橋梁規(guī)劃與設(shè)計程序

第二章橋梁的規(guī)劃與設(shè)計主講人：焦馳宇目前一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提綱123橋梁設(shè)計程序橋梁設(shè)計內(nèi)容橋梁設(shè)計的基本原則4橋梁美學(xué)目前二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點橋梁設(shè)計程序1前期工作三階段設(shè)計預(yù)可行性研究可行性研究初步設(shè)計技術(shù)設(shè)計施工圖設(shè)計項目建議書可行性研究報告工程立項招標(biāo)文件建設(shè)單位審批建設(shè)單位審批設(shè)計任務(wù)書招投標(biāo)及施工準(zhǔn)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(biāo)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(shè)計過程施工過程立項審批目前三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點一、前期工作——預(yù)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(biāo)準(zhǔn)、自然條件及周圍環(huán)境、橋式方案、橋位3.經(jīng)濟(jì)可行性論證——造價及回報、資金來源及償還橋梁設(shè)計程序1目前四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點二、初步設(shè)計1.進(jìn)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(shè)計程序1目前五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點三、技術(shù)設(shè)計（可選）

針對技術(shù)上復(fù)雜的特大橋、互通式立交橋、或新型橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)一步深化初步設(shè)計：充分勘探、確定細(xì)部尺寸、截面配筋、確定施工方法、調(diào)整概算橋梁設(shè)計程序1目前六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點四、施工圖設(shè)計兩階段設(shè)計細(xì)化設(shè)計方案，按照規(guī)范進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)計算（強(qiáng)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(yù)算。小橋有時也可一階段設(shè)計。橋梁設(shè)計程序1目前七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提綱123橋梁設(shè)計程序橋梁設(shè)計內(nèi)容橋梁設(shè)計的基本原則4橋梁美學(xué)目前八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點一、野外勘測與調(diào)查研究二、縱斷面設(shè)計三、橫斷面設(shè)計四、平面布置橋梁設(shè)計內(nèi)容2目前九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點一、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(shè)計內(nèi)容2目前十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點二、縱斷面設(shè)計1.總跨徑2.橋梁分孔3.橋面標(biāo)高4.橋下凈空5.縱坡橋梁設(shè)計內(nèi)容2目前十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點二、縱斷面設(shè)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(shè)計內(nèi)容2目前十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點二、縱斷面設(shè)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(shè)計個通航孔。（如山西臨猗黃河大橋）橋梁設(shè)計內(nèi)容2目前十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點二、縱斷面設(shè)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(jì)跨徑進(jìn)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(dāng)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(shè)計內(nèi)容2目前十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點山西臨猗黃河大橋是山西運(yùn)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?xùn)|，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(dá)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目前十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點主通航孔（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。蘇通長江公路大橋目前十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點湖南矮寨大橋（L=1176m）湖北四渡河大橋（L=900m）目前十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點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(fù)雜。初步設(shè)計方案2008年5月獲交通運(yùn)輸部批復(fù)后，設(shè)計單位在開展施工圖階段勘察設(shè)計工作中，對大橋主墩位置進(jìn)行地質(zhì)詳勘，經(jīng)鉆探和物探發(fā)現(xiàn)部分主墩處于強(qiáng)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(chǔ)的穩(wěn)定性，需進(jìn)行初步設(shè)計變更。經(jīng)過深入細(xì)致的地勘工作后，設(shè)計單位變更了初步設(shè)計方案。根據(jù)批復(fù)意見，交通運(yùn)輸部原則同意該設(shè)計變更方案，即大橋主橋部分為四塔大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，最高塔柱近290米，下塔柱高達(dá)180米，規(guī)模居國內(nèi)第一，世界上僅次于法國米約大橋。預(yù)計12月15日合攏。目前十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點二、縱斷面設(shè)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(yīng)滿足橋下通航凈空要求。(3)跨線橋應(yīng)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。目前十九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點（1）流水凈空要求

按設(shè)計水位計算橋面最低高程時，應(yīng)滿足下式要求：

（1）式中：——橋面最低高程（m）；——計算水位（m）（設(shè)計水位計入壅水、浪高等）；——橋下凈空安全值（m）應(yīng)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目前二十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點注：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(shè)計水位的凈高不應(yīng)小于1m。對于山區(qū)河流，則橋下凈空安全值可適當(dāng)加大。

按設(shè)計最高流冰水位計算橋面最低高程時，應(yīng)按下式計算：（2）

式中，——設(shè)計最高流冰水位，應(yīng)考慮床面於高（m）；其余符號同前。橋面設(shè)計高程應(yīng)不低于（1）、（2）的計算值。目前二十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點通航凈空要求：

通航孔橋跨結(jié)構(gòu)下緣高程應(yīng)高出自設(shè)計通航水位起算的凈空高度。該凈空高度值H應(yīng)滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB50139-2004）、《通航海輪橋梁通航標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ311-97）.目前二十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點目前二十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點跨線橋交通凈空要求：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目前二十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點二、縱斷面設(shè)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(yīng)在縱坡變更的地方按規(guī)定設(shè)置豎曲線。目前二十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點綜合以上全橋位于河中的橋梁橋面高程均應(yīng)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(jìn)行考慮。目前二十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點三、橫斷面設(shè)計1.橋梁寬度——《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》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(biāo)準(zhǔn)》中的建筑界限規(guī)定目前二十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點橋?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(biāo)準(zhǔn)》（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(dāng)設(shè)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(shè)計車速確定的一個安全空間?。〦——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。目前二十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點W——行車道寬度，為設(shè)計車道數(shù)與單個車道寬度（與設(shè)計車速有關(guān)，具體見表）乘積，并計入所設(shè)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。目前二十九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點目前三十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點S1——行車道左側(cè)路緣帶寬度（與設(shè)計車速有關(guān)）；S2——行車道右側(cè)路緣帶寬度，應(yīng)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(shè)計車速有關(guān)）。目前三十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點四、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)良好的河段上目前三十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點

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目前三十三頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點示例：廣東江順大橋橋位圖目前三十四頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提綱123橋梁設(shè)計程序橋梁設(shè)計內(nèi)容橋梁設(shè)計的基本原則4橋梁美學(xué)目前三十五頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點技術(shù)先進(jìn)安全可靠適用耐久經(jīng)濟(jì)合理美觀環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展橋梁設(shè)計原則4目前三十六頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點五、橋梁設(shè)計原則技術(shù)先進(jìn)中國制造

中國創(chuàng)造橋梁技術(shù)大國橋梁技術(shù)強(qiáng)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(shè)備、新材料、新工藝、認(rèn)真學(xué)習(xí)國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，充分利用最新科學(xué)成就，提高我國橋梁建設(shè)水平，趕超世界先進(jìn)水平。橋梁設(shè)計原則4目前三十七頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點重慶菜園壩大橋（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(yù)應(yīng)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(shè)計、節(jié)段化運(yùn)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)。目前三十八頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點

安全可靠在強(qiáng)度方面：足夠的安全設(shè)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(shè)計原則4目前三十九頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點

適用耐久（1）保證100年的設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)正常使用（2）橋面寬度滿足當(dāng)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(shè)計荷載時不出現(xiàn)過大的變形和過大的裂縫。（4）應(yīng)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(jìn)入和疏散；（7）考慮綜合利用，方便各種管線的搭載。橋梁設(shè)計原則4目前四十頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點

經(jīng)濟(jì)（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(shè)造價與使用期內(nèi)維護(hù)造價綜合最低；（4）橋位應(yīng)考慮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；對于過橋收費(fèi)的橋梁應(yīng)能吸引更多的車輛通過，達(dá)到盡可能快回收投資的目的。橋梁設(shè)計原則4目前四十一頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點

美觀瑞士薩爾基那山谷橋SalginatobelBridge----被評為20世紀(jì)最美麗的橋梁“橋能滿足人們到達(dá)彼岸的心理希望，同時也是使人印象深刻的標(biāo)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》伊藤學(xué)橋梁設(shè)計原則4目前四十二頁\總數(shù)五十三頁\編于二十二點提綱123橋梁設(shè)計程序橋