1、第三章橋梁的平縱橫斷面設(shè)計(jì)和方案比選四二三一橋梁縱斷面設(shè)計(jì)橋梁橫斷面設(shè)計(jì)橋梁平面布置橋梁的全壽命設(shè)計(jì)橋梁方案比選及示例五2橋梁設(shè)計(jì)原則：中國(guó)：安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀(guān)、環(huán)保國(guó)外：“3E” 功效（Efficiency） 經(jīng)濟(jì)（Economy） 優(yōu)美（Elegance）3設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備工作：野外勘測(cè)與調(diào)查研究1.橋梁的任務(wù)確定橋梁的規(guī)模2.選擇橋位確定路橋的關(guān)系等3.測(cè)量地形測(cè)繪地形圖4.鉆探橋位工程地質(zhì)報(bào)告5.水文調(diào)查確定橋梁跨徑和凈空6.其它情況材料、電力、施工道路等4一.橋梁縱斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.確定總跨徑 2.橋梁分孔 3.橋道的高程 4.橋上和橋頭引道的縱坡 5. 基礎(chǔ)的埋置深度5一.橋梁縱

2、斷面設(shè)計(jì) 確定總跨徑一般橋梁：水文計(jì)算。要求：排洪面積足夠，沖刷小，縮短總長(zhǎng)度淺基礎(chǔ)：總跨大，路堤不壓河床深基礎(chǔ)：總跨小，允許較大沖刷6一.橋梁縱斷面設(shè)計(jì)7一.橋梁縱斷面設(shè)計(jì)8一.橋梁縱斷面設(shè)計(jì) 橋梁分孔徑跨徑越大 ，孔數(shù)越少 ，上部結(jié)構(gòu)造價(jià)高， 墩臺(tái)造價(jià)低。 最經(jīng)濟(jì)的分孔， 使上下部結(jié)構(gòu)的總造價(jià)最低。通航河流 ：滿(mǎn)足通航要求平原區(qū) ：主槽布置跨徑大的通航孔山區(qū)深谷 ：加大跨徑 ，可采用特大單孔跨越 ，減少中間橋墩不利地質(zhì)段 ：移橋基 ，加跨徑9一.橋梁縱斷面設(shè)計(jì) 多孔跨徑的比例鋼筋砼三跨連續(xù)梁：中跨 /邊跨 = 1.00 / 0.80 。 五跨連續(xù)梁：1.00 / 0.90 / 0.65 。

3、多孔橋梁 ：奇數(shù)跨 （結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng) ）基礎(chǔ)工程： 在大橋施工中起 ，應(yīng)減少基礎(chǔ)量， 加大跨徑美觀(guān)要求： 整體規(guī)劃橋梁分孔時(shí)應(yīng)考慮10一.橋梁縱斷面設(shè)計(jì) 橋下凈空根據(jù)設(shè)計(jì)洪水位 、橋下通航（通車(chē) ）凈空等需要 ，結(jié)合橋型 、跨徑等確定 。 梁橋： 梁底高出設(shè)計(jì)洪水位 （包括壅水和浪高 ）不小于 50 cm， 支座底面高出設(shè)計(jì)洪水位不小于 25cm無(wú)鉸拱橋： 拱腳淹沒(méi)深度不超過(guò)拱圈矢高的 2/3 ，拱頂?shù)酌娓叱鲈O(shè)計(jì)洪水位 1.0m11一.橋梁縱斷面設(shè)計(jì) 橋下凈空通航孔 ：在橋跨中垂直于流水方向所規(guī)定的空間界限（多邊形圖 ）立體交叉： 車(chē)輛凈空高度 （橋梁橫斷面設(shè)計(jì) ）12一.橋梁縱斷面設(shè)計(jì) 橋上縱斷面

4、線(xiàn)型小橋通常做成平坡橋。大、中橋梁為了利于橋面排水和降低引道路堤高度，往往設(shè)置從中間向兩端傾斜的雙向縱坡13一.橋梁縱斷面設(shè)計(jì)公路橋規(guī)規(guī)定橋梁及其引道的平 、縱 、橫技術(shù)指標(biāo)應(yīng)與路線(xiàn)總體布設(shè)相協(xié)調(diào) 。橋上縱坡不宜大于 4，橋頭引道縱坡不宜大于5。 位于市鎮(zhèn)混合交通繁忙處 ，橋上縱坡和橋頭引道縱坡均不得大于 均不得大于 均不得大于 均不得大于3。橋頭兩端引道線(xiàn)形應(yīng)與橋上線(xiàn)形相配合。14二.橋梁橫斷面設(shè)計(jì)主要解決： 橋面寬度 橋跨結(jié)構(gòu)橫截面的布置15二.橋梁橫斷面設(shè)計(jì)橋面行車(chē)道凈寬標(biāo)準(zhǔn) ：2*凈-7.5， 2*凈-7.0， 凈-7.0， 凈-6.0人行道寬度：0.75m， 1m， 大于 1m 按

5、0.5m 的倍數(shù)增加人行道 、安全帶 ：應(yīng)高出行車(chē)道至少 2025cm彎道橋梁 ：按路線(xiàn)要求加寬 、設(shè)超高橋面排水 ：設(shè)橫坡 1.5%3%16三.橋梁平面布置線(xiàn)形、橋頭引道平順曲線(xiàn)橋梁應(yīng)符合路線(xiàn)規(guī)定盡量避免斜交，斜交角度不大于45 17四.橋梁的全壽命設(shè)計(jì)橋梁生命周期（Life cycle）可分為規(guī)劃建設(shè)期和使用與回收期兩大階段。規(guī)劃建設(shè)期：1）規(guī)劃、2）設(shè)計(jì)、3）施工；使用與回收期：4）使用養(yǎng)護(hù)期、5）拆除回收期。1819四.橋梁的全壽命設(shè)計(jì)橋梁生命周期 （Life cycle）國(guó)外一般規(guī)劃階段約占 2 3% ，設(shè)計(jì)階段約占 2 3%，施工階段約占 4 6%， 使用階段所占時(shí)間最長(zhǎng) ， 約占

6、 88 92%。橋梁的設(shè)計(jì)年限 ，我國(guó)公路橋梁為 100年。橋梁基于全壽命的投資估算 （life cycle cost ，簡(jiǎn)稱(chēng) LCC）20四.橋梁的全壽命設(shè)計(jì)耐久性研究 :主要構(gòu)件和次要構(gòu)件 ；可修復(fù)構(gòu)件和不可修復(fù)構(gòu)件 ；可更換和不可更換構(gòu)件 。根據(jù)結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的重要性和可更換性 ，確定各構(gòu)件的設(shè)計(jì)年限。 對(duì)于可更換構(gòu)件進(jìn)行更換施工方案的設(shè)計(jì) 。提出橋梁使用期間的管理與養(yǎng)護(hù)要求 、實(shí)施大綱或手 冊(cè)?？紤]養(yǎng)護(hù)維修的需要 ，設(shè)置必要的檢測(cè)與檢修通道。2122明確各種標(biāo)高要求橋梁分孔和初擬橋型方案方案初篩詳繪橋型方案編制估算或概算方案選定、文件匯總最佳推薦方案五.橋梁方案比選及示例五.橋梁方案比選

7、及示例橋位比選（大橋、特大橋）；根據(jù)交通、通航、地質(zhì)、水文、地形條件確定橋 梁的橋面標(biāo)高、坡度、總長(zhǎng)、主跨跨徑、橋?qū)挼戎饕叽?；根?jù)各種橋型橋式的特點(diǎn)，確定主橋的跨徑布置、 分孔方式；根據(jù)跨徑大小、橋?qū)挕⒔Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定主橋的截 面型式、截面高度、厚度、寬度等參數(shù)的變化規(guī) 律；根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的跨度、橋高、確定主橋橋墩的截 面，根據(jù)地質(zhì)條件確定主橋基礎(chǔ)型式及基本參數(shù)；23根據(jù)水文、地質(zhì)、地形、橋長(zhǎng)、施工方法等 條件確定引橋跨度大小、分孔方式、下部結(jié)構(gòu) 型式、基本參數(shù)以及路與橋的連接；必要時(shí)，對(duì)第1第6步進(jìn)行修改調(diào)整；計(jì)算橋梁各階段的內(nèi)力、配筋；確定橋梁各細(xì)部構(gòu)造；確定施工方案；預(yù)算編制，必要時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)

8、方案進(jìn)行修正。24五.橋梁方案比選及示例設(shè)計(jì)流程示例（一）跨河橋根據(jù)航道等級(jí)、河床斷面、地質(zhì)情況等，確定通航凈空、主跨標(biāo)高控制點(diǎn)及主跨跨度；25五.橋梁方案比選及示例設(shè)計(jì)流程示例（一）跨河橋主跨分孔：根據(jù)主跨跨度、結(jié)構(gòu)型式體系， 確定主跨、副跨匹配關(guān)系，確定基礎(chǔ)型式；26五.橋梁方案比選及示例設(shè)計(jì)流程示例（一）跨河橋確定主橋縱向跨徑布置及截面構(gòu)造型式，確定主橋的施工方法； 27五.橋梁方案比選及示例設(shè)計(jì)流程示例（一）跨河橋28五.橋梁方案比選及示例設(shè)計(jì)流程示例（一）跨河橋引橋分孔、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，橋臺(tái)設(shè)計(jì)等；29設(shè)計(jì)要點(diǎn)橋梁分孔：功能上滿(mǎn)足、技術(shù)上可行、造價(jià)上較低（上下部結(jié)構(gòu)造價(jià)相

9、當(dāng)時(shí)總造價(jià)最低）；主跨跨徑、橋高要與通航要求匹配，不可盲目追求 雄偉、美觀(guān)，注重經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；掌握主跨、副跨的跨度匹配關(guān)系（力學(xué)、施工）；坡度大小要適宜，一般情況下縱坡應(yīng)滿(mǎn)足：1i 3%，城市立交可適當(dāng)放寬57%；如橋?qū)捿^大，還應(yīng)設(shè)置橫坡（單向、雙向），以利于排水與行車(chē)；30設(shè)計(jì)要點(diǎn)明確各種結(jié)構(gòu)體系受力特點(diǎn)及其適用范圍；掌握工程實(shí)踐中各種結(jié)構(gòu)型式主要構(gòu)件截面的變化范圍；掌握各種結(jié)構(gòu)型式主要構(gòu)件截面變化的規(guī)律；熟悉各種結(jié)構(gòu)型式主要構(gòu)造方式；了解各種常用施工方法。31設(shè)計(jì)流程實(shí)例（二）舟山金塘主通航孔橋32推薦方案：主跨620m雙塔鋼箱梁斜拉橋比較方案：主跨620m雙塔混合梁斜拉橋 主跨620m雙塔疊

10、合梁斜拉橋設(shè)計(jì)流程實(shí)例（二）舟山金塘主通航孔橋33結(jié)構(gòu)方案研究結(jié)構(gòu)體系 經(jīng)比較，采用在索塔處設(shè)置豎向支座的半飄浮體系，在輔助墩和過(guò)渡墩上采用縱（雙）向活動(dòng)支座，在其索塔橫向設(shè)抗風(fēng)支座傳遞主梁風(fēng)荷載。主梁 鋼箱梁斷面采用封閉式流線(xiàn)型扁平鋼箱梁。采用栓、焊結(jié)合的連接方式。 混合梁斜拉橋的鋼砼結(jié)合點(diǎn)選擇在離輔助墩向索塔方向12.3m處，該處主梁內(nèi)力較小。 疊合梁的斷面選擇雙邊箱鋼梁疊合方案。設(shè)計(jì)流程實(shí)例（二）舟山金塘主通航孔橋34索塔對(duì)圖示的鉆石型塔（方案1、2、3、4）、倒Y形塔（方案5）、A形塔（方案6）進(jìn)行研究。推薦方案6、方案5作為索塔造型方案。采用混凝土索塔，自重大，有利于抵抗船舶撞擊35

11、鋼箱梁斜拉橋橋跨布置為77+218+620+218+77=1210m21800620007700218007700寧波金塘島輔助航道主航道36混合梁斜拉橋橋跨布置 70+165+620+165+70=1090m邊跨混凝土箱梁長(zhǎng)82.3m，其余均為鋼箱梁，橋跨布置見(jiàn)圖。 寧波主航道輔助航道金塘島37疊合梁斜拉橋橋跨布置為84+182+620+182+841152m，見(jiàn)圖。38項(xiàng)目比較方案一：鋼箱梁斜拉橋方案二：混合梁斜拉橋方案三：疊合梁斜拉橋配跨（m）77+218+620+218+7770+165+620+165+7084+182+620+182+84總長(zhǎng)（m）121010901152結(jié)構(gòu)受力特

12、性結(jié)構(gòu)剛度滿(mǎn)足規(guī)范要求，耐久性好結(jié)構(gòu)剛度大，但鋼砼結(jié)合處是結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)結(jié)構(gòu)剛度滿(mǎn)足規(guī)范，橋面板易產(chǎn)生裂縫上部構(gòu)造施工難度輔助跨鋼箱梁可采用整孔吊裝，施工風(fēng)險(xiǎn)小輔助跨混凝土箱梁采用支架現(xiàn)澆，有一定風(fēng)險(xiǎn)施工工藝較成熟與鋪裝適應(yīng)性較差較差好養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較大較大較大視覺(jué)效果好好較差工期(月)484952建安費(fèi)(億)10.159.219.09以同樣橋長(zhǎng)計(jì)建安費(fèi)（億）10.159.549.25結(jié)論推薦比較比較39綜上所述：疊合梁斜拉橋雖然造價(jià)最低，但施工工期較長(zhǎng)，主梁施工又很難避開(kāi)臺(tái)風(fēng)期；混合梁斜拉橋存在鋼砼結(jié)合段構(gòu)造復(fù)雜及混凝土支架施工有風(fēng)險(xiǎn)等缺點(diǎn)；鋼箱梁斜拉橋造價(jià)雖最高，但施工比較方便快捷，風(fēng)險(xiǎn)最小，故初步

13、設(shè)計(jì)對(duì)主通航孔橋推薦鋼箱梁斜拉橋方案。設(shè)計(jì)流程實(shí)例（三）蘇通長(zhǎng)江大橋40設(shè)計(jì)流程實(shí)例（三）蘇通長(zhǎng)江大橋41方案1主航道橋?yàn)殡p塔雙索面斜拉橋，主跨為1088米，索塔為倒Y型塔高294.3，主墩基礎(chǔ)為鋼沉井。 大橋以橋塔造型為主，呈連續(xù)性，重點(diǎn)突出。 倒Y型塔，高聳挺拔氣勢(shì)奪人，配以直線(xiàn)的扇形拉索與延伸的水平箱梁給人一種力度的直線(xiàn)美。突出橋塔的主導(dǎo)地位，形成橋梁突出的鮮明個(gè)性。視覺(jué)上主次分明形成索結(jié)構(gòu)橋梁所獨(dú)有的形態(tài)和美感，將成為該地區(qū)的標(biāo)志性建筑 設(shè)計(jì)流程實(shí)例（三）蘇通長(zhǎng)江大橋4243方案2主航道橋?yàn)殡p塔懸索橋，主跨為1510米，索塔為門(mén)式，塔高230.7，主墩基礎(chǔ)為鋼沉井。大跨度懸索橋氣勢(shì)如虹

14、、橫跨長(zhǎng)江，主纜巨大的曲線(xiàn)構(gòu)成了吊橋的曲線(xiàn)美，給人一種剛中見(jiàn)柔的感覺(jué)，同時(shí)高大的門(mén)型橋塔造型穩(wěn)重均衡。 蘇通長(zhǎng)江大橋44設(shè)計(jì)流程實(shí)例（四）天津大沽橋452006年6月，從美國(guó)賓夕法尼亞州匹茲堡召開(kāi)的2006年度國(guó)際橋梁大會(huì)傳來(lái)喜訊由天津城建集團(tuán)城建設(shè)計(jì)院與國(guó)際公司合作設(shè)計(jì)、城建集團(tuán)組織施工的大沽橋摘取世界著名橋梁大獎(jiǎng)尤金菲戈獎(jiǎng)。大沽橋摘得尤金菲戈獎(jiǎng)為2006年度全世界的惟一，也是天津市橋梁工程首次獲此殊榮。頒獎(jiǎng)詞這樣評(píng)價(jià)：“中國(guó)天津的大沽橋以想象和創(chuàng)新，在橋梁工程界取得了杰出的成就，并成為了當(dāng)?shù)貥?biāo)志性建筑?！?設(shè)計(jì)流程實(shí)例（四）天津大沽橋46大沽橋的設(shè)計(jì)構(gòu)思為“日月同輝”，由兩個(gè)不對(duì)稱(chēng)的拱圈構(gòu)

15、成，大拱圈面向東方，象征著太陽(yáng)，小拱圈面向西方，象征著月亮。大拱拱圈弧長(zhǎng)140米，拱高39米，向外傾斜18度；小拱拱圈弧長(zhǎng)116米，拱高19米，向外傾斜22度，它們共由88根吊桿系于橋的兩側(cè)，與橋外伸出的半圓觀(guān)景平臺(tái)相對(duì)。這種結(jié)構(gòu)體系全稱(chēng)為“敞開(kāi)式四索面傾斜拱肋系桿拱橋”，至今為止在世界上也是獨(dú)一無(wú)二的。設(shè)計(jì)流程實(shí)例（四）天津大沽橋47方案1設(shè)計(jì)流程實(shí)例（四）天津大沽橋48方案2設(shè)計(jì)流程實(shí)例（四）天津大沽橋49方案3設(shè)計(jì)流程實(shí)例（四）天津大沽橋50方案4？思考題你覺(jué)得設(shè)計(jì)一座橋梁的難點(diǎn)在哪里？寫(xiě)一篇小論文51橋梁建筑美學(xué)52自古以來(lái)，建筑（包括橋梁建筑）與繪畫(huà)、雕塑被稱(chēng)為三大造型藝術(shù)（又稱(chēng)為空

16、間藝術(shù)或視覺(jué)藝術(shù)）。它和其他門(mén)類(lèi)藝術(shù)有共同的特征，如：鮮明的形象、強(qiáng)烈的藝術(shù)感染力、反映時(shí)代特征等。但是橋梁建筑藝術(shù)作為實(shí)用藝術(shù)，又有它自己獨(dú)特的藝術(shù)特征功能價(jià)值與審美價(jià)值的統(tǒng)一。橋梁建筑不僅要表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定連續(xù)、強(qiáng)勁力感和跨越能力，而且要有美的形態(tài)與內(nèi)涵，只有內(nèi)容和形式的高度統(tǒng)一，才能顯示出不朽的生命力。橋梁建筑美學(xué)53德國(guó)橋梁專(zhuān)家萊翁哈特（F.Leonhardt)在其專(zhuān)著橋美學(xué)與設(shè)計(jì)中提出的橋梁美學(xué)的經(jīng)典觀(guān)點(diǎn)：A.美必須以功能為前提B.美在于結(jié)構(gòu)自身C.美應(yīng)重視環(huán)境因素D.美應(yīng)能影響人橋梁建筑美學(xué)54橋梁建筑美的基本因素1統(tǒng)一和諧 2均衡穩(wěn)定 3比例協(xié)調(diào) 4韻律優(yōu)美 橋梁建筑美學(xué)552

17、0世紀(jì)世界“最美的”橋梁 1999年英國(guó)的bridge design and engineering雜志，向世界30位著名的橋梁工程師建筑師和學(xué)者，包括美國(guó)的林同炎和鄧文中，德國(guó)的Schlaich，法國(guó)的Virlogeux，瑞士的Menn和英國(guó)的Firth，F(xiàn)lint和Head等，征集對(duì)20世紀(jì)最美麗的橋梁的意見(jiàn)。 最后有15座橋梁被提名，排名第一的是：瑞士工程師R.Maillart于1930年設(shè)計(jì)的薩爾基那山谷橋（Salginatobel Bridge）。橋梁建筑美學(xué)5620世紀(jì)世界“最美的”橋梁歐洲10座（其中瑞士、法國(guó)、德國(guó)各3座，丹麥1座）亞洲3座（其中日本、土耳其、中國(guó)各1座）美洲（

18、美國(guó)）、澳洲（澳大利亞）各1座斜拉橋 7座（包括矮塔斜拉橋）拱 橋 3座懸索橋 3座其 它 2座571. Salginatobel Bridge (1930) Switzerland “在橋上漫步是一種真正的精神上的享受。 你和高山、白云、藍(lán)天那么靠近，它構(gòu)成了阿爾卑斯山的一幅美妙的風(fēng)景畫(huà)。”該橋所有部分都恰到好處，無(wú)可挑剔?！薄斑@是真正的藝術(shù)和橋梁結(jié)合的精品”。 582. Golden Gate Bridge (1937) USA“她造型優(yōu)美，比例協(xié)調(diào)，是橋梁工程的一顆明珠，以致于本世紀(jì)的設(shè)計(jì)師們已無(wú)法超越了。 ”593.Brotonne Bridge (1977) France“盡管世界上

19、有那么多美麗的斜拉橋，但這座跨度僅320米的單索面混凝土斜拉橋以其簡(jiǎn)潔、明快、協(xié)調(diào)的造型和剛?cè)嵯酀?jì)的風(fēng)范得到了一致的贊賞。604. Kirchheim Overpass (1993) Germany “梁體的流線(xiàn)型外形和彎矩圖相似，給人以力度感?！?615. Orly Airport Overpass (1958) France “它那細(xì)致和優(yōu)美的曲線(xiàn)給人以強(qiáng)烈的感受?！?626. First Bosphorus Bridge (1974) Turkey “這座由英國(guó)人設(shè)計(jì)的歐亞大橋是一座難忘的結(jié)構(gòu)物?！?637. Sunniberg Bridge (1998) Switzerland“她是一道優(yōu)美的彩虹，橋梁建筑的精品?！?64658.Pont de Normandie (1995) France“一座和當(dāng)?shù)鼐坝^(guān)完美協(xié)調(diào)的斜拉橋。” 669.多多羅橋 (1998) Japan“20世紀(jì)最大跨度斜拉橋，具有東方神秘的美感?！?6710. Severins Bridge (1961) Germany “最早的獨(dú)塔斜拉橋，造型簡(jiǎn)潔優(yōu)美，和科隆大教堂遙相輝映?！?6811.汀九大橋(1998) 中國(guó)香港“混合結(jié)構(gòu)的杰作，藝術(shù)和技術(shù)的統(tǒng)一?！?6912. Sydney Har