桥梁设计的程序和一般原则

1-3桥梁设计的程序和一般原则
•1-3-1、桥梁总体规划原则、基本设计资料
•桥梁总体规划原则、基本设计资料
•设计的基本要求
•设计资料调查
•设计程序
桥梁纵、横断面设计、平面布置
桥梁方案比选
•拟定桥梁方案
•编制方案
•技术经济、最优方案推荐
设计的基本要求
•按安全、适用、经济、美观的原则总体规划和设计，并综合考虑其他因
素；
•1、使用上要求—安全畅通，使用年限、耐久性、保养；
•2、经济合理—总造价、材料最少，综合考虑养护、维修、施工期等；
•3、结构构造要求—桥梁结构在制造、运输、安装、使用过程具有足够
的刚度、强度、稳定性、耐久性；
•4、施工工艺—施工设备、安全、技术；
•5、美观—桥梁美学，与周围环境协调，尤其城市桥梁，挺拔、宏伟等。

1-3-1、桥梁总体规划原则、基本设计资料(2)
•桥梁总体规划原则、基本设计资料
设计资料调查
选择合理的桥位—国家、地方社会经济发展规划决定
•1、桥梁的使用任务—交通量、荷载等级、战备情况
•2、勘探桥位附近的地形—地形图；
•3、工程地质剖面图—地质分层、力学性能、地质构造；是设计、施工
必备资料与依据；
•4、水文情况；河床断面、通航水位、历史洪水资料、通航净空、冲刷、淤积情况、河床变迁等；
•5、气象资料，年平均温差、年最高温差、桥位处设计风速、台风、雨
量情况；
•6、施工单位技术水平，施工设备；
•7、施工建筑材料
1-3-1、桥梁总体规划原则、基本设计资料(3)
•桥梁总体规划原则、基本设计资料
设计过程
1、工程可行性研究（工可）—前期规划、关键技术研究、从经济、技术、社会发展论证可行性；
2、初步设计—从不同设计方案中选出推荐方案及最优方案；主要解决总体规划问题，包括桥位选定、桥型、分孔、纵横断面布置、结构的主要尺寸、工程额概算、主要材料用量；初步设计的概算是控制建设项目投资及编制施工预算的依据；
3、施工图—对初步设计核定的修建原则、技术方案、技术决定、总投资额进一步细化、具体化的技术文件；必须对桥梁各构件进行详实的分析计算、绘制施工图、编制施工方法、施工材
料明细表及预算；
4、我国具体情况
1-3-2 桥梁纵、横断面设计、平面布置(1)
桥梁纵断面设计
包括桥梁的总跨径、分孔、桥面标高、路线、路面纵坡、基础埋置深度及采用的方法；
1、桥梁总跨径—根据水文资料、河床冲刷、基础形式、、航道安排、造价综合考虑；
2、分孔原则是上、下部结构的总造价最经济；综合考虑跨径、孔数、结构体系、战备等因素的影响；三跨连续梁1：0.8,五跨连续梁1:0.9:0.65;
3、桥面标高的确定—先满足通航要求（通航净空），有航务部门决定，有设计洪水位决定；支座底面高出设计洪水为25厘米，拱顶底面高出1米；跨线桥具体分析；桥上纵坡不大于4%，城市不大于3%；引桥纵坡不大于5%，变化处均需设竖曲线；
1-3-2 桥梁纵、横断面设计、平面布置(2)
•桥梁横断面设计
. 决定于桥面宽度、结构类型、横截面布置；
. 行车道（7、9）+人行道（1+NX0.5）+自行车道（n*1）
. 人行道、安全带应高出路面至少20~25cm,一般大于30厘米
.桥面横坡1.5%~3%,利于排水；
. 栏杆、护栏、灯柱位置、过桥管线等
•桥梁平面布置
. 桥梁线形尽可能与河流、桥下路线垂直，避免斜交；
. 受到限制斜交时，斜交角通常不大于15度，通航河流上不大于5度；斜交角较大时应作专门结构分析计算；
. 线形与桥头引道衔接平顺，符合规范规定；
1-3-3 桥梁美学原则
•1．在满足功能要求的前提下，要选用最佳的结构型式
——纯正、清爽、稳定。

质量统一于美，美从属质量。

•2．美，主要表现在结构选型和谐与良好的比例，并具有秩序感和韵律感。

过多的重复会导致单调。

•3．重视与环境协调。

材料的选择，表面的质感，特别色彩的运用起着重要作用。

模型检试有助于实感判断，审视阴影效果。

•4．美丽的桥梁应以其个性对人们产生积极的影响。

美和伦理本是相通的，美的环境将直接陶冶人们的情操，大自然的美，人为环境的美，对人们身心健康是必需的。

1-3-4 桥梁设计方案的比较
•桥梁结构形式的确定依赖于对桥梁技术、经济、建桥条件等深入细致的综合分析比较；
•首先根据地形、地质、通航等要求确定分孔，拟定设计可能多的桥梁结构图式；（通常2~4个）
•接着编制各选定桥梁结构形式的技术经济指标，包括：主要材料用量、总投资、施工期、运营条件、养护费用、施工工艺技术要求（有无困难工程等）、特殊材料等；并拟定桥梁结构的主要构件尺寸；
•技术经济比较和最优方案；综合比较各种指标，本着适用、经济、美观的原则确定最优
方案或根据其他客观情况及特殊要求提出推荐第一方案；
•专家会议讨论评审；
1-4 桥梁的设计荷载
•1-3-1 桥梁荷载分类
根据荷载出现的概率划分：
主要荷载、次要荷载及特殊荷载
我国目前的公路设计规范划分：
永久荷载、可变荷载、偶然荷载
1-4-2 永久荷载
•永久荷载的含义：
桥梁使用期内，位置、大小、方向不随时间变化或变化很小可以忽略不计的荷载。

•主要类型
主梁结构自重、桥面铺装及附属设施；
土重、土压力、体内、外预应力、混凝
土收缩、徐变影响、基础变位影响等；
1-4-3可变荷载
•基本可变荷载（活载）
·桥梁的使用荷载：车辆、人群、以及由车辆间接引起的荷载
·汽车、挂车、履带车、人群（350）及特种车辆，对弯桥考虑离心力（离心系数V2/127R）、冲击力（冲击系数）
•其他可变包括：
·汽车制动力（支座有关，行车方向、1.2米）、支座摩阻力、温度、风荷载、水压力等
·风力-—中小桥按静风压计算，大桥按动力计算
·汽车制动力—-计算支座及桥墩时使用
·温度影响力—-日照及常年温差
·支座摩阻力、流水压力及冰压力—-计算桥墩时使用
基本可变荷载
•（一）车辆荷载—-按照各种车辆统计值确定的轴重及轴距
按出现的几率分为：计算荷载、验算荷载
1、计算荷载：（车列荷载）
汽车-10级、汽车-15级、汽车-20级、汽车超-20级；⎭1、2
一列车队中可以有多辆车，全桥可以有多列车队。

2、验算荷载：⎭.
履带-50、挂车-80、挂车-100和挂车-120。

全桥只允许布置一辆车。

3、车辆荷载的选用及布载规定
车辆的选用－按公路的等级。

汽车荷载平面布置、
车辆的布置——按桥梁宽度确定车道数；车辆荷载的折减
•（二）人群荷载
公路桥涵3kN/m2，城市郊区3.5kN/m2
人群荷载只与计算荷载同时考虑
人行道板—-以1.2kN集中竖向力作用在一块板上进行验算
计算栏杆—-水平推力0.75kN/m，作用在栏杆柱顶，竖向力1kN／m，作用在上部扶手。

•（三）汽车冲击力
目前规范规定与桥型及跨径有关—跨径越大冲击系数越小
理论上应与结构自振频率有关
•（四）离心力
曲线桥梁半径小于250米时应计算汽车荷载的离心力
•（五）汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力—-计算桥台时使用1-4-4偶然荷载
偶然荷载
地震力（设计烈度7~8度）、船舶撞击力、漂流物撞击力。

汽车荷载—车队
汽车荷载平面尺寸及横向布置
验算荷载的纵向排列、横向布置
车辆的布置——按桥梁宽度确定车道数
车辆荷载的折减
荷载组合
•根据各种荷载重要性的不同及同时作用的可能性，极限状态设计考虑荷载安全系数, 5 种荷载组合：
◎组合Ⅰ（主要组合）
—汽车+人群+永久荷载一种或几种
◎组合Ⅱ（附加组合）
—汽车+人群+永久荷载一种或几种+其他可变荷载
◎组合Ⅲ（验算组合）
—挂车（履带）+结构自重、预应力、土重及土侧压力组合
◎组合Ⅳ（偶然组合）
—汽车+人群+永久荷载一种或几种+偶然荷载撞击力
◎组合Ⅴ
—结构自重、预应力、土重及土侧压力的一种或几种+地震力组合
•荷载组合的应用—《桥规》给出
◎承载能力极限状态
—荷载安全系数，反映抵抗能力。

以是否“崩溃”为判据；
◎正常使用极限状态
—材料允许应力，反映材料强度。

控制变形、倾覆、裂缝等；
荷载的确定与选用
荷载的确定与选用
必须考虑到：
•桥梁设计基准使用期内结构总体的正常使用；
•主要承重结构与局部受力构件强度储备的合理性；
•对长、短桥跨的不同影响；
•对于大跨结构必须注意结构实际工作状态中可能遇到的一些复杂而巨大的荷载；本章要点·回顾
•桥梁的基本组成；
•桥梁的分类及其特点；
•主要的专业术语、名词；
•荷载的分类、汽车荷载等级；
•桥梁设计的基本程序、总体设计的内容；
•方案比较的主要内容。