橋梁的總體設(shè)計和規(guī)劃要點

橋梁的總體設(shè)計和規(guī)劃要點第1頁/共31頁3橋梁總體規(guī)劃和設(shè)計要點§3-1橋梁總體規(guī)劃原則和基本設(shè)計資料一、設(shè)計原則和要求設(shè)計原則《規(guī)范》規(guī)定：技術(shù)先進、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟合理、美觀、有利于環(huán)保第2頁/共31頁設(shè)計原則和要求1.安全 整個橋梁結(jié)構(gòu)及其各個部分構(gòu)件，在制造、運輸、安裝的整個過程中都應具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。強度：全部構(gòu)件及其連結(jié)構(gòu)造的材料抗力或承載能力具有足夠的安全儲備。剛度：在荷載作用下的變形應控制在容許范圍之內(nèi)。穩(wěn)定性：在各種外力作用下保持原來的形狀和位置的能力。耐久性：在荷載和各種自然因素作用下，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件保持其物理、化學、力學性質(zhì)的能力?？估匣⒖蛊?、抗腐蝕。第3頁/共31頁設(shè)計原則和要求2012年8月24日5時30分左右，目前我國長江以北地區(qū)橋梁長度最長的超大型跨江橋，總投資近19億，通車僅8個月的哈爾濱陽明灘大橋引橋發(fā)生斷裂，致使4輛大貨車墜橋。事故橋梁應三跨連續(xù)梁，中墩采用的是單支座設(shè)計，設(shè)計上存在先天不足，對偏載等極端情況考慮不夠超前。2013年7月9日上午11時許，四川省江油市綿江公路通口河老青蓮大橋（正式名字為盤江大橋）發(fā)生垮塌，有多輛汽車和行人掉入河中。確認失蹤車輛增至6輛，失蹤人員12人。該橋建成于1969年，全長160余米，寬8米，為空腹式混凝土雙曲拱橋，雙向車道。“5·12”地震之后，曾對該橋進行了維修加固。第4頁/共31頁設(shè)計原則和要求據(jù)不完全統(tǒng)計，5年內(nèi)，全國各地經(jīng)媒體報道的大橋垮塌事故就達到37起。其中2011年7月份的半個月內(nèi)全國各地就陸續(xù)發(fā)生三起塌橋事故?？鍢虻脑蚨鄻?，一是地質(zhì)災害，二是超載重壓，三是橋梁設(shè)計缺陷，四是偷工減料資質(zhì)不全腐敗工程。經(jīng)濟發(fā)展不能急功近利，民生建設(shè)更應科學。第5頁/共31頁設(shè)計原則和要求2.適用 滿足使用（功能）上的要求，既要滿足當前的需求，又要顧及今后的發(fā)展?；竟δ埽?交通運輸功能：車輛、行人通行順暢、安全、舒適。其他要求： 橋下泄洪、通航或通車。 滿足農(nóng)田排灌需要、支援農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 考慮綜合利用，如搭載其他管線。 考慮戰(zhàn)時國防的需要。第6頁/共31頁設(shè)計原則和要求3.經(jīng)濟 體現(xiàn)經(jīng)濟的合理性，在建設(shè)中進行技術(shù)經(jīng)濟分析，根據(jù)因地制宜、就近取材、方便施工的原則，合理選用適當?shù)臉蛐汀＝ㄔ鞎r：

消耗最少的材料、機械和勞動力運營時： 養(yǎng)護維修費用最省，經(jīng)久耐用滿足快速施工的要求 縮短工期不僅能降低施工費用，而且能提早通車帶來運輸上的經(jīng)濟效益和社會效益。第7頁/共31頁設(shè)計原則和要求4.美學和景觀上的要求：美觀 一座橋應具有與周圍景致協(xié)調(diào)的優(yōu)美外形。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是主要因素，而不是豪華的細節(jié)裝飾。

香港昂船州大橋“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)”——摘自日本伊藤學的《橋梁造型》

瑞士薩爾基那山谷橋（SalginatobelBridge）被評為20世紀最美麗的橋梁第8頁/共31頁設(shè)計原則和要求5.有利于環(huán)保： 可持續(xù)發(fā)展，避免破壞原有的自然環(huán)境和景觀，防治水土流失。在路線、橋梁、防護等工程設(shè)計中要綜合考慮。第9頁/共31頁設(shè)計原則和要求6.施工方面（需在設(shè)計中預先考慮）： 積極采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝、新設(shè)備，加快施工進度，保證施工質(zhì)量和安全。

第10頁/共31頁橋梁設(shè)計資料調(diào)查二、橋梁設(shè)計資料調(diào)查1.橋梁承擔的具體任務：調(diào)查橋上的交通信息和交通要求。調(diào)查橋上有無各類管線需要通過。

2.橋位附近的地形：包括測量橋位處的地形、地貌，并繪成地形圖。3.地質(zhì)資料：通過橋位處的地質(zhì)勘探，編制工程地質(zhì)勘探報告，作為基礎(chǔ)設(shè)計的重要依據(jù)。

4.河流的水文情況：收集和分析歷年的洪水資料；測量橋位處河床斷面和橋位附近河道縱斷面；通航河流的通航要求。5.其他資料：建筑材料的來源、氣象資料、施工單位的技術(shù)水平和施工的機械裝備情況以及其余相關(guān)資料。第11頁/共31頁橋梁總體設(shè)計三、橋梁總體設(shè)計設(shè)計程序

前期工作：項目建議書、可行性研究（預可、工可）

設(shè)計階段：一階段設(shè)計：施工圖設(shè)計 （小橋）兩階段設(shè)計：初步設(shè)計 （大、中橋） 施工圖設(shè)計三階段設(shè)計：初步設(shè)計 （特大橋） 技術(shù)設(shè)計 施工圖設(shè)計第12頁/共31頁橋梁總體設(shè)計橋位的選擇特大橋、大、中橋的橋位原則上應服從路線總的走向，路與橋需要綜合考慮。小橋的位置應完全服從線路走向。 應盡量選擇在河道順直、水流穩(wěn)定、河面較窄、地質(zhì)良好、沖刷較少的河段上，避免橋梁與河流斜交。第13頁/共31頁橋梁總體設(shè)計橋型的選擇橋梁結(jié)構(gòu)型式的選擇，必須滿足安全實用、經(jīng)濟合理及美觀協(xié)調(diào)的原則。影響橋型選擇的因素很多，分析它們的特點，根據(jù)它們所起的作用和所處的地位，可以將這些因素分為獨立因素、主要因素和限制因素等類別。橋梁的長度、寬度和通航孔大小等都是橋型選擇的獨立因素。經(jīng)濟是橋型選擇時考慮的主要因素。一切設(shè)計必須經(jīng)過詳細而周密的技術(shù)經(jīng)濟比較。

地質(zhì)、地形、水文及氣候條件是橋型選擇的限制因素。地形條件及水文條件將影響到橋型、基礎(chǔ)埋置深度、水中橋墩數(shù)量等。第14頁/共31頁§3-2橋梁縱、橫斷面設(shè)計和平面布置§3-2橋梁縱、橫斷面設(shè)計和平面布置一、平面設(shè)計確定橋位橋梁的平曲線半徑、平曲線超高和加寬、緩和曲線、變速車道設(shè)置等，均應滿足相應等級線路的規(guī)定。二、縱斷面設(shè)計橋面縱坡橋梁總跨徑的確定橋梁的分孔橋道各種標高的確定第15頁/共31頁橋梁縱斷面設(shè)計1、橋梁總跨徑的確定

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；避免因橋前壅水及河床過度沖刷帶來的不利影響。對于深埋基礎(chǔ)，一般允許稍大一點的沖刷，使總跨徑能適當減??；對于平原區(qū)穩(wěn)定的寬灘河段，流速較小、漂流物少、主河槽較大，可以對河灘的淺水流區(qū)段作較大的壓縮，但必須慎重校核，壓縮后的橋梁的壅水不得危及河灘路堤以及附近農(nóng)田和建筑物。

特殊：第16頁/共31頁橋梁縱斷面設(shè)計2、橋梁的分孔

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。(2)平原區(qū)寬闊河流上的橋梁：通常在主河槽部分按需要布置較大的通航孔，而在兩側(cè)淺灘部分按經(jīng)濟跨徑進行分孔。(1)通航河流：應滿足橋下的通航要求。通航孔應布置在航行最方便的河域。對于變遷性河流，根據(jù)具體條件，應多設(shè)幾個通航孔。使用和技術(shù)要求第17頁/共31頁橋梁縱斷面設(shè)計(3)對于在山區(qū)深谷上、水深流急的江河上，或需在水庫上修橋時，應加大跨徑，甚至采用特大跨徑的單孔跨越。(4)從結(jié)構(gòu)的受力特性考慮，合理地確定相鄰跨之間的比例。(5)

可以適當加大跨徑避開不利的地質(zhì)段。第18頁/共31頁橋梁縱斷面設(shè)計3、橋道高程的確定原則：

滿足流水凈空的要求；通航橋孔應滿足通航凈空的要求；橋下通車橋孔應滿足建筑凈空限界的要求；橋的兩端能夠與公路或城市道路順利銜接。第19頁/共31頁橋梁縱斷面設(shè)計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)下緣的標高應高出自設(shè)計通航水位算起的凈空高度。

流水凈空要求按設(shè)計水位計算橋面最低高程：第20頁/共31頁橋梁縱斷面設(shè)計跨線橋橋下的交通要求:保證橋下通車的凈空安全H——凈空高度，高速公路和一級、二級公路為5.0m，三級、四級公路為4.5m第21頁/共31頁橋梁縱斷面設(shè)計（4）橋面縱坡：既利于交通，美觀效果好，又便于橋面排水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3%，并應在縱坡變更的地方按規(guī)定設(shè)置豎曲線斯托爾馬橋第22頁/共31頁橋梁橫斷面設(shè)計1.橋梁寬度——根據(jù)《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、路肩寬度三、橫斷面設(shè)計

取決于橋面的寬度和不同橋跨結(jié)構(gòu)橫斷面的形式。2.橋面凈空——滿足《公路工程技術(shù)標準》中的建筑界線規(guī)定第23頁/共31頁橋梁的設(shè)計與建設(shè)程序四、橋梁的設(shè)計與建設(shè)程序設(shè)計階段與建設(shè)程序關(guān)系圖預可行性研究報告可行性研究報告初步設(shè)計技術(shù)設(shè)計施工圖設(shè)計前期工程三階段設(shè)計項目建議書可行性研究報告主管?。ㄊ校┯媱澆块T審批投資在限額以上時由國家發(fā)展計劃委員會審批主管?。ㄊ校┯媱澆块T審批投資在限額以上時由國家發(fā)展計劃委員會審批工程立項設(shè)計任務書招投標及施工準備建設(shè)單位審批招標文件開工報告建設(shè)單位審批設(shè)計階段

建設(shè)程序施工階段第24頁/共31頁橋梁的設(shè)計與建設(shè)程序一、“預可”階段“預可”階段著重研究建橋的必要性以及宏觀經(jīng)濟上的合理性，編制預可行性研究報告。二、“工可”階段“工可”階段的主要工作目標是解決建設(shè)項目的上報立項問題，編制可行性研究報告。

1.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

2.經(jīng)濟可行性論證——造價及回報、資金來源及償還三、初步設(shè)計：確定橋梁的設(shè)計方案1.進一步開展水文、勘測工作2.橋梁方案比選3.科研項目立項4.施工組織設(shè)計5.概算第25頁/共31頁橋梁的設(shè)計與建設(shè)程序

四、技術(shù)設(shè)計進一步深化初步設(shè)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

（技術(shù)上復雜的特大橋、互通式立交、或新型橋梁結(jié)構(gòu)）五、施工設(shè)計編制施工圖、編制工程預算塔頂1:1模型試驗第26頁/共31頁橋梁設(shè)計的方案比較§3-3橋梁設(shè)計的方案比較明確各種標高的要求橋梁分孔和初擬橋型方案草圖方案初篩詳繪橋型方案編制估算或概算方案選定和文件匯總最佳的推薦方案第27頁/共31頁橋梁設(shè)計的方案比較洞庭湖大橋橋型方案比較圖三塔斜拉橋方案系桿拱配斜拉橋方案連續(xù)剛構(gòu)方案第28頁/共31頁橋梁設(shè)計的方案比較優(yōu)缺點比較三塔斜拉橋方案（第Ⅰ方案）系桿拱配斜拉橋方案（第Ⅱ方案）連續(xù)剛構(gòu)方案（第Ⅲ方案）經(jīng)濟性54295.7萬元53653.4萬元55412.8萬元適用性1．兩孔310m主跨跨越主航道，與航道適應性好，通航凈空大，防撞要求低；2．河床壓縮少，有利汛期泄洪；3．西岸副孔50m簡支T梁伸縮縫多，橋面連續(xù)易開裂1．主橋大跨少，對通航較不利，橋墩防撞要求較高；2．河床壓縮較多，對汛期泄洪較不利；3．西岸副孔50m連續(xù)梁，伸縮縫較少1．兩孔280m跨徑連續(xù)剛構(gòu)跨越主航道，與航道適應性好。通航凈空大，防撞要求低；2．河床壓縮多，汛期泄洪能力較差；3．西岸副孔50m空心板，伸縮縫多，橋面連續(xù)易開裂第29頁/共31頁橋梁設(shè)計的方案比較安全性1．主橋跨度適中，板梁式結(jié)構(gòu)施工方便，工期較短；2．西岸副孔采用預制T梁，可工廠化預制施工，質(zhì)量可靠，工期有保障，但需大型預制場和吊裝設(shè)備；3．主橋后期營運養(yǎng)護費用較高；4．行車較平順1．主體采用箱梁斷面，剛度大，施工安全；2．西岸副孔采用移動支架現(xiàn)澆，施工條件差，工期制約因素多并需要多套設(shè)