全国一级注册结构工程师资格考试教程桥梁工程总体设计.ppt
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1、总体设计的原则,公路桥涵应根据所在公路的使用任务、性质和将来的发展需要,按照安全、适用、经济、美观和有利环保的原则进行总体设计,应具有合理的构造形式。 对于桥梁结构构造的处理,应遵循设计规范的要求、正确地进行结构设计,合理地确定桥梁各部位尺寸和构造细节,满足强度、刚度、稳定性和耐久性的要求。 设计者不仅要关注桥梁运营阶段的使用性能,还应特别关注结构物在施工期间的变形和稳定。保证桥梁结构在建筑过程按照设计预先制定的控制方案实施。特别是施工、运营各个阶段的边界条件与设计计算、分析假定是否一致。,一、设计的一般要求,(1)适用方面要求:必须保证桥上车辆和行人的通畅,满足交通量增长需求,桥下要满足泄洪
2、、通车、通航等的要求。确定桥上安全设施的设置、桥下最不利净空,进行合理的总体布置。(2)经济上的要求:应体现经济上综合效益的合理性。因地制宜、就地取材、合理选用适当桥型。满足快速施工要求,尽可能减少中断交通的施工。同时考虑养护、维修等方面的问题。(3)结构和构造要求:桥梁结构及其各部分构件,在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性(4)施工要求:桥梁结构应便于制造和架设,尽量采用先进的施工工艺,保证工程质量、施工进度和施工安全。(5)美观上的要求:特别是城市立交和城市桥梁,应给人以美感,与周围环境协调,关键是结构的合理布局,受力明确、各部尺寸比例协调、简洁、通透。(
3、6)环保上的要求:应综合考虑施工及运营时期对周围环境的影响。在施工期间的施工噪音、弃碴、降尘、废水等的处理。以及运营时期的车辆噪音、路面排水等的综合防治。对于重点地段对环境的影响应进行专题研究。,二、桥梁的设计程序,设计程序应包括:设计前期、设计阶段和设计后期三个阶段:1设计前期包括:项目预可行性研究、编制项目建议书、工程可行性研究(方案设计) 2设计阶段包括:初步设计、施工图设计。 3设计后期包括:施工配合,参加实验、鉴定,设计回访和工程设计总结。,三、桥位的选择与布置,桥位的选择是一座桥梁设计时首先解决的问题,它会影响到桥梁的规模、投资、施工难易、工期和使用安全等。 (1)大、中桥原则上服
4、从道路路线总体要求,综合确定。 对于特殊大桥,对于路线总体方向起控制点作用。 (2)小桥涵的位置应服从路线走向,如遇到不利地形、不良地质和水文条件时,应通过技术手段加以解决,而不能降低路线质量。(3)桥梁的线形应尽量采用直线和标准跨径,以简化设计和施工。 大、中桥一般应选择23个桥位,进行各方面的综合比选,以确定最合理桥位。还应考虑河流的水流特征、地质条件等以求桥梁的经济合理性、安全性和稳定性 。 桥梁墩台沿水流方向的轴线,应与最高通航水位时的主流方向一致,当斜交不能避免时,交角不宜大于5o;当斜交角度大于5o时,宜增加通航孔净宽,以利于航行安全。 桥梁的线形应尽量采用直线和标准跨径,以简化设
5、计和施工。,推荐线位,比较线位一,比较线位二,桥位一,桥位三,桥位二,起点,终点,立交一座,立交一座,特大桥,大桥一座,跨线桥一座,跨渠桥一座,跨渠桥一座,特大桥,四、桥梁净空,桥梁净空包括:桥面净空和桥下净空 。(1)桥面净空是指:保证车辆、行人安全通过桥梁上方的空间界限。在该净空界限范围内,不得有桥跨构件或其它任何装置侵入,详见公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)第3.3.1条。图74 公路建筑界限。,公路建筑界限,桥梁净空界限,桥梁桥面的最低标高应为: 式中: Hp 设计洪水位;h 各种雍水使水面升高之和; hj 桥下净高; hd 上部结构建筑高度;,(2)桥下净空是指: 通航
6、、泄洪、流水、流冰、流木或车辆通行等所需要的净跨和净高。桥下通航净空界限详见内河通航标准(GBJ 13990)的规定。处于弯道上的桥梁,应根据线路要求设置加宽和超高。据此我们可以确定桥梁的最小跨径和桥面标高。,通航河流桥下净空: 孔径布置及净高应满足 通航海轮桥梁通航标准(JTJ 311)、内河通航标准(GB 50139) 通航设计水位:在设计通航洪水频率时,应计入壅水、浪高或最高流 冰水位加安全高度。 当河流有又形成流冰阻塞的危险或有漂浮物通过时,应按实际调查数据,在计算水位的基础上,结合当地的具体情况酌情预留一定富余量,作为桥下净空的依据。 对于有淤积的河流,桥下净空应适当增加。非通航河流
7、桥下净空:,五、孔径设计和桥型选择,桥孔设计是根据桥梁跨越障碍物的性质,合理确定桥长、分跨、桥梁选型、桥面标高、基底标高等,以满足桥下泄洪、通航或其它交通的净宽要求。(1)桥梁的净跨径及总跨径 桥梁的净跨径对于梁式桥为设计洪水位(通航水位)上,两个相邻桥墩之间的净距。多孔桥梁净跨径的总和称为桥梁的总跨径。桥梁的总跨度必须保证桥下有足够的泄洪面积,使河床不产生过大的冲刷。应根据墩台埋置深度、河床水流流速、冲刷深度等因素确定。(2)桥梁的分孔与跨径 桥梁的分孔关系到桥梁的总造价。跨径和孔数不同时,上部结构和墩台的总造价不同。跨径越大孔径越少,上部结构造价越高,而墩台的造价就越低。 上、下部结构合理
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