桥梁方案设计指导

20122012-3-6
桥梁方案设计指导
三、桥梁结构体系的选择及尺寸拟定 1）桥梁主要结构体系 梁式桥——主梁受弯 梁式桥——主梁受弯 —— 拱桥——主拱受压 拱桥——主拱受压 —— 刚架桥——构件受弯压 刚架桥——构件受弯压 —— 缆索承重——缆索受拉 缆索承重——缆索受拉 —— 组合体系——几种受力的组合 组合体系——几种受力的组合 ——
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各方案在评比时， 应注意它们的评比条件应力求 各方案在评比时 ， 应注意它们的 评比条件应力求 相同， 例如桥梁总长（ 两桥台侧墙的端距） 相同 ， 例如桥梁总长 （ 两桥台侧墙的端距 ） 应接 桥面与桥头接线的标高应相同， 近 ， 桥面与桥头接线的标高应相同 ， 冲刷线下的 基础埋深要相同。 基础埋深要相同。 方案评比的主要内容是： 材料（ 造价） 方案评比的主要内容是 ： ① 材料 （ 造价 ） ； ② 施 工设备和能力； 工期； 养护和维修运营； 工设备和能力 ； ③ 工期 ； ④ 养护和维修运营 ； ⑤ 抗震性能（ 若桥址位于地震区） 修复； 抗震性能 （ 若桥址位于地震区 ） ； ⑥ 修复 ； ⑦ 航 运和跨线条件； 美观。 运和跨线条件；⑧美观。
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二、桥梁结构总体设计方法 1）桥梁的平面设计 ） • 高速公路 和 一级公路上的大 、 中桥 ， 以及 各级 高速公路和 一级公路上的大、 中桥， 以及各级 公路上的小桥应符合路线布设的规定 应符合路线布设的规定； 公路上的小桥应符合路线布设的规定； • 二 、 三 、 四级公路上的大 、 中桥 线形 ， 一般为 四级公路上的大、 中桥线形 线形， 直线； 直线； • 应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交 ， 应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交， 但为了改善路线线型也允许修建斜交桥， 但为了改善路线线型也允许修建斜交桥 ， 斜度 通常不宜大于45 45度 在通航河流上则不宜大于 不宜大于5 通常不宜大于 45度，在通航河流上则不宜大于5 度。
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① 确定桥梁总跨径
桥梁的总跨径一般根据水文计算确定。必须保证桥下有 桥梁的总跨径一般根据水文计算确定。 一般根据水文计算确定 足够的排洪面积，使河床不致遭受过大的冲刷； 足够的排洪面积，使河床不致遭受过大的冲刷； 对于非坚硬岩层上修筑的浅基础桥梁， 对于非坚硬岩层上修筑的浅基础桥梁，总跨径应该大一 浅基础桥梁 些； 对于深埋基础，总跨径就可适当减小； 对于深埋基础，总跨径就可适当减小； 深埋基础 山区河流一般河床流速很大，应尽可能少压缩或不压缩 山区河流一般河床流速很大，应尽可能少压缩或不压缩 一般河床流速很大 河床； 河床； 平原区的宽滩河流可允许有较大的压缩， 平原区的宽滩河流可允许有较大的压缩，但必须注意壅 水对河滩路堤以及附近农田和建筑物可能造成的危害。 水对河滩路堤以及附近农田和建筑物可能造成的危害。
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② 桥梁的分孔
分孔不仅影响到使用效果、施工难易等 分孔不仅影响到使用效果、施工难易等，并且在很大程度 影响到使用效果 上关系到桥梁的总造价 桥梁的总造价； 上关系到桥梁的总造价； 最经济的分孔方式就是使上、下部结构的总造价最低； 最经济的分孔方式就是使上、下部结构的总造价最低； 就是使上 通常跨径在50m以下时，应尽可能采用标准跨径，各孔跨 以下时，应尽可能采用标准跨径 采用标准跨径， 通常跨径在 以下时 径最好一样； 径最好一样； 为了避开不利的地质段（如岩石破碎带、裂隙、溶洞等）， 为了避开不利的地质段（如岩石破碎带、裂隙、溶洞等） 避开不利的地质段 可将桥基位置移开 桥基位置移开， 可适当加大跨径； 可将桥基位置移开，也可适当加大跨径； 为了结构受力合理和用材经济， 为了结构受力合理和用材经济，分孔布置时要考虑相邻桥 结构受力合理和用材经济 跨径的合理比例； 跨跨径的合理比例； 山区建桥时，往往采用大跨径桥梁跨越深谷 采用大跨径桥梁跨越深谷， 在山区建桥时，往往采用大跨径桥梁跨越深谷，以便减少 中间桥墩； 中间桥墩； 各孔跨径的选择还与施工能力有关。 各孔跨径的选择还与施工能力有关。 施工能力有关
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2）桥梁纵断面设计 ） ① 总跨径 ② 桥梁分孔 ③ 桥面标高
——满足通航要求及洪水位 满足通航要求及洪水位 ——有足够的排洪面积 有足够的排洪面积 ——使上、下部结构的总造价最低 使上、 使上
④ 桥下净空 ⑤ 基础底面标高 ⑥ 纵坡
——《公路工程技术标准》有规定 《公路工程技术标准》
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3）桥梁横截面设计 ） 桥跨结构横截面采用什么形式主要与结构体系、 桥跨结构横截面采用什么形式主要与 结构体系、 结构体系 跨径、 荷载等级、 施工方法等因素有关 等因素有关。 跨径 、 荷载等级 、 施工方法 等因素有关 。 在某些特 定条件下，如城市桥梁，还要满足美观要求。 美观要求 定条件下，如城市桥梁，还要满足美观要求。 梁式桥的横截面有板式 肋式和 箱式等几种形式 板式， 等几种形式； ① 梁式桥的横截面有 板式 ， 肋式 和 箱式 等几种形式 ； 上承式拱桥主要采用板式 肋式和箱式截面； 板式， ② 上承式拱桥主要采用板式，肋式和箱式截面； 中承式和下承式拱桥则采用矩形 矩形， 字形，箱形等 ③ 中承式和下承式拱桥则采用矩形，I字形，箱形等 肋式截面； 肋式截面； 钢管混凝土拱桥， 其截面形式有圆形 椭圆形， 圆形， ④ 钢管混凝土拱桥 ， 其截面形式有 圆形 ， 椭圆形 ， 哑铃形。 哑铃形。
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授课人 授课人：杨 栋 土木工程与力学学院
桥梁方案设计指导主要内容
设计资料的调查收集 桥梁结构总体设计方法 桥梁的平面设计 桥梁的立面设计 桥梁的横截面设计 桥梁结构体系的选择及尺寸拟定 桥梁结构设计方案比选方法 桥梁方案设计阶段的主要成果和要求
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四、桥梁结构设计方案比选方法 桥梁设计方案的比选和确定可按下列步骤进 行： 1) 明确各种标高的要求 2) 桥梁分孔和初拟桥型方案草图 3) 方案初筛 4) 详绘桥型方案 5) 编制估算或概算 6) 方案选定和文件汇总
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拟定方案比选阶段的桥梁图式时， 拟定方案比选阶段的桥梁图式时 ， 思路一定要宽 只要满足必需的孔径要求， 可暂不管经济、 广 ， 只要满足必需的孔径要求 ， 可暂不管经济 、 美观与否， 都可提出， 以做到集思广益， 美观与否 ， 都可提出 ， 以做到集思广益 ， 一般要 提出较好的4 个方案以供比较 以供比较。 求提出较好的4～6个方案以供比较。 比较方案可不拘材料类型 ， 可同时考虑上、 比较方案 可不拘材料类型， 也 可同时考虑上 、 中 、 可不拘材料类型 下承式各种桥型， 总之， 下承式各种桥型 ， 总之 ， 凡具有一定优点且可能 实现的体系，在初拟图式时均可提出。 实现的体系，在初拟图式时均可提出。 拟定方案时， 通常先考虑主孔要求， 再考虑边孔 拟定方案时 ， 通常先考虑主孔要求 ， 或引桥， 能用标准跨度时， 或引桥 ， 能用标准跨度时 ， 宜优先考虑采用定型 桥长不大时， 往往不分正桥和引桥， 图 ， 桥长不大时 ， 往往不分正桥和引桥 ， 而是统 筹全长来设计。 筹全长来设计。
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③ 桥面各种标高的确定
桥面标高是通常根据设计洪水位标高 桥下通航净空来确 桥面标高是通常根据设计洪水位标高、h +∆h 是通常根据设计洪水位标高、桥下通航净空来确 Hmin = Hj +∆ j 1）流水净空的要求 ） 0 或由路线纵断面设计确定。 路线纵断面设计确定 定，或由路线纵断面设计确定。 Hmin = HSB +∆hj +∆h0 2）通航净空的要求 ） 非通航河流（对于有漂流物和流冰阻塞以及易淤积的河床， 非通航河流（对于有漂流物和流冰阻塞以及易淤积的河床， 3）跨线桥桥下的交通要求 桥下净空应适当加高） ） 桥下净空应适当加高） 梁底应高出 设计洪水位（ 梁底 应高出 设计洪水位 （ 包括壅水和浪高 ） 不小于 0.5m，高出最高流冰水位 最高流冰水位0.75m； ，高出最高流冰水位 ； 支座底面应高出设计洪水位不小于 支座底面应高出设计洪水位不小于 应高出设计洪水位不小于0.25m，高出最高流 ， 冰水位不小于 不小于0.5m（支座处有围护隔水者不受此限） 冰水位不小于 （支座处有围护隔水者不受此限） 对于拱桥， 拱脚允许被 设计洪水位淹没， 允许被设计洪水位淹没 对于拱桥 ， 拱脚 允许被 设计洪水位淹没 ， 拱顶底面至 设计洪水位的净高不小于 不小于1.0m。 设计洪水位的净高不小于 。 通航河流， 通航净空应满足要求(参见 内河通航标准》 参见《 通航河流 ， 通航净空应满足要求 参见 《 内河通航标准 》 （ GB50139-2004 ） 或 《 通 航 海 轮 桥 梁 通 航 标 准 》 （JTJ311-97))。 )
一、设计资料的调查收集 使用任务— 1）使用任务—确定桥梁的规模 选择桥位— 2）选择桥位—确定路桥的关系等 3）桥位的详细勘测和调查 桥位地形— 桥位地形—测绘地形图 桥位地质—工程地质报告 桥位地质— 桥位水文— 桥位水文—确定桥梁跨径和净空 4）调查其他有关情况 建材来源、供应及运输，拆迁，地震资料，施工 建材来源、 供应及运输， 拆迁， 地震资料， 单位及现场情况，气象资料， 下游老桥等。 单位及现场情况，气象资料，上、下游老桥等。
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几种结构体系的参考尺寸
桥型 长跨比 （S/L） ） 梁宽跨比 （B/L） ） 梁高跨比 （H/L） ） 钢箱梁高2.5～ 钢箱梁高 ～4.5m 钢桁梁高8～ 钢桁梁高 ～14m 1/45～1/60 ～ 1/45～1/60 ～ 1/50～1/200 ～ 支点:1/17～1/20 ～ 支点 跨中:1/50～1/60 跨中 ～ 支点:1/16～1/20 ～ 支点 跨中:1/30～1/50 跨中 ～ 桥梁方案设计指导 边跨/中跨 边跨 中跨 跨度(m) 跨度 (合理跨度 合理跨度) 合理跨度 400～5000 ～ (600～3000) ～ 50～600 ～ (100～500) ～ 50～600 ～ (120～500) ～
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④ 基础底面标高的确定 基础底面标高主要取决于地基的地质条件和 基础底面标高主要取决于地基的地质条件和河 地基的地质条件 流的冲刷深度。 流的冲刷深度。
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⑤ 纵坡的确定 纵向坡度是为了桥面排水，一般控制在1%～3 纵向坡度是为了桥面排水，一般控制在 ～ 的双面坡； ％的双面坡； 对于大 中桥桥上的纵坡不宜大于4%； 桥上的纵坡不宜大于 ； 对于大、中桥桥上的纵坡不宜大于 桥头引道的纵坡不宜大于5%； 桥头引道的纵坡不宜大于 ； 的纵坡不宜大于 位于市镇混合交通繁忙处时， 位于市镇混合交通繁忙处时，桥上纵坡和桥头 引道纵坡均不得大于 不得大于3% 。 引道纵坡均不得大于
悬索桥 混凝土箱形 拱桥 钢管拱桥 PC斜拉桥 斜拉桥 PC连续刚架桥 连续刚架桥 PC连续梁桥 连续梁桥 20122012-3-6
1/10～1/12 1/40～1/60 ～ ～ 1/4～1/8 ～ 1/4～1/8 ～ 1/25～1/40 ～ 1/25～1/40 ～ 1/50～1/200 ～
1/3～1/2 ～ 1～1/3 ～ 1～1/3 ～
双塔:1/4～1/2 50～600 ～ 双塔 ～ 独塔: ～ 独塔 1/2～1 (200～500) ～ 1/2～1/1.25 ～ 60～300 ～ (80～200) ～
40～200 ～ 1/1.4～1/1.25 ～ (60～150) ～
连续刚架桥的参考尺寸
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