桥梁工程2(桥梁的设计).ppt

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1、向群向群 主讲主讲天津铁道职业技术学院天津铁道职业技术学院1 第第 一一 章章 概概 论论第一节第一节 桥梁组成与基本类型桥梁组成与基本类型第二节第二节 桥梁发展概况桥梁发展概况第三节第三节 桥梁设计概述桥梁设计概述2第三节第三节 桥梁设计概述桥梁设计概述 一、桥梁设计原则一、桥梁设计原则 1 1 1 1、适用性适用性适用性适用性 2 2 2 2、舒适与安全性、舒适与安全性、舒适与安全性、舒适与安全性 3 3 3 3、经济性、经济性、经济性、经济性 4 4 4 4、先进性、先进性、先进性、先进性 5 5 5 5、美观美观美观美观3二、桥梁设计内容二、桥梁设计内容1.1.选择桥位：选择桥位：进行

2、多个桥位的对比分析，进行多个桥位的对比分析，并结合线路；并结合线路；2.2.确定桥梁长度和桥面标高；确定桥梁长度和桥面标高；3.3.选择桥式：选择桥式：进行多个桥型方案的比选；进行多个桥型方案的比选；4.4.对桥跨、墩台、基础等进行结构设计：对桥跨、墩台、基础等进行结构设计：拟定细部尺寸，进行计算，结合施工拟定细部尺寸，进行计算，结合施工方案，并进行各项检验。使所设计的方案，并进行各项检验。使所设计的桥梁满足强度、刚度、稳定性、耐久桥梁满足强度、刚度、稳定性、耐久性等要求。性等要求。4三、桥梁的设计规划三、桥梁的设计规划 1 1、规规划划设设计计阶阶段段（含含预预可可行行性性研研究究、工工程程

3、可行性研究）可行性研究）城城城城市市市市及及及及公公公公路路路路桥桥桥桥梁梁梁梁根根根根据据据据交交交交通通通通流流流流量量量量及及及及其其其其增增增增长长长长率率率率、所所所所需需需需要要要要的的的的车车车车道道道道数数数数、车车车车道道道道宽宽宽宽、人人人人行行行行道道道道等等等等，再再再再综综综综合合合合考考考考虑虑虑虑社社社社会会会会效效效效益益益益、投投投投资资资资的的的的经经经经济济济济效效效效益益益益等等等等进进进进行行行行可可可可行行行行性性性性研研研研究究究究。做投资估算；做投资估算；做投资估算；做投资估算；对对对对干干干干线线线线铁铁铁铁路路路路、公公公公路路路路而而而而言

4、言言言，是是是是线线线线路路路路决决决决定定定定桥桥桥桥梁梁梁梁，还还还还是是是是桥梁决定线路？桥梁决定线路？桥梁决定线路？桥梁决定线路？一一一一般般般般原原原原则则则则：中中中中小小小小桥桥桥桥服服服服从从从从线线线线路路路路走走走走向向向向，可可可可修修修修弯弯弯弯、坡坡坡坡、斜斜斜斜桥桥桥桥；而而而而大大大大桥桥桥桥和和和和特特特特大大大大桥桥桥桥，先先先先选选选选桥桥桥桥位位位位，跨跨跨跨河河河河桥桥桥桥与与与与河河河河流正交，线路服从桥梁。流正交，线路服从桥梁。流正交，线路服从桥梁。流正交，线路服从桥梁。2 2、初步设计、初步设计做工程概算做工程概算做工程概算做工程概算；3 3、施工

5、图设计、施工图设计做工程预算。做工程预算。做工程预算。做工程预算。5桥梁规划设计的主要工作（一）野外勘测及调查研究工作（一）野外勘测及调查研究工作1.1.调研桥梁的任务调研桥梁的任务2.2.选择桥位选择桥位3.3.桥位的详细勘测和调查桥位的详细勘测和调查4.4.调查与建桥相关的情况，如当地的材调查与建桥相关的情况，如当地的材料、水质、公路运输等料、水质、公路运输等 6（二）（二）桥梁横断面设计桥梁横断面设计 铁路：铁路：单线、双线、线间距；大跨桥单线、双线、线间距；大跨桥满足横向刚度要求，满足横向刚度要求，B/L B/L 1/201/20 公路：公路：车道数、车道宽度、分隔设施、车道数、车道宽

6、度、分隔设施、防撞栏杆等防撞栏杆等（三）平面布置（三）平面布置 对大桥、特大桥的大跨度梁一般在直线对大桥、特大桥的大跨度梁一般在直线上；上；当受地形限制布置在曲线上时，曲线的当受地形限制布置在曲线上时，曲线的各项指标各项指标应符合设计规范的要求。应符合设计规范的要求。7四、桥梁净空四、桥梁净空 桥梁净空包括桥面净空和桥下净空。桥梁净空包括桥面净空和桥下净空。桥面净空桥面净空 是保证车辆、行人安全通是保证车辆、行人安全通过桥梁所需要的桥梁净空界限，在净过桥梁所需要的桥梁净空界限，在净空界限范围内不得有桥跨结构的构件空界限范围内不得有桥跨结构的构件或其他建筑物侵入。或其他建筑物侵入。1 1铁路：铁

7、路：“标准轨距铁路限界标准轨距铁路限界 国标国标GB146-59”GB146-59”；双线铁路线间距（线路中心间距离）双线铁路线间距（线路中心间距离）4m4m，高速铁路高速铁路5m5m曲线上受外轨超高等的影响曲线上受外轨超高等的影响桥上净空限界应加宽。桥上净空限界应加宽。892 2、公路公路：按按公路桥规公路桥规JTJ021-85JTJ021-85，高速、汽车专用、高速、汽车专用、一、二级公路净高为一、二级公路净高为5 5米；三、四级公路净高米；三、四级公路净高为为4.54.5米米。1011 桥下净空桥下净空 包括立交桥下净空和跨包括立交桥下净空和跨河桥下净空。河桥下净空。指为通航、流冰、流木

8、等所需指为通航、流冰、流木等所需的净跨和净高。的净跨和净高。1 1 1 1跨河桥下净空：跨河桥下净空：跨河桥下净空：跨河桥下净空：通航、排筏、流水、漂流通航、排筏、流水、漂流通航、排筏、流水、漂流通航、排筏、流水、漂流物等所物等所物等所物等所 需的净跨和净高。需的净跨和净高。需的净跨和净高。需的净跨和净高。(1)(1)(1)(1)对于梁式桥：梁底应高出设计水位（包对于梁式桥：梁底应高出设计水位（包对于梁式桥：梁底应高出设计水位（包对于梁式桥：梁底应高出设计水位（包括壅水和浪高）或括壅水和浪高）或括壅水和浪高）或括壅水和浪高）或 高出最高流冰水位加高出最高流冰水位加高出最高流冰水位加高出最高流冰

9、水位加规范安全值。规范安全值。规范安全值。规范安全值。(2)(2)(2)(2)对于拱式桥：从拱顶底面到设计水位应对于拱式桥：从拱顶底面到设计水位应对于拱式桥：从拱顶底面到设计水位应对于拱式桥：从拱顶底面到设计水位应有大于有大于有大于有大于100cm100cm100cm100cm的净空高度。的净空高度。的净空高度。的净空高度。12第第2 2章章 设计荷载设计荷载第一节第一节 永久荷载永久荷载第二节第二节 可变荷载可变荷载第三节第三节 偶然荷载偶然荷载第四节第四节 荷载组合荷载组合 5 5、设计荷载、设计荷载(1)(1)永永久久荷荷载载：亦亦称称恒恒载载，在在设设计计使使用用期期内内其其值值不不随

10、随时时间间变变化化，或或其其变变化化与与平平均均值相比忽略不计。值相比忽略不计。永永久久荷荷载载包包括括：结结构构自自重重、桥桥上上附附加加恒恒载载（桥桥面面、人人行行道道及及附附属属设设备备）、作作用用于于结结构构上上的的土土重重及及土土侧侧压压力力、基基础础变变位位影影响响力力、水水浮浮力力、混混凝凝土土收收缩缩和和徐徐变变的的影响力等影响力等。(公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用和公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用和公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用和公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三类。偶然作用三类。偶然作用三类。偶然作用三类。)14

11、15(2)(2)可可变变荷荷载载：设设设设计计计计使使使使用用用用期期期期内内内内其其其其值值值值随随随随时时时时间间间间变变变变化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。基本可变荷载基本可变荷载 包括：列车活载、汽车或平板挂车或履带车、包括：列车活载、汽车或平板挂车或履带车、由列车活载和汽车活载引起的冲击力、曲线上的离由列车活载和汽车活载引起的冲击力、曲线上的离心力、由活载引起的土侧压力。公路桥中的人群心力、由活载引起的土侧压力。公路桥中的人群荷载。铁路桥梁的列车横向摇摆力等

12、。荷载。铁路桥梁的列车横向摇摆力等。列车活载列车活载列车活载列车活载中华人民共和国铁路标准活载图式中华人民共和国铁路标准活载图式中华人民共和国铁路标准活载图式中华人民共和国铁路标准活载图式（简称（简称（简称（简称“中中中中活载活载活载活载”）中中中中活载活载活载活载160km/h160km/h160km/h160km/h、200km/h200km/h200km/h200km/hZKZKZKZK活载活载活载活载250km/h250km/h250km/h250km/h、300km/h300km/h300km/h300km/h以以以以上高速上高速上高速上高速16“ZK活载活载”分分标准活载标准活载和

13、和特种活载特种活载17桥规规定：加载时，标准活载计算图式可任意截取双线桥跨：两线活载之和的90%横向稳定检算：空车+最大横向风力为最不利，空车活载标准值为10kN/m“中中活载活载”分分普通活载普通活载和和特种活载特种活载18汽车、平板挂车和履带车荷载汽车、平板挂车和履带车荷载 设计荷载设计荷载 大量、经常出现的汽车荷载，以车队形式排列。汽10级、汽15级、汽20级、汽超20级 验算荷载验算荷载 偶然、个别出现的平板挂车或履带车。挂80、挂100、挂120、履带5019新规范新规范 车道荷载的计算图式车道荷载的计算图式Kq P K202122冲冲击击力力：车车车车辆辆辆辆以以以以一一一一定定定

14、定速速速速度度度度过过过过桥桥桥桥时时时时，由由由由于于于于动动动动力力力力影影影影响响响响，桥桥桥桥梁梁梁梁实实实实际际际际产产产产生生生生的的的的活活活活载载载载应应应应力力力力和和和和变变变变形形形形大大大大于于于于按按按按活活活活载载载载静静静静重重重重计计计计算算算算所所所所得得得得的的的的结结结结果果果果，这这这这种种种种动动动动力力力力效效效效应应应应常常常常称称称称为为为为冲击作用冲击作用。离心力：离心力：车辆在曲线上运行产生离心力。公路车辆在曲线上运行产生离心力。公路车辆在曲线上运行产生离心力。公路车辆在曲线上运行产生离心力。公路桥上离心力较小，当曲线半径等于或小于桥上离心力

15、较小，当曲线半径等于或小于桥上离心力较小，当曲线半径等于或小于桥上离心力较小，当曲线半径等于或小于250m250m250m250m时，时，时，时，才考虑离心力的作用。才考虑离心力的作用。才考虑离心力的作用。才考虑离心力的作用。人群荷载：人群荷载：公路桥人群荷载一般规定为公路桥人群荷载一般规定为公路桥人群荷载一般规定为公路桥人群荷载一般规定为3kN/m23kN/m23kN/m23kN/m2，城市、郊区行人密集处可为，城市、郊区行人密集处可为，城市、郊区行人密集处可为，城市、郊区行人密集处可为3.5kN/m23.5kN/m23.5kN/m23.5kN/m2。其他可变荷载其他可变荷载其他可变荷载其他

16、可变荷载 包括：制动力或牵引力、风力、温度力、流水压包括：制动力或牵引力、风力、温度力、流水压包括：制动力或牵引力、风力、温度力、流水压包括：制动力或牵引力、风力、温度力、流水压力、水压力和施工荷载等。力、水压力和施工荷载等。力、水压力和施工荷载等。力、水压力和施工荷载等。对铁路桥梁，人行道荷载归为其他可变荷载。对铁路桥梁，人行道荷载归为其他可变荷载。23制动力制动力 是车辆减速或制动时的惯性力。是车辆减速或制动时的惯性力。方向：方向：与行车方向一致。与行车方向一致。牵引力：牵引力：是车辆起动或加速时车辆与路面是车辆起动或加速时车辆与路面 （或钢轨）间作用的摩阻力。（或钢轨）间作用的摩阻力。方

17、向：方向：与行车方向相反。与行车方向相反。风力：风力：温度力：温度力：超静定结构存在多余约束，热胀冷超静定结构存在多余约束，热胀冷缩将产生内力或支座反力。静定和超静定结缩将产生内力或支座反力。静定和超静定结构，由于结构不同部位温度不同，内部将产构，由于结构不同部位温度不同，内部将产生温差力。生温差力。24 施工荷载施工荷载是指结构在施工过程中承受的是指结构在施工过程中承受的荷载。荷载。包括：包括：自重、人群、架桥机、风载、温自重、人群、架桥机、风载、温度力、吊机或其他机具的荷载及在构度力、吊机或其他机具的荷载及在构件制造、运送、吊装时作用于构件上件制造、运送、吊装时作用于构件上的临时荷载。的临

18、时荷载。铁路桥上人行道荷载：铁路桥上人行道荷载：铁路桥上人行道荷载：铁路桥上人行道荷载：铁路人行道桥只铁路人行道桥只考虑巡道和维修人员通行，维修时放置考虑巡道和维修人员通行，维修时放置钢轨、枕木、道碴等。钢轨、枕木、道碴等。253 3、偶然荷载、偶然荷载 偶然荷载偶然荷载指船只或漂流物（排筏等）撞指船只或漂流物（排筏等）撞击力和地震荷载。击力和地震荷载。船只或漂流物撞冲力船只或漂流物撞冲力船只或漂流物撞冲力船只或漂流物撞冲力 26 4 4、荷载组合、荷载组合 总原则：总原则：凡存在的永久荷载任一项，均应进行组凡存在的永久荷载任一项，均应进行组合；合；凡可能出现的基本可变荷载项，除个别凡可能出现的基本可变荷载项，除个别情况外应进行组合；情况外应进行组合；纵向力与横向力不同时组合；纵向力与横向力不同时组合；对其他可变荷载的组合，根据同时作用对其他可变荷载的组合，根据同时作用的可能性，规范具体规定了某种荷载组的可能性，规范具体规定了某种荷载组合时，哪些荷载不同时参与组合。合时，哪些荷载不同时参与组合。27小结：小结：1.桥梁的设计要求和设计内容。2.桥梁的设计荷 载。2829