桥梁工程的设计与规划.pptx
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1、1.1.结构都是用当时的建筑材料建成的,具有特定的形式和构造,结构都是用当时的建筑材料建成的,具有特定的形式和构造,能满足一定的功能,具有一定的安全性。能满足一定的功能,具有一定的安全性。一、桥梁设计原则和科学依据 桥梁结构是土木工程结构的一种,它具备土木工程的基本属性:2.2.结构的功能对社会的稳定、有效运行具有很大的作用,结构的建设必须是当时社会的财力物力所能承受的。3.3.结构的功能不同、构造各异、形体庞大,其设计施工需因时因地而异。4.4.结构的功能与人类的活动密切相关,故其使用寿命与美观性必须给予足够重视。第1页/共91页3.3.经济1.1.适用2.2.安全4.4.美观 总之,桥梁工
2、程的设计应该遵循四个基本原则:安全、适用、经济、美观。5.5.技术先进6.6.环境保护和可持续发展第2页/共91页(1 1)桥面宽度能满足当前及今后规划年限内的交通流量。(2 2)桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形。(3 3)桥跨结构的下面有利于泄洪通航或车辆和行人的通行。(4 4)桥梁的两端方便车辆的进入和疏散,不致交通堵塞。(5 5)考虑综合利用,方便各种管线的铺设搭接。1.1.适用第3页/共91页2.2.安全(1)桥梁结构在强度、稳定和耐久性等方面有足够的安全储备。(2)防撞栏杆应具有足够的高度和强度,人与车辆之间应做好防护栏。(3)交通繁忙的桥梁应做好照明设施并有明确的交通标志。
3、引桥坡度不宜太大。(4)对河床变迁的河道应设计好导流设施,防止桥梁基础冲刷。对通航桥应做 好防撞构筑物。(5)对地震区的桥梁采取抗震措施。对于大跨柔性桥梁,应考虑风振效应;对于车速较高的铁路桥梁还应考虑车辆耦合振动问题。第4页/共91页3.3.经济(1)桥梁的设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则。(2)桥梁的造价应考虑养护维修的费用。(3)桥位的选择应是地质、水文、条件好,并使桥长较短。(4)桥位的选择应考虑缩短河道两岸的运距,以发挥最大的经济效益。第5页/共91页 在适用、安全和经济的前提下尽量做到美观并与周围的环境相协调。建筑艺术的基本原则在桥梁工程中的应用,主要有以下方面:1.1
4、.桥梁与周围环境融合,成为自然整体中的一个协调部分。2.2.桥梁本身的造型须比例适当,匀称和谐。4.4.桥梁建筑处理应当表现清新雅洁的风格。3.3.桥梁造型应当注意结构简单,力线明快,线条流畅。4.4.美观第6页/共91页5.5.技术先进 桥梁设计和建造应尽可能采用先进成熟的新结构、新技术、新设备、新材料、新工艺。第7页/共91页6.6.环境保护和可持续发展 桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展。第8页/共91页数学数学力学力学电算技术电算技术工程材料工程材料工程地质工程地质水力学水力学水文学水文学混凝土结构工程混凝土结构工程钢结构工程钢结构工程基础工程基础工程铁路、公路工程铁路、公路工程二、桥
5、梁工程的科学依据第9页/共91页三、桥梁技术规范、工作细则桥梁技术规范补充性文件常用手册第10页/共91页 以科学的工程知识和成熟的工程经验为基础,全面系统地整理有关设计、施工、养护的技术要求,形成统一的标准规范,并以此作为各项桥梁工作必须遵循的准则,这种成册的注册条文就称之为桥梁技术规范。在设计方面就是桥梁设计规范。桥梁技术规范桥梁技术规范铁路桥梁设计规范公路桥梁设计规范第11页/共91页铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-99)TB10002.1-99)铁路桥涵钢结构设计规范铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范铁路桥涵地基和基础设计规范铁路桥梁
6、设计规范铁路桥梁设计规范第12页/共91页公路桥梁设计规范:公路桥梁设计规范:公路桥涵钢结构及木结构设计规范公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范公路砖石及混凝土桥涵设计规范公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵施工技术设计规范公路工程抗震设计规范 公路桥梁设计规范在7070年代和8080年代经历两次大的修改在19851985 1 1989989年先后颁布执行,并组成合订本共有5 5本。公路桥涵设计通用规范(TB10002.1-99)TB10002.1-99)其它规范单列,如:第13页/共91页补充性文件补充性文件 对内容广泛或技术复杂而在规范条文中不便一一纳入的技术文件,通常采用工作细则的形式
7、加以补充。如:设计文件、施工组织和预算编制方法、施工技术规程质量验收标准等。第14页/共91页常用手册常用手册 为了工作上的方便,有关部门常将一些与桥梁设计有关的原始资料、规范规定、应用公式,参考数据、常用的结构计算方法、参数、图表、施工组织的各项定额、主要机具材料的规格性能等汇编成册。形成各种手册。如:桥梁设计通用资料、桥梁施工手册等。以便设计、施工中随时利用。铁路设计常用手册有:铁路设计常用手册有:铁路桥梁设计通用资料铁路桥梁设计通用资料铁路桥梁设计通用资料铁路桥梁设计通用资料梁桥梁桥墩台基础墩台基础公路设计常用手册有:公路设计常用手册有:公路桥梁设计基本资料公路桥梁设计基本资料拱桥(上、
8、下)拱桥(上、下)梁桥(上、下)梁桥(上、下)墩台基础墩台基础第15页/共91页一、桥梁立面布置一、桥梁立面布置二、桥梁断面布置二、桥梁断面布置三、桥梁平面布置三、桥梁平面布置第二节第二节 桥梁立面、断面和平面布置桥梁立面、断面和平面布置主要内容:主要内容:主要内容:主要内容:第16页/共91页一、桥梁立面设计立面设计包括:包括:(3 3)桥梁孔径布置应注意的问题:(1 1)确定桥梁总跨径)确定桥梁总跨径(2 2)桥梁的分孔)桥梁的分孔(4 4)各种标高的确定)各种标高的确定第17页/共91页(1 1)确定桥梁总跨径)确定桥梁总跨径 桥梁总长的确定一般依据水文计算。桥梁墩台和桥头路堤会侵入并压
9、缩河床,使桥下的过水断面减小,水流流速加大,引起河床冲刷,故桥梁总长必须保证桥下有足够的排洪面积,以减小或避免桥梁基础受到过大冲刷;但也不能因为冲刷过度增加桥梁总长,导致工程投资增大。在确定桥梁总长时,既要依据计算结果,也要结合基础类型、埋置深度等因素来考虑第18页/共91页 桥梁分孔是一个非常复杂的问题,各种条件和要求互相矛盾。需经过反复比较来确定。一般应注意以下问题。1.1.采用经济跨径。2.2.在通航河流,当通航净宽大于经济跨径时通常将通航桥孔的跨径按通航净宽来确定,其余孔径可采用经济跨径。但对变迁性河流,考虑航道可能发生变化,可多设几个通航孔。(2 2)桥梁的分孔)桥梁的分孔第19页/
10、共91页 桥梁孔径布置的影响因素很多,主要与经济、技桥梁孔径布置的影响因素很多,主要与经济、技术、结构体系、桥式、地形、通航要求、水文等有关。术、结构体系、桥式、地形、通航要求、水文等有关。对具体的桥梁设计应详细分析反复比较,才能确定出对具体的桥梁设计应详细分析反复比较,才能确定出最理想的方案。最理想的方案。一般由水文计算确定。总跨径必须保证桥下有足够的排洪空间,使河床不致产生过大的冲刷,同时也得考虑壅水对河堤及附近农田和建筑物可产生的危害。(3 3 3 3)桥梁孔径布置应注意的问题)桥梁孔径布置应注意的问题:第20页/共91页(4 4)各种标高的确定)各种标高的确定1 1)流水净空的要求)流
11、水净空的要求2 2)通航净空的要求)通航净空的要求3 3)跨线桥桥下的交通要求)跨线桥桥下的交通要求图图2-12-1图图2-22-2图图2-32-3图图2-42-4第21页/共91页第22页/共91页第23页/共91页第24页/共91页第25页/共91页二、桥梁断面布置 桥梁断面布置包括:桥面净空、桥面宽度、行车道宽度、机动车道布置和人行道、自行道布置等。桥梁的建筑限界 桥梁的建筑限界桥上建筑物、车辆设备不得超过或侵入的规定的轮廓尺寸线。图2-2-4 4 公路桥梁的建筑限界图2-2-5 5 铁路桥梁的建筑限界第26页/共91页公公公公路路路路等等等等级级级级一般公路一般公路一般公路一般公路高速
12、公路高速公路高速公路高速公路一级一级一级一级二级二级二级二级二级二级二级二级三级三级三级三级四级四级四级四级地地地地形形形形平原微丘平原微丘平原微丘平原微丘重丘重丘重丘重丘山岭山岭山岭山岭平原微丘平原微丘平原微丘平原微丘山岭山岭山岭山岭重丘重丘重丘重丘平原微平原微平原微平原微丘丘丘丘山岭山岭山岭山岭重丘重丘重丘重丘平平平平原原原原微微微微丘丘丘丘山山山山岭岭岭岭重重重重丘丘丘丘平平平平原原原原微微微微丘丘丘丘山岭山岭山岭山岭重丘重丘重丘重丘平原平原平原平原微丘微丘微丘微丘山山山山岭岭岭岭重重重重丘丘丘丘行行行行车车车车道道道道宽宽宽宽度度度度27.527.527.527.527.527.527
13、.527.527.527.527.527.527.527.527.527.58.08.07.57.57.07.06.06.03.53.53.53.5硬硬硬硬路路路路肩肩肩肩宽宽宽宽度度度度2.502.502.502.50(2.252.25)2.502.50(1.751.75)2.502.50(1.501.50)2.502.50(2.252.25)2.502.50(1.501.50)土土土土路路路路肩肩肩肩宽宽宽宽度度度度0.750.750.750.750.500.500.500.500.750.750.500.501.501.500.750.751.51.50 00.750.750.70.75
14、 50.750.750.50.5或或或或1.51.5表2-1 2-1 各级公路行车道宽度及路肩宽度单位:m m第27页/共91页图2-2-4 4 公路桥梁的建筑限界第28页/共91页图2-2-4 4 公路桥梁的建筑限界第29页/共91页S1S1W W行车道宽度C C当计算行车速度100100km/hkm/h时为0.50.5m m,计算行车速度100100km/hkm/h时 为0.250.25m m。S2S2行车道右侧路缘带宽度,一般为0.50.5m m。M1M1,M2M2第30页/共91页E E建筑高度限界顶角宽度当L1mL1m时,E=LE=L;当L L1m1m时E=1mE=1m。H H净高,
15、汽车专用公路和一、二级公路为5.05.0m m,三四级公路为4.54.5m m,一条公路应采用一个净高。L1L1左侧硬路肩宽度,L2L2右侧硬路肩宽度,L L侧向宽度,高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度(L1L1,L2L2),其它各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.250.25m m。第31页/共91页图2-2-5 5 铁路桥梁的建筑限界第32页/共91页图2-2-5 5 铁路桥梁的建筑限界第33页/共91页第34页/共91页三、桥梁平面布置 一般情况,桥梁的平面布置与线路、河道处的地形地物情况有关。通常的布置方式有:正交、斜交、单向曲线和反向曲线正交斜交单向曲线反向曲线第35页/共91
16、页 第三节 桥梁设计与建设程序一、基本程序二、可行性研究三、初步设计四、技术设计五、施工设计主要内容:主要内容:第36页/共91页一、基本程序 大型桥梁的设计工作可分为前期工作及设计两个阶段。前期工作包括编制预可行性研究报告和可行性研究报告,设计阶段按“三阶段设计”进行,即初步设计、技术设计与施工设计。对常规桥梁,通常采用两阶段设计,即初步设计和施工设计。详细的设计与建设过程见下图所示。第37页/共91页前前期期工工作作可行性研究可行性研究报告报告 预可行性研究预可行性研究报告报告 初步设计初步设计 技术设计技术设计 施工设计施工设计 项目建议书 主管计划主管计划部门审批部门审批 建设单位审批
17、建设单位审批 招标文件 开工报告工程立项工程立项 设计任务书设计任务书 招标投标及招标投标及施工准备施工准备 施工阶段施工阶段三三阶阶段段设设计计 主管计划主管计划部门审批部门审批 主管计划主管计划部门审批部门审批图图2-5 2-5 设计与建设过程图设计与建设过程图第38页/共91页1.1.1.1.工程必要性论证工程必要性论证2.2.2.2.工程可行性论证工程可行性论证制定桥梁标准、自然条件及周制定桥梁标准、自然条件及周围环境、桥式方案、桥位围环境、桥式方案、桥位3.3.3.3.经济可行性论证经济可行性论证造价及回报、资金来源及偿还造价及回报、资金来源及偿还前期工作前期工作预可行性研究报告与可
18、行性研究报告的编制预可行性研究报告与可行性研究报告的编制第39页/共91页1.1.进一步开展水文、勘测工作2.2.桥式方案比选3.3.科研项目立项4.4.施工组织设计5.5.概算初步设计初步设计第40页/共91页二、可行性研究 桥梁建设的前期工作包括预可行性研究报告和可行性研究报告。两者应包括的内容及目的是基本一致的,只是研究的深度不同。预可行性研究报告是在工程可行的基础上,着重研究工程必要性和经济合理性;可行性研究报告是在预可行性研究报告审批后,着重研究工程上的可行性及投资上的可行性。前期工作的重点在于论证建桥的必要性和可行性,并确定建桥的地点、规模、标准、投资控制等一系列宏观和重大的问题。
19、为科学地进行决策提供依据,避免盲目性及其带来的不良后果。第41页/共91页桥梁建设的可行性论证包括工程可行性和经济可行性。工程可行性确定桥梁设计标准、桥位、桥式等技术问题。经济可行性确定工程投资、资金筹措及偿还等问题。第42页/共91页1 1、桥梁标准的制定2 2、桥位的选择3 3、桥式方案比较4 4、野外勘测与调查研究野外勘测与调查研究可行性研究中需要注意的问题:第43页/共91页4 4、野外勘测与调查研究野外勘测与调查研究1 1)桥梁的任务确定桥梁的规模2 2)选择桥位确定路桥的关系等3 3)测量地形测绘地形图4 4)钻探桥位工程地质报告5 5)水文调查确定桥梁跨径和净空6 6)其它情况材
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