桥梁概念设计史(20200903202405)
桥梁概念设计与分析理论
桥梁概念设计与分析理论 一：桥梁属性与结构形式 1.1桥梁的属性 科学：分析实验 桥梁工程{ 技术：研发应用 艺术：创造美学 1.2 桥梁结构的分类 用途：人行桥，公路桥，铁路桥，公铁两用桥，城市桥，管道桥，明渠桥 材料：石桥，木桥，钢桥，混凝土桥，预应力混凝土桥（主跨90米，在中小跨度范围内已占绝对有优势，在大跨度范围内它正在同钢桥展开激烈竞争。它主要承重结构用预应力钢筋混凝土结构的桥梁。附加预应力混凝土：预应力混凝土，为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。这种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现，这就叫做预应力混凝土。）钢——混凝土组合结构桥 结构形式：梁桥拱桥斜拉桥悬索桥组合桥斜拉—悬
索协作体系 规模跨径：小桥(8~30米) 中桥(30~100) 大桥(100~1000) 特大桥(大于1000) 1.3桥梁结构形式与合理跨度范围 (1)梁桥 简支梁桥的跨度一般不超过70M，最有竞争力的跨度范围50M以下 等截面连续桥梁的合理跨度范围在30~110M，优势跨度范围50~80 变截面连续桥梁或连续钢结构桥的合理跨度50~350M，最有竞争力的跨度范围100~300M (2)~ （3）拱桥合理跨度范围600M以下，最有竞争力40~450M （4）系杆拱桥合理40~800M 最有竞争力150~1200M （5）斜拉桥合理80~1500M 最有竞争力150~1200M （6）悬索桥合理200以上，500以上最有竞争力 二：桥梁设计准则 2.1 桥梁设计的基本目标 安全实用经济美观 2.2安全性和试用性 （1）承载能力极限状态 1 结构或构件达到材料极限强度
桥梁设计创新
桥梁设计创新 一、创新的思路 创新就是桥梁发展的动力,就是桥梁建筑艺术的灵魂,没有创新的艺术犹如一潭死水,没有一点活力,日复一日,终究会越来越腐朽。同时,创新也必须以实践为基础,也需要用理论来指导。作为设计人员,如何在设计中寻求创新,同时在创新的同时也能实现结构的合理呢? 1、设计人员应具有创新的意识,必须意识到创新的重要性与必要性。同时应具有创新的能力,掌握一定的创新技巧,要勇于突破定势思维,打破传统观念与经验的束缚,充分发挥主观能动性与想象力,不迷 信权威,发展广泛的兴趣。创造力并不就是在任何情况下都能自发地表现出来的,必须通过创新的素质教育与训练才能获得开发与提高。 2、设计人员应以本专业的基础知识为核心,建立起创造发明的“游击区”。使专业基础知识与其她知识相互渗透,共同结合成一个网络式整体结构。还应开发智能因素,包括培养精确的观察力,提高记忆力,培养注意力、想象力与操作能力。除了创造力之外,创造性人才还应具备创造精神与创造人格。创造精神主要包括有好奇心、探究兴趣、求知欲、对新事物的敏感、对真知的执着追求,勇于发现、发明、革新,有开拓进取、百折不挠的精神,这就是一个人创造的灵魂与动力;创造人格主要包括创造责任感、使命感、事业心、执着的爱、顽强的意志与毅力,能经受挫折、失败的良好心态,以及坚韧顽强的性格,这就是创造出成果的根本保证。 3、桥梁设计中的创新必须以结构受力合理为基础,以满足功能要
求为前提。力就是创新应考虑的主导因素。因此,设计人员应掌握好力学知识,桥梁结构必须能明确反应力流,使力的传递途径一目了然。 4、由于美学具有相对性,人类审美观念就是会发生变化的,桥梁美学设计实践应与人们不断变化的美学观念同步,创新不能脱离人类审美观念。桥梁设计人员应该对人们美学观念的变化具有敏锐的洞察力,美学观念的变化就是微妙的,因此应不断以新的眼光观察这些微妙的变化,不能墨守成规,从这些微妙的变化中预测出美学观念的发展趋势,作为未来设计创新的依据。 5、要努力推进新材料与新工艺的发展,不断改进力学分析方法,提高分析技能、分析速度与准确度,在掌握好力学知识与分析手段的前提下,运用各种创新手段,充分发挥人的想象力与创造力,争取不断 创造出结构更合理、更先进、更美观的桥梁形式以适应不断变化的美学观念。最后,还要注意总结前人的设计经验与教训,“前事不忘,后事之师”,学习前人并不就是照抄照搬别人的劳动成果,也不就是纯粹学习已经过时的结构形式,而就是学习前辈在当时历史条件下的创新精神与创新方法。 二、创新的基本技法 1、组合法 组合法,就是一种以综合分析为基础,并按照一定的原理或规则对现有事物或系统进行有效的综合,从而获得新事物、新系统的创造方法。 组合法的内在原理很复杂,形式也多种多样。组合法在具体应用
8国外桥梁设计理念和典型示例介绍(陈艾荣)
国外桥梁设计理念和典型示例介绍 ---全寿命经济分析、造型设计和组合结构桥梁 陈艾荣 同济大学桥梁工程系 摘要：通过对日本多多罗斜拉桥和丹麦的大海带悬索桥等几座桥梁的造型特点的研究，介绍了使用造型单元设计法、整体造型设计法、拓扑分析等方法如何进行桥梁美的创造；通过对国外几座桥梁所进行的全寿命经济分析，阐述了在桥梁设计和规划阶段进行全寿命经济分析的必要性；通过对一座典型组合结构桥梁的介绍，说明组合结构桥梁的发展和应用。 一、概述 桥梁作为公共建筑物，是人类根据生活和生产发展的需要，利用所掌握的物质技术手段，在科学规律和美学法则支配下，通过精心设计而创造出的人工构造物，是人文科学与工程技术相结合的产物。桥梁以其实用性、巨大性、固定性、永久性和艺术性极大的影响并改变了人类的生活环境。桥梁的美如何进行创造也是人们关心的问题。和其他构造物有所不同，作为一种结构艺术，实际上桥梁的美是可以通过技术的方式来达到的。 目前我国在桥梁建设管理的一些惯例和办法在一定程度上加剧了桥梁工程的病害问题。其中只注重建设初期的成本，而忽视桥梁从规划、建设到运营、破坏整个寿命周期的总体成本。各国桥梁使用实践证明，如果片面追求较低的建造费用而忽视了对结构耐久性的改善，不仅影响运输交通的安全、减少结构使用寿命，同时投入的养护维修费用十分可观，甚至远远超过建造中节省的费用。 全寿命经济分析法的基本思想是，在设计施工阶段，不论是事先采取防护措施还是以后“坏了再修”，都要做出经济预算和比较，设计者和承建者要对工程的“全寿命”负责到底，目前，美国已强制实施基建工程管理中的“全寿命经济分析法”（简称LCCA，即Life Cycle Cost Analyze）。 组合结构桥梁今年来得到了飞速的发展。法国工程界提出的波折腹板组合箱梁桥，是利用波折钢板抗剪强度大、纵向刚度小的特点，将其设置在腹板，达到减轻结构自重、减少腹板承担预应力的目的。同时从抗弯、抗压的角度来看，使用波折腹板后，顶底板单独受力，减少了干燥收束、徐变、温差的影响，实现了主动控制设计。 本文将通过对日本多多罗斜拉桥和丹麦的大海带悬索桥等几座桥梁的造型特点的研究，介绍了使用造型单元设计法、整体造型设计法、拓扑分析等方法如何进行桥梁美的创造；然后通过对国外几座桥梁所进行的全寿命经济分析，阐述在桥梁设计和规划阶段进行全寿命经济分析的必要性和基本原理；最后通过对一座典型组合结构桥梁的介绍，来说明组合结构桥梁的发展和应用。这几个方面的国外经验，无疑是值得我们参考借鉴的。
同济大学桥梁概念设计
方案说明书 目录 一、主要技术标准 (2) 二、主要基础资料 (3) 三、设计方案时应考虑的当地实际建设条件 (4) 四、主桥方案的选择 (5) 4.1 主通航孔跨径选择 (5) 4.2 桥型方案的选择 (5) 4.3 桥型方案选择中的总体构思 (8) 五施工方法 (11)
一、主要技术标准 （1）公路等级：一级集散双向六车道公路； （2）设计速度：80km/h； （3）设计基准期：100年； （4）汽车荷载等级：公路—Ⅰ级，人群荷载标准值：2.5kN/m2； （5）标准横断面：主桥桥梁标准宽度（其中索区宽度为建议值）： 39.5 m=3（人行+非机动车）+1.5（索区）+2.5（硬路肩）+3× 3.75（机动车道）+0.5（路缘带）+2（分割带）+0.5（路缘带） +3×3.75（机动车道）+2.5（硬路肩）+1.5（索区）+3（人行+非机动车道） （6）设计基本风速： 100年重现期设计基本风速为45m/s。 （7）设计水位见表1所示。 表1 设计水位一览表 （8）通航标准如表2所示。 表2通航净空和通航孔数量一览表
二、主要基础资料 该大桥是省市公路“十一五”建设规划中的区域干线公路跨越大江的重要通道，连接大江两岸的省道及各港口，将主要承担两岸的交通，既具有公路的功能，也兼顾城市道路的功能，见图1。 因此，本工程的建设对于完善该市交通网络，加快市、区的城市化进程，进一步拓展城市发展空间和促进沿线区域经济的协调发展具有重要意义。 大桥桥位 图1 项目地理位置 图2为桥轴断面示意，江面宽度约1770m，水下地形较为平坦，河槽呈“u”字形，河槽最深点高程约-8.4m。
大跨度桥梁概念设计中的若干问题
大跨度桥梁概念设计中的若干问题 同济大学项海帆 摘要概念设计是桥梁设计之魂。由于中国大桥的前期工作过于仓促，对概念设计的重视不够，造成设计布局上的一些缺憾。本文是作者参加多次大桥设计评审会的一些体会，其中包括总体布置和结构构造方面的若干问题，希望能引起总工程师们的重视。 1.引言 进入20世纪末的九十年代，中国桥梁工程界在自主建成上海南浦大桥的鼓舞下出现了全国范围内建造大跨度桥梁的高潮。各地的建设部门都以空前的规模和速度为五纵七横的国家高等级公路网建造了数以百计的大跨度悬索桥、斜拉桥、拱桥和梁式桥以跨越大江大河、深谷，大大改变了中国的交通面貌，取得了令世人瞩目的成就。 然而，在成绩面前我们也要看到过于追求速度造成的仓促上马，使前期工作的准备不足，加上在大跨度桥梁概念设计方面缺少经验和竞争的机制，和建筑师的合作也很不够，因而在众多的设计中还存在创新和美学上的不足和缺憾。 本文是作者多年来参加各种大桥设计评审会对桥梁概念设计的一些学习心得，提出来和同行们一起讨论，以期抛砖引玉，求得共识，为中国桥梁在新世纪中的进步和发展添砖加瓦，并期望中国大桥建设不但在规模上和速度上让世人称羡和惊异，而且在创新设计、先进施工技术和工程质量方面也能赢得国际同行的尊重和赞誉。 2.总体布置方面的问题 2.1关于桥梁主孔跨度的合理性 桥梁主孔跨度是大跨度桥梁最主要的尺度。它决定了桥型的选择。主孔(通航孔)跨度首先要满足桥下通航要求，同时要考虑主墩防船撞的安全。国内的内河航道尚无明确的统一标准，大多采用一桥一议，由交通部水运司根据桥位处航道的具体情况进行论证后作出个案决定。在这一情况下，由于中国水道的护岸工作只限于城市附近的区段，造成航道摆动较大与不夠稳定。加上目前仍有大量小型船只和大型拖驳的撞墩事故发生，使航道部门往往要求采
桥梁方案设计构思
桥梁方案设计构思 设计构思是设计过程即根据设计对象的要求进行构思,并绘制出效果图、平面图,下面是xx整理的，欢迎来参考！ 加固措施：通过体外预应力索施加反向荷载的方法对该桥进行加固，此外考虑箱梁两侧腹板出现大量的斜剪裂缝，为了约束斜裂缝进一步发展，加强对腹板混凝土的约束，增强腹板抗剪承载能力和刚度，采用腹板内侧粘贴钢板。预应力施工工艺1.锚固端部横梁与跨中转向横肋！墩顶导向槽的施工2.钢绞线下料与穿束3.钢绞线张拉4预紧5.高应力张拉6.压浆 缺点： 1.预应力的施工工艺，在钢绞线下料与穿束中粘接段段的长度和位置，新老混凝土之间的粘结，后加预应力对原预应力的影响，很难确定。 2.施加预应力索加固现在存在的问题：如合理的加固预应力筋的位置和数量后加固的预应力钢筋对已经存在的预应力钢筋的影响 3.体外预应力钢筋松弛、断筋等失效的现象也较为常见 1、弯曲加强 采用体外预应力加固法可提高结构构件的受弯承载力。预应力筋布置应符合优化布置原则，即加固筋外形与外荷载
产生的弯矩图形相似。因此，加固梁式结构时，体外预应力筋多采用折线形连续筋，以充分发挥加固筋的抗拉强度。体外筋的灵活布置，可以有效地补强加固不同受力情况的简支梁和连续梁。若连续梁中仅有个别跨需要加固，则可采取在这些跨上单独布置预应力筋进行局部加固；若连续梁普遍较差，则可用各跨布置给予整体加固，若连续梁普遍较弱，但个别跨更弱，则可采取通长布置与局部布置相结合的办法进行加固。 2、剪切加强 梁的剪切强度可通过外部加设扁钢！钢板和钢箍等方法来提高。扁钢通常箍在构件上用后张法拉紧并已开发了一种后张不锈钢钢箍的方法。后张法能使新材料平分恒载及活载，这样就能更有效地利用新增材料。提高剪切强度的另外一种方法为采用后张的附加预应力钢筋。预应力钢筋可以加在垂直和倾斜方向上，而且既可安装在梁腹板内，又可安装在箱内。施加预应力时应当小心谨慎，避免结构某些部分出现超限应力。若构件中存在裂缝，一个好的实施方法是在施加预应力之前，先在裂纹上注射环氧树脂。 加强法基本原理是一致的，均是将其增强材料粘贴在混凝土结构的受拉边缘或薄弱部位，使之与结构形成整体，代替需增设的补强钢筋，提高梁的承载能力达到补强的目的。 粘贴碳纤维法
浅析桥梁美学
浅析桥梁美学 一座桥梁，一般都有使用和欣赏两个方面的功能。从满足使用功能的方面而言，他是供车辆和行人跨越障碍的工程建筑物；但从欣赏功能的角度而言，他又是一件艺术品，给人带来美的享受。所以说，设计一座桥梁，既是工程设计，也同时是一次艺术创作。这就要求技术和艺术必须结合起来，使建筑师不仅有工程师的头脑，也要有艺术家的思想。 美学是一门研究美及创造美的科学。随着桥梁技术及造型设计的发展，在美学领域逐渐形成一门专业实用的美学——桥梁美学。桥梁美学是研究以美学为原理、结合桥梁的自身特性、得出桥梁建筑在设计是应遵循的和在评价中应依据的理论和法则的科学。这一科学的发展，有利于工程和艺术的更好结合。 几千年来，建筑艺术（包括桥梁美学）的发展做走过了技术与艺术的“合一”、“分家”、“再结合”的过程。 在古代，建筑艺术，包括桥梁在内，并没有技术与艺术之分，各国文学中的艺术一词如拉丁文Ars，英文Art，德文Kunt，法文Lart等都包含了技艺的意思。在中国古代则被称为“匠”，当时的桥梁建设者集技术与艺术于一身，既是工程师，也是艺术家。这些都说明在当时技术和艺术是融为一体的。 18世纪末，英国工业革命使整个物质生产领域发生翻天覆地的变化，此时科学有了明细的分工，多数人开始信奉纯理性主义，使科学与艺术、专业技术与艺术分了家。技术与艺术的疏远，美和用的分离，导致本来含有艺术概念的技艺被局限于只讲技术。被称为所有丑陋的顶点样品——英国福斯桥，就是这个时期的畸形产物。 19世纪，随着人们物质生活水平的提高，人们对美的追求有了更高的要求，这就使包括桥梁在内的建筑不能只简单追求实现使用价值，还应使他给人们带来美感，基于此种情况，1941年英国工程师学会通过一项决议即美学处理必须是土木工程师的职能范围。从此，技术和艺术开始再次结合。 桥梁建筑的审美与一般的文学艺术审美不同，它是以一个的使用价值极高且位置固定的结构实体作为审美对象。所以他除了遵循一般审美的规律要求外，还有自己审美特点，列举如下。 人们在欣赏一座桥梁时，其外在形象首先进入眼帘，人们往往在看到桥梁的
抗震桥梁概念的发展
抗震桥梁概念的发展 与常规桥梁的抗震设计一样，大跨度索结构桥梁的抗震设计概念应该有一个明确可辨的抗震系统（ERS）。桥梁的ERS应提供一个可靠且不受干扰的传力路径，将地震引起的惯性力传递到地面。ERS还应提供稳定的弹性和非弹性变形能力，以承受由地震动引起的变形需求。在进行桥梁ERS系统优化时，应把主塔和引桥桥墩视为一个完整的抗震系统。考虑到结构简单化、功能可靠性和持续维修性，不使用支座或隔震设备也许更可取。然而，当独立的ERS系统无法满足由地震运动引起的力和位移需求时，如果正确使用地震响应改善装置，则可发挥有效作用。由于大跨度索结构桥梁的主塔是主要的重力承载构件，因此索结构的地震侧向荷载最好能由边墩而非由主塔来抵抗。此概念可能要求在引桥桥墩及主桥桥墩和主塔之间做一个部分或完全整合的设计。事实上，地震后对边墩的修复比对主塔的修复要容易得多，这也进一步证明了以上考虑的合理性。然而，桥塔仍须按照自主缆传至塔顶的地震荷载进行设 计。 当桥塔按常规设计成能满足强度的要求时，桥塔的位移量对在地震荷载下确保桥梁的安全性就变得至关重要。在主塔设计中使用多柱体系，这个最新发展提供了一个能同时提供轴向承载力及侧向变形能力的新型结构体系。下文将更详细论述此概念。 5 评估桥梁构件需求和能力的结构分析 对索结构桥梁的综合结构分析应包括对受力和变形需求的估计，这通过计算机模型分析来完成，这些模型应在尽可能简单的同时，包含地面运动输入和结构响应的所有重要因素。 6 整体分析 一般而言，对大跨度索结构桥梁的总体分析应该由一个三维的线性或非线性计算机程序完成。反应谱和时程分析法在大跨度索结构桥梁的设 计中应同时使用。 关键结构细部构造设计 对结构构件正确的细部构造设计将结构概念和工程的成功实施联系在一起。正确的细部构造设计在重要基础设施的设计，尤其是在大跨度索结构桥梁的设计和抗震设计中，应得到充分重视。在能确保桥梁在地震作用下安全性的许多重要结构构造中，混凝土构件的侧向约束和钢构件的屈服后紧密度是改善桥梁在地震作用下性能的两个最具决定性的因 素。 侧向约束。适量增加混凝土受压构件的侧向约束，显著加强了屈服后