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，尤其它的抗風(fēng)穩(wěn)定性。計(jì)算通常采用有限變形理論。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院375.5.組合式橋組合式橋v組合式橋是由幾個(gè)不同的基本類型結(jié)構(gòu)所組成的橋。各種各樣的組合式橋根據(jù)其所組合的基本類型結(jié)構(gòu)不同，其受力特點(diǎn)也不同，往往是所組合的基本類型結(jié)構(gòu)的

28、受力特點(diǎn)的綜合表現(xiàn)。v常見的這類橋型有梁與拱組合式橋，如系桿拱、桁架拱及多跨拱梁結(jié)構(gòu)等；懸索結(jié)構(gòu)與梁式結(jié)構(gòu)的組合式橋，如斜拉橋等。v系桿拱橋 系桿拱是典型的梁和拱組合的無推力結(jié)構(gòu)體系。這一橋型的實(shí)用跨徑為30100m，最大跨徑已達(dá)150m。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院38斜拉橋斜拉橋(獨(dú)塔斜拉橋獨(dú)塔斜拉橋、雙塔斜拉橋雙塔斜拉橋、多塔斜拉橋、多塔斜拉橋)v斜拉橋由主梁、拉索和索塔組成。v在結(jié)構(gòu)體系中，斜拉索中荷載所引起拉力的水平分量，使梁結(jié)構(gòu)承受軸向壓力，相當(dāng)于對(duì)梁結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力；其豎向分量為主梁提供彈性支承。v與懸索橋相比，抗風(fēng)穩(wěn)定性明顯改善，不需要巨大的錨錠結(jié)構(gòu)。與梁式橋相比，主梁結(jié)

29、構(gòu)的內(nèi)力分布更均勻合理。v這一橋型的實(shí)用跨徑為1501000m，最大跨徑已達(dá)890m。目前在建的蘇通長(zhǎng)江大橋跨徑為1088m，2008年建成。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院391.3 1.3 橋梁總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)程序橋梁總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)程序1.1.3.1 3.1 橋梁的橋梁的總體規(guī)劃總體規(guī)劃v1 1橋梁設(shè)計(jì)基本原則橋梁設(shè)計(jì)基本原則v安全安全v橋梁結(jié)構(gòu)，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定和耐久性剛度、穩(wěn)定和耐久性，并有安全儲(chǔ)備安全儲(chǔ)備。根據(jù)橋上交通和行人情況，橋面應(yīng)考慮設(shè)置人行道（或安全帶）、緣石、護(hù)欄、欄桿等設(shè)備，以保證行人和行車安全。橋上還應(yīng)設(shè)有照明設(shè)施，引橋縱

30、坡不宜過陡，地震區(qū)橋梁，應(yīng)按抗震要求采取防震措施。v適用適用v橋梁寬度應(yīng)能滿足車輛和人群的交通流量交通流量要求，并應(yīng)滿足今后規(guī)劃年限內(nèi)交通量增長(zhǎng)的需要。橋下應(yīng)滿足泄洪、通航或通車泄洪、通航或通車 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院40v等要求。橋梁兩端方便車輛進(jìn)出，以防止出現(xiàn)交通堵塞。此外，還要便于今后檢查和維修。v經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)v在橋梁設(shè)計(jì)中，經(jīng)濟(jì)性一般是首要考慮的因素。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，綜合考慮發(fā)展遠(yuǎn)景和將來的養(yǎng)護(hù)維修，使其造價(jià)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用綜合最省。v美觀美觀v一座橋梁，尤其是城市橋梁和游覽地區(qū)的橋梁，應(yīng)具有優(yōu)美的外形，結(jié)構(gòu)布置精煉，空間比例和諧，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)

31、。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，此外，施工質(zhì)量也會(huì)影響橋梁美觀性。v此外，橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)積極采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝和新設(shè)備，學(xué)習(xí)和利用國際上最新科學(xué)技術(shù)成就，以利于提高我國橋梁建設(shè)水平，趕上和超過世界先進(jìn)水平。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院41v2 2野外勘測(cè)與調(diào)查研究野外勘測(cè)與調(diào)查研究v橋梁的規(guī)劃設(shè)計(jì)涉及的因素很多，必須充分的調(diào)查研究，從客觀實(shí)際出發(fā)，提出合理的設(shè)計(jì)建議及計(jì)劃任務(wù)書。v調(diào)查研究橋梁交通要求調(diào)查研究橋梁交通要求v對(duì)于公路或城市橋梁，需要調(diào)查研究橋上交通種類及其要求，如汽車荷載等級(jí)、實(shí)際交通量和增長(zhǎng)率，需要的車道數(shù)目或行車道寬度，以及人行道的要求等等。v選擇橋位選擇

32、橋位v各級(jí)公路上的小橋及其與公路的銜接，一般應(yīng)符合路線布設(shè)的要求，橋中線與洪水流向應(yīng)盡量正交。各級(jí)公路上的特大、大、中橋的橋位，原則上應(yīng)服從路線上的總方向，路橋綜合考慮。對(duì)于特大、大、中橋一般選擇25個(gè)可能的橋位，對(duì)每個(gè)可能橋位進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)查、勘測(cè)工作，包括搜集洪水、地形和地質(zhì)資料；實(shí)地調(diào)查歷史洪水位；作必要的地形、地貌和地質(zhì)等測(cè)繪工作。經(jīng)綜合分析比較，選擇出最合理的橋位。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院42v橋位的詳細(xì)勘測(cè)和調(diào)查橋位的詳細(xì)勘測(cè)和調(diào)查v對(duì)確定的橋位要進(jìn)一步搜集資料，為設(shè)計(jì)和施工提供可靠依據(jù)。這時(shí)的勘測(cè)和調(diào)查工作包括繪制橋位附近大比例地形圖、橋位地質(zhì)鉆探并繪制地質(zhì)剖面圖、實(shí)地

33、水文勘測(cè)調(diào)查等。為使地質(zhì)資料更接近實(shí)際，宜將鉆孔布置在擬定的橋孔方案墩臺(tái)附近。v調(diào)查其他有關(guān)情況調(diào)查其他有關(guān)情況v調(diào)查了解地震資料、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧蟻碓醇肮?yīng)情況、運(yùn)輸條件、是否需要拆遷建筑物或占用農(nóng)田、橋上是否需要鋪設(shè)電纜或各種管線等。v3 3橋梁縱、橫斷面設(shè)計(jì)和平面布置橋梁縱、橫斷面設(shè)計(jì)和平面布置v橋梁縱斷面設(shè)計(jì)橋梁縱斷面設(shè)計(jì)(vertical-sectional design of bridge)(vertical-sectional design of bridge)v橋梁縱斷面設(shè)計(jì)包括橋梁總跨徑的確定、橋梁分孔、確定橋面總跨徑的確定、橋梁分孔、確定橋面標(biāo)高和橋下凈空、橋梁縱坡及基礎(chǔ)埋置深

34、度標(biāo)高和橋下凈空、橋梁縱坡及基礎(chǔ)埋置深度等。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院43v1 1）橋梁總跨徑的確定）橋梁總跨徑的確定v橋梁總跨徑一般根據(jù)水文計(jì)算確定水文計(jì)算確定。橋梁墩臺(tái)和橋頭路堤壓縮河床，使橋下過水?dāng)嗝鏈p少，流速增大，引起河床沖刷和橋上游壅水，因此，橋梁總跨徑必須保證橋下有足夠的排洪面積，河床不產(chǎn)生過大的沖刷，并注意壅水可能淹沒耕地和建筑物等危害。此外，尚應(yīng)注意河床地形，不宜過分壓縮河道、改變水流的天然狀態(tài)。v2 2）橋梁分孔）橋梁分孔v橋梁分孔是一個(gè)較復(fù)雜的問題，需因時(shí)因地制宜，綜合比較后確定。對(duì)于通航河流對(duì)于通航河流，首先根據(jù)通航凈空要求，確定通航孔跨徑，并布置在穩(wěn)定的主河槽

35、位置，對(duì)于變遷性河流對(duì)于變遷性河流，還需加設(shè)通航孔；橋基位置盡量避開復(fù)雜的地質(zhì)和地形區(qū)段；分孔布置還要考慮上部結(jié)構(gòu)采用的結(jié)構(gòu)體系類型，有些結(jié)構(gòu)體系各橋孔的跨徑應(yīng)有合宜的比例，以保證結(jié)構(gòu)受力合理；要考慮基礎(chǔ)施工因 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院44v素，若基礎(chǔ)施工困難，航運(yùn)繁忙，則宜加大孔徑；從經(jīng)濟(jì)上考慮，一般來說，采用大跨度時(shí)上部結(jié)構(gòu)造價(jià)大，而下部結(jié)構(gòu)造價(jià)則比小跨度時(shí)小。在滿足通航前提下，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，最后確定分孔布置。v跨徑選擇還與施工能力有關(guān)，有時(shí)選用較大跨徑雖然在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上是合理的，但由于缺乏足夠的施工技術(shù)能力和機(jī)械設(shè)備，也不得不改用較小跨徑。v此外，要注意確定橋梁孔徑時(shí)應(yīng)

36、考慮橋位上下游已建或擬建橋涵和水工建筑物的狀況及其對(duì)河床演變的影響。v3 3）橋面標(biāo)高的確定）橋面標(biāo)高的確定v橋面標(biāo)高的確定主要考慮三個(gè)因素：路線縱斷面設(shè)計(jì)要求、排路線縱斷面設(shè)計(jì)要求、排洪要求和通航要求洪要求和通航要求。對(duì)于中、小橋梁，橋面標(biāo)高一般由路線縱斷面設(shè)計(jì)確定；對(duì)于跨河橋，為保證結(jié)構(gòu)不受毀壞，橋梁主體結(jié)構(gòu)必須比計(jì)算水位或最高流冰水位高出一定距離，滿足公路橋 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院45v涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D602004) (以下簡(jiǎn)稱橋規(guī)（JTG D60）)對(duì)非通航河流橋下凈空的要求（見表1.6）；對(duì)于通航河流，通航孔還必須滿足通航凈空要求，通航凈空尺寸按內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)（

37、GBJ139-90）確定；對(duì)于跨越鐵路或公路的橋梁，應(yīng)滿足相應(yīng)的鐵路或公路的建筑界限規(guī)定。 v4 4）橋梁縱坡布置）橋梁縱坡布置v橋梁標(biāo)高確定后，就可根據(jù)兩端橋頭的地形和線路要求來設(shè)計(jì)橋梁的縱斷面線形。按照公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2003）規(guī)定，公路橋梁的橋上縱坡不宜大于4%，橋頭引道縱坡不宜大于5%；位于市鎮(zhèn)混合交通繁忙處，橋上縱坡和橋頭引道縱坡均不得大于3%，橋頭兩端引道線型應(yīng)與橋上線形相配合。 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院46v橋梁橫斷面設(shè)計(jì)橋梁橫斷面設(shè)計(jì)(cross-sectional design of bridge)(cross-sectional design

38、of bridge)v橋梁橫斷面的設(shè)計(jì)，主要是決定橋面的寬度橋面的寬度和橋跨結(jié)構(gòu)橫截面橫截面的布置的布置。橋面寬度由行車和行人的交通需要決定。橋面凈空應(yīng)符合橋規(guī)(JTG D60)第3.3.1條公路建筑限界的規(guī)定，在規(guī)定的限界內(nèi)，不得有任何結(jié)構(gòu)部件等侵入。在選擇車道寬度、中間帶寬度和路肩寬度及其一般值和最小值時(shí)，應(yīng)首先考慮與橋梁相連的公路路段的路基寬度，保持橋面凈寬與路肩同寬，使橋梁與公路更好地銜接，公路上的車輛可維持原速通過橋梁，滿足車輛在公路上無障礙地行駛的現(xiàn)代交通最基本的要求。v行車道寬度為車道數(shù)乘以車道寬度，車道寬度與設(shè)計(jì)車速有關(guān)，車速越高，車道寬度越大，其值在3.75m3m之間，應(yīng)滿足

39、前述規(guī)范的要求。自行車道和人行道的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)需要而定，與前后路線布置協(xié)調(diào)。一個(gè)自行車道的寬度為1.0m，單獨(dú)設(shè)置自行車道時(shí)，一般不宜小于兩個(gè)自行車道的寬度。人行道的寬度 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院47v一般為0.75m或1.0m，大于1.0m時(shí)，按0.5m的級(jí)差增加。高速公路上的橋梁，不宜設(shè)人行道。漫水橋和過水路面可不設(shè)人行道。v高速公路、一級(jí)公路上的橋梁必須設(shè)置護(hù)欄。二、三、四級(jí)公路上特大、大、中橋應(yīng)設(shè)護(hù)欄或欄桿和安全帶，小橋和涵洞可僅設(shè)緣石或欄桿。不設(shè)人行道的漫水橋和過水路面應(yīng)設(shè)護(hù)欄或欄桿。v在彎道上的橋梁應(yīng)按路線要求予以加寬。v橋梁平面布置橋梁平面布置v橋梁及橋頭引道的線形應(yīng)

40、與路線布設(shè)相互協(xié)調(diào)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合路線布設(shè)的規(guī)定。高速公路和一級(jí)公路上行車速度快，橋梁與道路銜接必須舒順才能滿足行車要求，因此，高速公路、一級(jí)公路上的各類橋梁除特殊大橋外，其布設(shè)應(yīng)滿足路線總體布設(shè)的要求。高速公路、一級(jí)公路上的特殊大橋，以及二、三、四級(jí)公路上的大、中橋線形，一般為直線。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院48v從橋下泄洪要求及橋梁安全角度考慮，橋梁縱軸線應(yīng)盡可能與洪水主流流向正交。對(duì)通航河流上的橋梁，為保證航行安全，通航河道的主流應(yīng)與橋梁縱軸線正交。當(dāng)斜交不能避免時(shí)，交角不宜大于5；當(dāng)交角大于5時(shí)，應(yīng)增大通航孔跨徑。對(duì)于一般小橋，為了改善路線線形，或城市橋梁受原有街道的制約

41、時(shí)，也允許修建斜交橋，但從橋梁本身的經(jīng)濟(jì)性和施工方便來說，斜交角通常不宜大于45。1.1.3.2 3.2 橋梁橋梁設(shè)計(jì)程序簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)程序簡(jiǎn)介橋梁設(shè)計(jì)是一個(gè)分階段、循序漸進(jìn)的工作過程。根據(jù)國家基本建設(shè)程序要求，我國大型橋梁的橋梁設(shè)計(jì)程序分為前期工作和設(shè)計(jì)階段（見圖1.21）。前期工作包括編制預(yù)可行性研究報(bào)告和可行性研究報(bào)告；設(shè)計(jì)階段按“三階段設(shè)計(jì)”進(jìn)行，即初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)。各階段的設(shè)計(jì)目的、內(nèi)容、要求和深度均不同。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院49v1 1預(yù)可行性研究報(bào)告的編制預(yù)可行性研究報(bào)告的編制v此階段簡(jiǎn)稱為“預(yù)可”階段。預(yù)可行性研究報(bào)告是在工程可行的基礎(chǔ)上，著重研究建設(shè)上

42、的必要性和經(jīng)濟(jì)上的合理性，解決要不要修建橋梁的問題。對(duì)于區(qū)域性橋梁，應(yīng)通過對(duì)準(zhǔn)備建橋地點(diǎn)附近的渡口車輛流量調(diào)查，并從發(fā)展的觀點(diǎn)以及橋梁修建后可能引入的車流，科學(xué)分析和確定通過橋梁的可能車流量，論證工程的必要性。v在預(yù)可行性研究報(bào)告中，應(yīng)編制幾個(gè)可能的橋型方案，對(duì)工程造價(jià)、投資回報(bào)、社會(huì)效益、政治意義和國防意義等進(jìn)行分析，論述經(jīng)濟(jì)上的合理性，并對(duì)資金來源有所設(shè)想。v設(shè)計(jì)方將預(yù)可行性研究報(bào)告交業(yè)主后，由業(yè)主據(jù)此編制“項(xiàng)目建議書”報(bào)主管上級(jí)審批。v2 2可行性研究報(bào)告的編制可行性研究報(bào)告的編制2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院50v此階段簡(jiǎn)稱為“工可”階段?！肮た伞彪A段與“預(yù)可”階段的內(nèi)容和目的基

43、本一致，只是研究的深度不同，可行性研究報(bào)告是在預(yù)可行性研究報(bào)告審批后，著重研究工程上和投資上的可行性。v在本階段，要研究和制定橋梁的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括設(shè)計(jì)荷載、允許車速、橋梁坡度和曲線半徑等，同時(shí)，還應(yīng)與河道、航運(yùn)、城市規(guī)劃等部門共同研究和協(xié)商來確定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。v在“工可”階段，應(yīng)提出多個(gè)橋型方案，并按交通部公路建設(shè)工程投資估算編制辦法估算造價(jià)，對(duì)資金來源和投資回報(bào)等問題應(yīng)基本落實(shí)。v3 3初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)v可行性研究報(bào)告批復(fù)后，即可進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。在本階段要進(jìn)一步開展水文、勘測(cè)工作，以獲取更詳細(xì)的水文資料、地形圖和工程地質(zhì)資料。在初步設(shè)計(jì)階段，應(yīng)擬定橋梁結(jié)構(gòu)的主要尺寸、估算工程數(shù)量和主要材料的用

44、量、提出施工方案的意見和編制設(shè)計(jì)概算。初步設(shè)計(jì)的概算成為控制建設(shè)項(xiàng)目投資的依據(jù)。 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院51v初步設(shè)計(jì)的目的是確定設(shè)計(jì)方案，應(yīng)擬定幾個(gè)橋式方案，綜合分析每個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，通過對(duì)每個(gè)方案的主要材料用量、總造價(jià)、勞動(dòng)力數(shù)量、工期、施工難易程度、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及美觀性進(jìn)行比較，選定一個(gè)最佳的推薦方案，報(bào)建設(shè)單位審批。v4 4技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)v技術(shù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對(duì)選定的橋式方案中重大、復(fù)雜的技術(shù)問題通過科學(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)問題，提出詳盡的設(shè)計(jì)圖紙，包括結(jié)構(gòu)斷面、配筋、細(xì)節(jié)處理、材料清單及工

45、程量等，并修正工程概算。v5 5施工圖設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)v施工圖設(shè)計(jì)是在批復(fù)的技術(shù)設(shè)計(jì)（三階段設(shè)計(jì)時(shí)）或初步設(shè)計(jì)（二階段設(shè)計(jì)時(shí)）所有技術(shù)文件基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院52v此階段工作包括詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算、配筋計(jì)算、驗(yàn)算并確保各構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定和裂縫等各種技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求、繪制施工詳圖、編制施工組織設(shè)計(jì)和施工圖預(yù)算。v目前，國內(nèi)一般的（常規(guī)的）橋梁采用二階段設(shè)計(jì)，即初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)；對(duì)于技術(shù)上復(fù)雜的特大橋、互通式立交或新型橋梁結(jié)構(gòu)，需增加技術(shù)設(shè)計(jì)，即三階段設(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)。v1.1.3.3 3.

46、3 橋梁橋梁建筑造型與美學(xué)建筑造型與美學(xué)v1 1概述概述v橋梁作為人類建造的結(jié)構(gòu)物，不僅具有交通功能，而且能滿足人們到達(dá)彼岸的心理希望，同時(shí)也是生活環(huán)境中使人印象深刻的標(biāo)志性結(jié)構(gòu)物，常常成為審美的對(duì)象和文化的遺產(chǎn)，因此，對(duì)橋梁造型的美學(xué)要求即橋梁結(jié)構(gòu)本身的協(xié)調(diào)和和諧以及橋梁和周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，從而給人們美的享受應(yīng)是橋梁設(shè)計(jì)中必須考慮的主要因素。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院53v 橋梁建筑空間形態(tài)一般稱為形體。當(dāng)人們接近一個(gè)卓越的橋梁建筑時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)形體的引發(fā)而使人產(chǎn)生感動(dòng)和聯(lián)想，我們把創(chuàng)造具有這種藝術(shù)感染力的建筑結(jié)構(gòu)形體稱為建筑造型，把獲得這種建筑造型的工作過程稱為建筑造型設(shè)計(jì)。v 下

47、面將簡(jiǎn)要介紹橋梁建筑造型設(shè)計(jì)有關(guān)美的法則。v2 2橋梁建筑造型美的法則橋梁建筑造型美的法則v協(xié)調(diào)與統(tǒng)一協(xié)調(diào)與統(tǒng)一v協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，主要指兩方面。其一是橋梁與橋位處的自然景觀和附近的人工建筑物一起，處在人們的生活空間中，故要求橋梁建筑造型要達(dá)到與環(huán)境的協(xié)調(diào)；其二是橋梁建筑本身由若干部分組成，其各自功能和造型不同，這種差異和變化，必然在和諧和秩序中得到有機(jī)統(tǒng)一，否則不是呆板單調(diào)，便是雜亂無章，喚不起人們的美感。 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院54v橋梁建筑環(huán)境設(shè)計(jì)，不是裝飾自然，而是希望橋梁建筑同周圍自然景色一起發(fā)揮作用。一般采用的手法有，隱蔽法，即盡可能做到藏橋于景中。此法主要用于山區(qū)或風(fēng)景區(qū)

48、的小跨徑橋梁。融合法，此法是使橋梁構(gòu)成新環(huán)境一個(gè)要素，組合于周圍總體景觀和環(huán)境的畫面中。融合法是常用的方法。強(qiáng)調(diào)法，這是一種突出橋梁建筑，使其成為景觀主體的手法，一些城市跨越江河的大橋或特大橋往往屬于此類。v橋梁結(jié)構(gòu)造型統(tǒng)一，首先要注意各結(jié)構(gòu)部分的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。一般來說，要避免不同結(jié)構(gòu)體系混雜使用，主橋和引橋應(yīng)是相一致或相近的體系，下部橋墩造型力求簡(jiǎn)單劃一，以免顯得雜亂無章。v主從與重點(diǎn)主從與重點(diǎn)v橋梁建筑從功能特點(diǎn)考慮有主體和附屬之分，而從結(jié)構(gòu)受力體系來說，有主要受力構(gòu)件和次要受力構(gòu)件之分。主橋與引橋、主孔與邊孔、主體與附屬存在主從差異，這種差異與對(duì)立，使橋梁 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)

49、院55v建筑形成一個(gè)完整協(xié)調(diào)的有機(jī)整體。v橋梁的主從首先從布孔上考慮。如果一座橋梁有主孔與邊孔之分，則主孔不僅跨徑大，標(biāo)高高，而且有時(shí)為了適應(yīng)大跨而采用不同的結(jié)構(gòu)形式，突出了主孔位置和造型，視覺重點(diǎn)突出引人注意，從而獲得主從分明的效果。v斜拉橋、懸索橋的結(jié)構(gòu)圖形簡(jiǎn)潔，主塔將豎向及斜向心理引誘線引向塔頂，形成人們矚目的重要部位，突出了高聳挺拔氣勢(shì)奪人的塔作為主體的主導(dǎo)地位，配以輕柔的拉索、無限延伸的水平加勁梁，視覺上主從分明，構(gòu)成了索結(jié)構(gòu)橋型所獨(dú)有的形態(tài)和美感。v對(duì)稱與均衡對(duì)稱與均衡v對(duì)稱是指以某一線為中軸線，左右、前后或上下兩側(cè)建筑同形同量。對(duì)稱橋梁建筑造型是最常見的表現(xiàn)形式，以橋梁中線為對(duì)稱

50、軸，橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)稱，孔數(shù)相同，跨度及結(jié)構(gòu)尺度均對(duì)稱。 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院56v對(duì)稱的造型統(tǒng)一感好，規(guī)律性強(qiáng)，易使人產(chǎn)生莊嚴(yán)、整齊的美感，同時(shí)也能照顧到簡(jiǎn)化施工、降低造價(jià)的要求。v均衡則是在非對(duì)稱的構(gòu)圖中，以不等的距離形成力量（體量）的平衡感。均衡具有變化的美，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是生動(dòng)活潑，有動(dòng)感。有些橋梁受地形、河流主航道、主河槽的影響采用不了對(duì)稱布置，布孔不對(duì)稱或結(jié)構(gòu)形式不對(duì)稱。對(duì)于布孔的不對(duì)稱情況，為了達(dá)到造型上的均衡性，可采用斜塔、疏密與長(zhǎng)度不等的拉索和大小相差懸殊的跨徑來調(diào)整布孔上的不對(duì)稱而達(dá)到均衡的目的，從而使橋梁從構(gòu)造、功能和景觀得到協(xié)調(diào)一致的處理。結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱造型處理得當(dāng)

51、，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生令人難以料想的效果。v比例與尺度比例與尺度v比例是表現(xiàn)橋梁建筑物各部分?jǐn)?shù)量關(guān)系之比，是相對(duì)的，不涉及到具體尺寸，它包括三個(gè)方面的內(nèi)容：一是橋梁結(jié)構(gòu)各部分本身的三維尺寸的關(guān)系；二是橋梁結(jié)構(gòu)整體與局部或局部與局部 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院57v之間的三維尺寸關(guān)系；三是橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)體部分與空間部分的比例關(guān)系，也稱為虛實(shí)比例關(guān)系。v橋梁建筑中各部分尺寸比，主要服從于結(jié)構(gòu)剛度、變形和經(jīng)濟(jì)要求，但需使人們從視覺上獲得協(xié)調(diào)勻稱及滿意的感受；主梁實(shí)體部分與橋下空間部分的比例關(guān)系是虛實(shí)比例關(guān)系，當(dāng)橋下凈空或橋面標(biāo)高要求固定的情況下，可通過調(diào)節(jié)跨度，進(jìn)而增加或減少梁高，使橋梁的虛實(shí)透視存在

52、一個(gè)最佳的比例。v與比例不同，尺度涉及到真實(shí)尺寸的大小，但是一般又不是指要素真實(shí)尺寸的大小，而是指建筑要素給人感覺上的大小印象和實(shí)際大小之間的關(guān)系。如果兩者一致，則建筑形象正確地反映了建筑物的真實(shí)大小，如果不一致，則表明建筑形象歪曲了建筑物的真實(shí)大小，通常稱為建筑物失掉了應(yīng)有的尺度感。比例和尺度是密切相關(guān)的建筑造型特征，如果一座橋梁某些部位的尺度不當(dāng)或比例失調(diào)，都會(huì)影響它的整體形象，只有各部的比例和尺度達(dá) 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院58v到勻稱和協(xié)調(diào)，才能構(gòu)成優(yōu)美形象。v穩(wěn)定與動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定與動(dòng)勢(shì)v安全穩(wěn)定是對(duì)橋梁建筑最基本的使用要求，同時(shí)橋梁建筑必須給人以穩(wěn)定可靠的感覺，即使在力學(xué)上是充

53、分安全合理，如果給使用者以不安全感覺，就不可能讓人感受到其造型之美。所以，只有使人在直觀上能感受到橋梁的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，形式美和功能美才得以在人的心理上產(chǎn)生統(tǒng)一。v橋梁是一個(gè)承重結(jié)構(gòu)，人們首要的心理活動(dòng)是通過視覺看出它是如何承受荷載的，荷載是如何傳遞的，簡(jiǎn)潔的承載和傳力結(jié)構(gòu)，會(huì)形成一個(gè)緊湊嚴(yán)密、蘊(yùn)藏著巨大力量的結(jié)構(gòu)物，任何一座設(shè)計(jì)合理、造型優(yōu)美的橋梁都會(huì)顯示出安靜、自信、堅(jiān)固的形象，給人一種堅(jiān)定、不可動(dòng)搖的穩(wěn)定感。人們觀賞橋梁結(jié)構(gòu)物是多視角的。在橋上高速行駛的車或移動(dòng)的人，由于視點(diǎn)的變化， 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院59v使觀看到的實(shí)際橋梁建筑形象有規(guī)律地變化仿佛是橋梁在運(yùn)動(dòng)，給人一

54、種動(dòng)感；當(dāng)人們?cè)跇蛲庋刂鴺蛄核椒较蚰恳暥嗫鐦蛄?，由于其跨越方向的延伸長(zhǎng)度要比寬度和高度大得多，自然就會(huì)感到橋梁結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)延伸的動(dòng)勢(shì)。此外，拱橋外形在縱向與豎向的起伏變化，以及彎橋在水平面的彎延變化，均會(huì)給人以深刻的感受。v韻律與節(jié)奏韻律與節(jié)奏v韻律與節(jié)奏是重要的造型手法，設(shè)計(jì)者可將橋梁構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)的整體，通過有規(guī)律的重復(fù)或有秩序的變化形成韻律和節(jié)奏，激發(fā)人們的美感。幾乎所有的橋梁結(jié)構(gòu)都具有韻律和節(jié)奏的因素，從欄桿設(shè)計(jì)到燈柱的布置，從結(jié)構(gòu)細(xì)部到分孔規(guī)律，一般都蘊(yùn)涵著韻律和節(jié)奏的效果。v橋梁建筑韻律形式主要有連續(xù)韻律和變韻律。連續(xù)韻律為橋梁建筑部分重復(fù)連續(xù)出現(xiàn)，例如等跨連續(xù)拱橋，由于其曲線

55、的造型 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院60v成動(dòng)態(tài)的趨勢(shì)、虛實(shí)的交替，可以形成強(qiáng)烈的韻律感；變韻律則是連續(xù)的部分按一定的秩序變化，逐漸加長(zhǎng)或縮短，變寬或變窄，變密或變蔬等，大跨拱橋上腹拱的變化即是一種漸變韻律，多孔拱橋的重復(fù)又形成連續(xù)的韻律，形成一種韻律美。某些多跨橋梁，各孔跨徑和橋下凈高以中孔最大，向兩邊漸小，形成規(guī)律性變化，通過漸變韻律的美學(xué)表現(xiàn)，收到賞心悅目的效果。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院611.4 1.4 橋梁結(jié)構(gòu)的作用橋梁結(jié)構(gòu)的作用v1 1、作用、作用橋梁結(jié)構(gòu)在施工和使用過程中要受到自身的和外部的各種因素的作用, 將所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的原因如：結(jié)構(gòu)的自重、人群荷載、汽

56、車荷載、以及汽車沖擊力、土壓力、溫度變化、風(fēng)荷載和地震等統(tǒng)稱為作用。v2 2、作用效應(yīng)、作用效應(yīng)作用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力（軸向力、彎矩、剪力、扭矩）和變形、裂縫等稱為作用效應(yīng)。v3 3、作用按時(shí)間的變異特點(diǎn)分類：、作用按時(shí)間的變異特點(diǎn)分類：v（1）永久作用(permanent action) v（2）可變作用(variable action)v（3）偶然作用(accidental action)v各類作用所包含的作用見表1.7。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院62v 4 4。作用代表值。作用代表值(representative value of an action)(representativ

57、e value of an action)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)不同設(shè)計(jì)目的所采用的各種作用的代表值。v 作用具有變異性，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不可能直接引用作用隨機(jī)變量或隨機(jī)過程的各種統(tǒng)計(jì)參數(shù)通過復(fù)雜的計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此必須為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的作用給定一個(gè)量值，這個(gè)作用量值稱為作用代表值。v 公路橋梁設(shè)計(jì)中對(duì)不同的設(shè)計(jì)狀況、不同的極限狀態(tài)有不同的設(shè)計(jì)要求，采用的設(shè)計(jì)代表值也不同，這樣能更確切、合理地反映作用對(duì)結(jié)構(gòu)不同設(shè)計(jì)要求下的特點(diǎn)。作用的代表值有標(biāo)準(zhǔn)值(characteristc value of an action)、頻遇值(frequent value of an action)和準(zhǔn)永久值(q

58、uasi-permanent value of an action)。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院63v（1 1）作用的標(biāo)準(zhǔn)值）作用的標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，采用的各種作用的基本代表值。v其量值是取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定期限內(nèi)可能出現(xiàn)的最不利值。按作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大值概率分布的某一分位值確定；v（2 2）頻遇值）頻遇值結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，采用的一種可變作用代表值，它是結(jié)構(gòu)上較頻繁出現(xiàn)的且量值較大的荷載作用值。v其值比作用標(biāo)準(zhǔn)值小，由標(biāo)準(zhǔn)值乘以小于1的頻遇系數(shù)得到；v（3 3）準(zhǔn)永久值）準(zhǔn)永久值結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按正常使用極限狀態(tài)長(zhǎng)期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)時(shí)，采用的另一種可變作用

59、代表值，它是結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)的作用取值。v其值比頻遇值又要小些，由標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)得到。作用的設(shè)計(jì)值規(guī)定為作用 標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的作用分項(xiàng)系數(shù)。 2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院64v 公路橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年。1.1.4.1 4.1 永久作用永久作用v 1.1.定義定義在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)其值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可以忽略 不計(jì)的作用，亦稱恒載。v 2.2.種類種類結(jié)構(gòu)自重、橋面鋪裝及附屬設(shè)備的重量、作用于結(jié)構(gòu)上的土重及土側(cè)壓力、基礎(chǔ)變位作用、水浮力、長(zhǎng)期作用于結(jié)構(gòu)上的預(yù)加力及混凝土收縮及徐變作用等。v 永久作用采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值。對(duì)于結(jié)構(gòu)自重，包括橋面鋪裝和附屬

60、設(shè)備等附加重力，它們的標(biāo)準(zhǔn)值按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的設(shè)計(jì)尺寸和材料的重力密度計(jì)算確定。常用各種材料的重力密度可按橋規(guī)(JTG D60)中表4.2.1的數(shù)值采用。2007-06內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院65v對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)加力在結(jié)構(gòu)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和使用階段構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)作為永久作用計(jì)算其主效應(yīng)和次效應(yīng)，并計(jì)入相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，但不計(jì)由于預(yù)加力偏心距增大引起的附加效應(yīng)。在結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)加力不作為作用，而將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分，但在連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需考慮預(yù)加力引起的次效應(yīng)。v混凝土收縮及徐變作用在外部超靜定的混凝土結(jié)構(gòu)及復(fù)合橋梁等結(jié)構(gòu)中是必然