1、第二章第二章 桥梁工程的规划与设计桥梁工程的规划与设计 在满足一定的在满足一定的功能功能的同时，还应该能够的同时，还应该能够安全安全地承自然界地承自然界和人类活动所施加的各种荷载；和人类活动所施加的各种荷载； 社会所能为结构支付的人力、物力和财力都是有限的，社会所能为结构支付的人力、物力和财力都是有限的，所以，又必须讲求所以，又必须讲求经济经济； 结构结构固定固定（stationary）在不同位置，其规划、设计和）在不同位置，其规划、设计和施工需因时因地而异，施工需因时因地而异，逐个逐个（unique）进行；）进行； 是否是否美观美观，是否，是否与环境协调与环境协调。土木工程结构的基本属性土木
2、工程结构的基本属性第一节第一节 桥梁设计原则和科学依据桥梁设计原则和科学依据一、基本原则一、基本原则安全要求安全要求 桥梁的安全既包括桥上车辆、行人的安全，桥梁的安全既包括桥上车辆、行人的安全，也包括桥梁本身的安全。结构在使用年限以内，也包括桥梁本身的安全。结构在使用年限以内，在各种自然情况和荷载作用下，能具有足够的在各种自然情况和荷载作用下，能具有足够的承载能力，能保持适当的安全度，是对每一座承载能力，能保持适当的安全度，是对每一座桥梁的基本要求。桥梁的基本要求。 桥梁的桥梁的适用要求适用要求包括：能保证行车的通畅、包括：能保证行车的通畅、舒适和安全；桥梁运量既能满足当前需要，也舒适和安全；
3、桥梁运量既能满足当前需要，也可适当照顾今后发展；对跨越线路或河流的桥可适当照顾今后发展；对跨越线路或河流的桥梁，要求不妨碍桥下交通或通航；靠近城市、梁，要求不妨碍桥下交通或通航；靠近城市、村镇等的桥梁，还当综合考虑桥头和引桥地区村镇等的桥梁，还当综合考虑桥头和引桥地区的环境和发展；在使用年限内，桥梁一般只需的环境和发展；在使用年限内，桥梁一般只需常规养护维修就可保证日常使用。常规养护维修就可保证日常使用。经济要求经济要求 在适用、安全的前提下，经济是衡量技术在适用、安全的前提下，经济是衡量技术水平和作出方案选择的主要因素。桥梁设计应水平和作出方案选择的主要因素。桥梁设计应体现出经济特性。对于重
4、大的桥梁工程，必须体现出经济特性。对于重大的桥梁工程，必须进行多方案的比较，详细研究技术上的可行性进行多方案的比较，详细研究技术上的可行性和先进性以及经济上的合理性。这样，才能对和先进性以及经济上的合理性。这样，才能对桥梁的建造消耗、施工、技术发展和今后使用桥梁的建造消耗、施工、技术发展和今后使用等因素进行统筹考虑，得出合理的经济结论。等因素进行统筹考虑，得出合理的经济结论。美观要求美观要求 在适用、安全和经济的前提下，尽可能使在适用、安全和经济的前提下，尽可能使桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调，桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调，这就是对桥梁美观的基本要求。合理的轮廓造这就是对
5、桥梁美观的基本要求。合理的轮廓造型和布局、正确表达力的传递、以及结构风格型和布局、正确表达力的传递、以及结构风格和色彩与周围环境的和谐一致，是体现美观的和色彩与周围环境的和谐一致，是体现美观的主要因素。在城市和游览地区，可适当考虑桥主要因素。在城市和游览地区，可适当考虑桥梁建筑的艺术处理，但不应当追求浮华和繁琐梁建筑的艺术处理，但不应当追求浮华和繁琐的细部装饰。的细部装饰。二、桥梁工程的基本依据二、桥梁工程的基本依据 数学数学（Mathematics） 力学力学（Mechanics） 计算机辅助设计计算机辅助设计（CAD） 工程材料学工程材料学（Materials） 工程地质学工程地质学（Ge
6、ology） 岩土力学岩土力学（Soil Mechanics） 水力学水力学（Hydraulics） 水文学水文学（ Hydrology ）二、桥梁工程的基本依据（续）二、桥梁工程的基本依据（续） 混凝土结构工程混凝土结构工程（Concrete Structure） 钢结构工程钢结构工程（Steel Structure） 基础工程基础工程（Foundations） 铁道、道路工程铁道、道路工程（Railway, Highway） 其他其他 工程制图工程制图（Drawing） 工程测量工程测量（Surveying） 工程机械工程机械（Machinery） 建筑艺术建筑艺术（Architectur
7、e）三、桥梁技术规范、工作细则和常用手册三、桥梁技术规范、工作细则和常用手册 技术规范技术规范以科学的工程知识和成熟的工程经验为基以科学的工程知识和成熟的工程经验为基础，汇集整理有关桥梁设计、施工、养护的技术要求，础，汇集整理有关桥梁设计、施工、养护的技术要求，形成统一的标准规定，并以此作为各项桥梁工作必须形成统一的标准规定，并以此作为各项桥梁工作必须遵循的准则。遵循的准则。 工作细则工作细则对内容广泛或技术复杂而在规范条文中不对内容广泛或技术复杂而在规范条文中不便一一纳入的技术文件，通常采用工作细则的形式加便一一纳入的技术文件，通常采用工作细则的形式加以补充。以补充。 常用手册常用手册把与桥
8、梁有关的原始资料、规范规定、应把与桥梁有关的原始资料、规范规定、应用公式、参考数据、结构常用的计算方法、参数、图用公式、参考数据、结构常用的计算方法、参数、图表、施工组织的各项定额、主要机具材料的规格性能表、施工组织的各项定额、主要机具材料的规格性能等汇编成的手册。等汇编成的手册。 主要桥梁技术规范主要桥梁技术规范 中国铁路桥梁相关技术规范中国铁路桥梁相关技术规范 中国公路桥梁相关技术规范中国公路桥梁相关技术规范 英国桥梁设计规范（英国桥梁设计规范（BS5400BS5400） 美国公路桥梁设计规范（美国公路桥梁设计规范（AASHTOAASHTO） 欧洲桥梁（结构）设计参考规范（欧洲桥梁（结构）
9、设计参考规范（EurocodeEurocode）第二节第二节 桥梁立面、断面和平面布置桥梁立面、断面和平面布置 立面布置立面布置 桥梁总长桥梁总长 桥梁孔径布置桥梁孔径布置 桥面标高与桥下净空桥面标高与桥下净空 桥上及桥头的纵坡布置桥上及桥头的纵坡布置桥梁立面、断面和平面布置（续）桥梁立面、断面和平面布置（续） 断面布置断面布置 桥面净空桥面净空桥面宽度桥面宽度行车道宽度行车道宽度机动车道布置机动车道布置人行道人行道自行车道布置自行车道布置横坡布置横坡布置铁路桥梁建筑限界铁路桥梁建筑限界桥梁立面、断面和平面布置（续）桥梁立面、断面和平面布置（续） 平面布置平面布置 一般，大、中桥梁的平面线一般
10、，大、中桥梁的平面线型为直线。当地形限制时，型为直线。当地形限制时，可把桥梁设置在曲线上（直可把桥梁设置在曲线上（直梁布置成折线状）或直接建梁布置成折线状）或直接建造造曲线桥曲线桥（结构本身呈曲线（结构本身呈曲线状）。桥上宜避免采用反向状）。桥上宜避免采用反向曲线。曲线。在某些情况下（如对城市桥在某些情况下（如对城市桥梁）也允许修建公路梁）也允许修建公路斜桥斜桥，其斜度一般不大于其斜度一般不大于4545 ，在，在通航河流上不宜大于通航河流上不宜大于5 5 。第三节第三节 桥梁设计与建设程序桥梁设计与建设程序一、一、基基本本程程序序二、可行性研究（规划设计）二、可行性研究（规划设计） 可行性研究
11、可行性研究 工程必要性是否需要建桥？工程必要性是否需要建桥？ 工程可行性桥梁设计标准、桥位、桥式等技术问题工程可行性桥梁设计标准、桥位、桥式等技术问题 经济可行性工程投资、资金筹措与偿还经济可行性工程投资、资金筹措与偿还 研究中的主要问题研究中的主要问题 桥梁标准桥梁标准 桥位桥位 桥式桥式 勘测与调查勘测与调查勘测与调查勘测与调查 地形测量草勘地形测量草勘 地质勘探收集资料、验证性钻孔地质勘探收集资料、验证性钻孔 水文资料水文资料 河道性质 桥位处河床断面 历年水流资料（流量、流速、最高最低水位、百年一遇洪水位等） 设计通航水位和通航净空 外部条件外部条件 砂、石料、水、电力供应情况 运输条
12、件 场地征用 三、初步设计三、初步设计 设计任务书是进行初步设计的依据设计任务书是进行初步设计的依据 初步设计是一份供必选的建桥项目文件初步设计是一份供必选的建桥项目文件，内容包括拟内容包括拟定结构型式（桥型、体系、孔径等）及其主要构造尺定结构型式（桥型、体系、孔径等）及其主要构造尺寸，提出施工方案，估算经济指标（工程概算、主要寸，提出施工方案，估算经济指标（工程概算、主要建筑材料数量）等，重点在桥式和结构总体构思方面。建筑材料数量）等，重点在桥式和结构总体构思方面。 初步设计的目的初步设计的目的 （1 1）说明本桥梁工程的特点和要求；）说明本桥梁工程的特点和要求；（2 2）提出若干可行的比较
13、方案；）提出若干可行的比较方案；（3 3）推荐准备采用的较好方案；）推荐准备采用的较好方案；（4 4）估算实现推荐方案所需的费用、工期、技术措）估算实现推荐方案所需的费用、工期、技术措施等的目的。施等的目的。 三、桥梁初步设计（续）三、桥梁初步设计（续） 初步初步设计设计的内容的内容 （1 1）设计任务的来源和要求；）设计任务的来源和要求；（2 2）桥址自然条件的基本资料；）桥址自然条件的基本资料；（3 3）技术条件的选定；）技术条件的选定；（4 4）桥位方案的比选，上、下部结构方案的研究、比）桥位方案的比选，上、下部结构方案的研究、比较和确定；较和确定；（5 5）推荐的建桥方案及其理由；）推
14、荐的建桥方案及其理由；（6 6）推荐方案的指导性施工组织，包括施工方法、进）推荐方案的指导性施工组织，包括施工方法、进度安排、场地布置、主要机具、材料和劳力配置等；度安排、场地布置、主要机具、材料和劳力配置等；（7 7）工程概算。）工程概算。 在初步设计阶段进行的勘测工作称为在初步设计阶段进行的勘测工作称为“初勘初勘”四、技术设计四、技术设计 技术设计的主要内容对选定的桥式方案中的各个结技术设计的主要内容对选定的桥式方案中的各个结构总体的、细部的技术问题作进一步研究解决，对结构总体的、细部的技术问题作进一步研究解决，对结构各部分的设计提出详尽的设计图纸，包括结构断面、构各部分的设计提出详尽的设
15、计图纸，包括结构断面、配筋、构造细节处理、材料清单及工程量等。配筋、构造细节处理、材料清单及工程量等。 对常规桥梁，通常不需要进行技术设计而直接进行施对常规桥梁，通常不需要进行技术设计而直接进行施工设计；对新型、复杂、重要、大型的桥梁结构，往工设计；对新型、复杂、重要、大型的桥梁结构，往往需要对初步设计进行细化，以便发现可能存在的问往需要对初步设计进行细化，以便发现可能存在的问题、进一步优化设计。题、进一步优化设计。 技术设计阶段要进行补充勘探（简称技术设计阶段要进行补充勘探（简称“技勘技勘”） 五、施工设计五、施工设计施工设计一般由原编制技术设计的单位继续进行，施工设计一般由原编制技术设计的
16、单位继续进行，也可由中标的施工单位进行也可由中标的施工单位进行内容包括结构设计计算（具体细节），绘制能让施内容包括结构设计计算（具体细节），绘制能让施工人员按图施工的施工详图等。工人员按图施工的施工详图等。在施工设计阶段还要进一步根据施工需要进行补充在施工设计阶段还要进一步根据施工需要进行补充钻探（称钻探（称“施工钻探施工钻探”）根据施工设计，施工单位编制根据施工设计，施工单位编制施工组织设计和工程施工组织设计和工程预算预算在所有设计文件经上级主管部门审批后，即可着手在所有设计文件经上级主管部门审批后，即可着手实施桥梁施工的各项工作实施桥梁施工的各项工作桥梁建成后，通常还需进行试验验收工作及办
17、理交桥梁建成后，通常还需进行试验验收工作及办理交接手续，由接收部门负责今后的桥梁通车运营和养接手续，由接收部门负责今后的桥梁通车运营和养护维修。至此，建桥工作始告完成护维修。至此，建桥工作始告完成第四节第四节 桥梁建筑美学的基本观点桥梁建筑美学的基本观点 建筑艺术的基本原则在桥梁工程中的应用，可大建筑艺术的基本原则在桥梁工程中的应用，可大致归纳为以下几点。致归纳为以下几点。 1 1、桥梁须与周围环境融合，成为自然整体中的一个、桥梁须与周围环境融合，成为自然整体中的一个协调部分。在这方面，材料的选择、表面的质感以及协调部分。在这方面，材料的选择、表面的质感以及色彩的运用起着重要作用。协调中也包含着对比。色彩的运用起着重要作用。协调中也包含着对比。 2 2、桥梁本身的造型须有恰当的比例。另外，也须注、桥梁本身的造型须有恰当的比例。另外，也须注意结构的秩序感和韵律感，避免造型上的单调和重复。意结构的秩序感和韵律感，避免造型上的单调和重复。 3 3、桥梁建筑处理应当表现清新雅洁的风格。既要避、桥梁建筑处理应当表现清新雅洁的风格。既要避免勉强堆砌的藻饰和不必要的投资；也要避免忽略建免勉强堆砌的藻饰和不必要的投资；也要避免忽略建筑的艺术处理。筑的艺术处理。背景图片背景图片: :日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥
