1、桥梁工程2022-11-172教材及参考书 教材 桥梁工程（第二版），姚玲森主编，人民交通出版社，2008.5 参考书 桥梁工程（修订版），刘夏平主编，科学出版社，2005 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）中华人民共和国交通部标准 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）中华人民共和国交通部标准2022-11-173总目录 第一篇：总论（4学时）第二篇：钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥（14学时）第三篇：悬臂与连续体系梁桥（2学时）第四篇：混凝土拱桥（6学时）第五篇：缆索承重体系桥梁（2学时）第六篇：桥梁墩台（4学时）2022-11-174第一篇 总
2、论 第一章 概论 第二章 桥梁的基本组成和分类 第三章 桥梁的总体规划和设计要点 第四章 桥梁的设计荷载2022-11-175第一章 概论 1.1 桥梁工程的地位和作用“桥梁工程”一词包含两层含义：一是指工程建设的对象，即建造在地上或水中的桥梁构筑物本身，也就是桥梁建筑的实体；二是指建造桥梁所需的科学知识和工程技术，包括桥梁的基础理论和研究，桥梁的规划、勘测、设计，施工、保养维修等方面的科学知识和工程技术。教学目的：通过本课程的学习，可以了解掌握中小型桥梁的构造原理、设计和施工方法，了解大跨度桥梁的构造、设计和施工特点。2022-11-176“桥梁”的定义：供汽车、火车、渠道、管线、行人等跨越
3、河流、海湾、湖泊、山谷、其他线路或障碍的架空建筑物。桥梁工程是道路工程的关键部位、交通运输的咽喉和标志性建筑物。瑞士萨尔基那山谷桥 美国金门大桥2022-11-1771.2 古代桥梁简述 考古发掘出的世界上最早的桥梁遗迹是公元前6000年公元前4000年现今小亚细亚一带。我国西安半坡村的公元前4000年左右的新石器时代氏族村落遗址，是我国已发现的最早出现桥梁的地方。古代桥梁多采用土、木、石、砖、藤、铁等建筑材料。古代桥梁大致有梁桥（浮桥）、拱桥和索桥三种基本形式。2022-11-178 诗经中曾记述周文王在渭水上架起一座浮桥，离今天已有三千年了，是建造浮桥最早的记录。我国秦汉以前的桥几乎都是木
4、桥，历史著名的秦代首都咸阳跨渭水的渭水三桥，都是多跨木梁桥。春秋战国之际出现了石墩木梁桥，西汉进一步发展为石柱式石梁桥，东汉则又出现了单跨石拱桥。宋代是大型石桥蓬勃发展的时期。世界公认悬索桥最早出现在中国，秦李冰在四川益州（今成都）城西南建成的一座笮桥，又名“夷里桥”，便是座竹索桥（公元前256至前251年）。2022-11-179赵州桥（又称安济桥）举世闻名的河北省赵县的赵州桥（又称安济桥）建于隋代大业年间（公元605618年），由著名匠师李春设计和建造，距今已有1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代石拱桥。2022-11-1710泉州万安桥（也称洛阳桥）公元1059年建成
5、，全长834m，共47孔，是我国第一座濒临海湾的大石桥。该桥在基础工程上首创筏形基础。“种蛎固基法”。采用“浮运架梁法”，架设桥面大石板。2022-11-1711泉州安平桥（又名五里桥）横跨晋江安海镇与南安水头镇之间的海湾，始建于宋绍兴八年（公元1138年），经13年建成。有362孔，桥长5里，故又名五里桥，保持了700余年的桥长记录。素有“天下无桥长此桥”的美誉。2022-11-1712 公元11701192年建成的广东潮州湘子桥（又称广济桥），在潮州城东门外，横卧在滚滚的韩江之上，全长517.95m，东西浅滩部分各建一段石桥，中间深水部分以浮桥衔接。浮桥可开可合，是世界上活动桥的先导。潮州
6、湘子桥（又称广济桥）2022-11-1713卢沟桥 北京广安门外30里，跨永定河。桥始建于公元1188年，完工于公元1192年。桥面上石栏杆共269间，各望柱头上刻有石狮。金代原物简单统一，自后历朝改换，制作精良，石狮形态各异，趣味横生。2022-11-1714泸定桥 公元1706元建成，康熙皇帝取“泸水”（即大渡河旧称）、“平定”之意，御笔亲书“泸定桥”三个大字。全长103.67米，宽3米，桥身由13根碗口粗的铁链组成，其中底链9根，扶手4根，每根铁链总重量达21吨多。2022-11-17151.3 我国当代桥梁建筑的成就 我国跨径最大的简支梁桥是1997年建成的昆明市南过境高架桥，其跨径6
7、3m。1997年建成的虎门大桥辅航道桥（主跨270m）为当时预应力混凝土连续刚构桥世界第一大跨。2022-11-1716 上海卢浦大桥跨度550米，2003年建成，是世界上首座采用箱型拱结构的特大型拱桥。世界最大跨度552米的重庆朝天门长江大桥08年已经合龙，2009年通车，钢桁架拱桥。2022-11-1717 1991年建成了上海南浦大桥（主跨423m），开创了我国修建400m以上大跨度斜拉桥的先河，此后相继修建了许多斜拉桥，我国已成为拥有斜拉桥最多的国家。2008年建成的苏通长江公路大桥，其主跨1088m，是世界第一大斜拉桥。2022-11-1718 我国现代大跨度悬索桥中，著名的有虎门大
8、桥（主跨888m）、香港青马大桥（主跨1377m）、江阴长江公路大桥（主跨1385m）、润扬长江公路大桥南汊桥（主跨1490m）和西堠门大桥（主跨1650m，位居世界第二）。2022-11-17191.4 世界各国桥梁建造现状 桥梁发展的三次飞跃：19世纪中叶，钢材导致跨径提高到几百米到上千米。20世纪初，钢筋混凝土被广泛应用，以及20世纪30年代预应力混凝土技术的兴起导致廉价、耐久、刚度大、承载力高的材料。200300m以内预应力混凝土桥梁可以和钢桥进行抗衡。20世纪50年代，计算机和有限元技术的发展使得大规模结构计算成为可能。2022-11-172020 世界大跨径梁桥序号 桥名 主跨(米
9、)结构形式 所在国家 建成年限 1 重庆石板坡长江大桥复线桥330 跨中梁段采用钢箱梁结构的混合梁中国20062Stolma桥 301 连续刚构 挪威 1998 3Raftsunder桥 298 连续刚构 挪威 1998 4亚松森桥 270 T构 巴拉圭 1979 4 虎门大桥副航道桥 270 连续刚构 中国 1997 6苏通长江大桥专用航道桥268连续刚构 中国 20082022-11-1721 世界大跨径拱桥序号 桥名 主跨(米)结构形式 所在国家 建成年限 1 重庆朝天门长江大桥 552钢桁架中国20092 上海卢浦大桥 550钢箱中国20033 新河谷桥 518.2钢桁架美国19774
10、 贝尔桥504钢桁架美国19315 悉尼港湾桥503钢桁架澳大利亚19326 巫山长江大桥492钢管混凝土中国20052022-11-1722 世界大跨径斜拉桥序号 桥名 主跨(米)结构形式 所在国家 建成年限 1 苏通长江公路大桥 1088 钢箱中国20082 昂船洲大桥1018主钢边砼混合梁中国香港20093 鄂东长江公路大桥926主钢边砼混合梁中国20104 多多罗大桥890主钢边砼混合梁日本19995 诺曼底大桥856主钢边砼混合梁 法国19956荆岳长江公路大桥816钢混凝土混合梁中国20102022-11-1723 世界大跨径悬索桥序号 桥名 主跨(米)结构形式 所在国家 建成年限
11、 1明石海峡大桥1990钢桁梁 日本19982 西堠门大桥1650钢箱梁 中国20093 大海带桥1624钢箱梁 丹麦19984 润扬长江公路大桥南汊桥1490钢箱梁中国20055 Humber桥1410钢箱梁 英国19816江阴长江公路大桥 1385钢箱梁 中国19992022-11-1724桥梁工程的发展前景 在结构上研究适合应用于更大跨度的结构型式；研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下，结构的安全和稳定性；研究更符合实际状态的力学分析方法与新的设计理论；开发和应用具有高强、高弹模、轻质特点的新材料；进行100300m深海大型基础工程的实践；开发和应用桥梁自动监测和管理系统；重视桥梁
12、美学和环境保护。2022-11-1725第二章 桥梁的基本组成与分类 2.1 桥梁的基本组成部分（五个“大部件”）上部结构（桥跨结构）superstructure 支座系统bearing 下部结构substructure包括：桥墩pier、桥台abutment、墩台基础foundation2022-11-1726桥梁的桥面构造部分 五个“小部件”：桥面铺装、排水系统、伸缩装置、人行道（还包括安全带、栏杆、防撞护栏）、灯柱 主要作用是提高桥梁的服务功能行车舒适、安全、美观。2022-11-1727 净跨径(clear span)：用l0表示，反映通航标准的指标。对于梁式桥，是指设计洪水位上相邻两
13、个桥墩(或桥台)之间的水平净距；对于拱式桥，是指每孔拱跨拱脚截面内边缘（起拱线处）之间的距离。总跨径：各孔净跨径之和，用l0表示，是反映桥梁宣泄洪水能力的指标。常用名词和术语2022-11-1728 计算跨径(computed span)：通常用l表示，指桥跨结构两个支点间的距离。桥梁结构的力学计算以此为准。对于梁式桥，是指桥跨两端相邻支座中心之间的水平距离；对于拱式桥，是指拱轴线两端点之间的水平距离。2022-11-1729 标准跨径(standard span)：通常用lb表示。对于梁式桥，是指两相邻桥墩中线间的距离，或桥墩中线与桥台台背前缘间的距离；对于拱式桥，是指其净跨径。2022-1
14、1-1730 梁式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总和，用L1表示，L1lb。桥梁全长：简称桥长，用L表示 桥梁两端桥台的侧墙或八字墙尾端点之间的距离。无桥台时，为桥跨结构的行车道板全长距离。2022-11-1731 低水位：指枯水季节的最低水位；高水位：指洪峰季节的最高水位；设计水位：指桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位。2022-11-1732 桥梁高度H1是指低水位至桥面的高差。对于跨线桥是指桥下道路路面至桥面的高差。它在某种意义上反映了桥梁施工的难易程度。桥下净空高度H是指设计洪水位或设计通航水位至桥跨结构下边缘之间的距离。该距离应满足安全排洪及通航的要求。2022-11-
15、1733 桥梁建筑高度h是指桥上行车路面与桥跨结构下边缘之间的高差。桥梁建筑高度应小于其容许建筑高度，否则就不能保证桥下的通航要求。容许建筑高度：公路（或铁路）定线中所确定的桥面（或轨顶）的标高，对通航净空顶部标高之差。2022-11-1734 净矢高：拱式桥从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离，以f0表示；计算矢高：是从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离，以f表示。矢跨比：是拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高f与计算跨径l之比（f/l），也称拱矢度，它是反映拱桥受力特性的一个重要指标。起拱面净矢高拱石拱圈厚度主拱圈拱背拱座(五角石)拱腹拱脚计算矢高计算跨径净矢径
16、行车道（桥面）拱上建筑拱顶拱轴线2022-11-17352.2 桥梁的主要类型分类方式 桥涵类型1.按跨径大小特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞等2.按用途公路桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥、农桥、管线桥、运水桥或渡槽桥等3.按建筑材料圬工桥（包括砖、石、混凝土）、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、钢混组合桥、木桥等4.按桥面的位置上承式、中承式、下承式5.按桥梁的平面形状直桥，斜桥、弯桥6.按预计使用时间永久性桥，临时性桥7.按跨越障碍的性质跨河桥、跨海桥、跨线桥、立交桥和高架桥8.按照桥梁的可移动性固定桥、活动桥，活动桥包括开启桥、升降桥、旋转桥和浮桥9.按结构体系梁桥、拱桥、刚构桥、悬索桥
17、、斜拉桥、组合体系桥梁等2022-11-1736按跨径大小分类分类多孔跨径总长L1(m)单孔标准跨径Lb(m)特大桥 super major bridgeL11000Lb150大桥 major bridge1000L1100150Lb40中桥 medium bridge100L13040Lb20小桥 small bridge30L1820Lb5涵洞 culvertLb52022-11-1737按桥面的位置分类 上承式 deck bridge：桥面系构造简单、施工方便、视野好；建筑高度大 下承式 through bridge：建筑高度小、视野差 中承式 half-through bridge：兼
18、有两者的特点2022-11-1738按照桥梁的可移动性分类 固定桥 fixed bridge 活动桥 movable bridge 旋转桥（平转桥、平旋桥）swing bridge 开启桥（竖旋桥、立转桥）bascule bridge 升降桥 lift bridge 浮桥 floating bridge2022-11-1739按结构体系分类 梁式桥(beam bridge)：梁式桥的主要承重结构是以受弯为主的梁，是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，通常需用抗弯能力强的材料（钢、钢筋混凝土、钢混凝土混合结构等）来建造。梁式桥又分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。2022-11-1740拱式桥(
19、arch bridge)：拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。拱结构在竖向荷载作用下，墩台向拱圈（或拱肋）提供一对水平反力，这种水平反力将大大抵消在拱圈（或拱肋）内由荷载所引起的弯矩。与同跨径的梁相比，拱的弯矩、剪力和变形都要小得多。鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常可用抗压能力强的圬工材料（如砖、石、混凝土）和钢筋混凝土等来建造。由于拱桥跨越能力大，造型美观，在地基较好情况下，一般在跨径500m以内均可作为比选方案。2022-11-1741刚构（架）桥(rigid frame bridge)：刚构桥的主要承重结构是梁（或板）与立柱（或竖墙）整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连结处具有很大的刚性
20、，以承担负弯矩的作用。在竖向荷载作用下，柱脚处具有水平反力，梁部主要受弯，梁内还有轴压力，因而其受力状态介于梁桥与拱桥之间。在温度变化时，内部易产生较大的附加内力。2022-11-1742悬索桥(suspension bridge)：又称吊桥，指利用主缆和吊索作为加劲梁的悬挂体系，将桥跨所承受的荷载传递到桥塔、锚碇的桥梁。缆索是桥的主要承重结构。在桥面系竖向荷载作用下，通过吊着加劲梁的吊杆使缆索承受很大的拉力，缆索跨过塔顶锚固在锚碇上。为了承受巨大的缆索拉力，锚碇结构需要做得很大（重力式），或者依靠天然岩体来承受水平拉力（隧道式）。2022-11-1743斜拉桥(cable-stayed br
21、idge)：斜拉桥由塔柱、主梁和斜拉索组成。斜拉索是斜拉桥的主要承重结构。它的基本受力特点是：受拉的斜拉索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。由于同时受到斜拉索水平分力的作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件。2022-11-1744组合体系桥梁（combined-system bridge）：主要承重结构是由两种独立结构体系组合而成的桥梁。拱梁组合体系桥2022-11-1745斜拉拱组合体系桥 斜拉拱桥充分发挥了斜拉桥与拱桥的索拱相互作用，既提高了结构的跨越能力，又提高了结构的刚度和稳定性。以斜拉索索力为控制优化变量，以拱
22、肋恒载弯矩为控制目标变量，实现斜拉拱桥的合理成桥状态。2022-11-1746悬索拱组合体系桥 悬索拱组合体系桥的拱肋极大地提高了悬索桥的刚度和稳定性，同时悬索改善了普通拱桥拱肋的不良受力状态。无锡蠡湖大桥主桥为上承式梁拱和斜塔悬索组合结构，全长730米，拱轴线为悬链线。2022-11-1747悬索斜拉组合体系桥2022-11-1748悬索斜拉组合体系桥2022-11-1749第三章 桥梁的总体规划和设计要点 3.1 桥梁总体规划原则和基本设计资料 桥梁设计的一般步骤为：通过概念设计确定结构方案，确立计算模型，确定结构的详细尺寸和细节构造。3.1.1 桥梁设计的基本要求 以前的要求就是“安全、
23、适用、经济、美观”。新桥规规定：桥梁工程的设计必须符合“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理”的要求，同时还应按照外形美观和有利环保的原则进行设计，并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。2022-11-1750 技术先进 在因地制宜的前提下，桥梁设计尽可能采用较成熟的新结构、新设备、新材料、新工艺；必须认真学习国外的先进技术，充分利用国际最新科学技术成就，把学习外国和自己独创结合起来，提高我国的桥梁建设水平。2022-11-1751 安全可靠 所设计的桥梁结构，在制造、运输、安装和使用过程中应有足够的强度、刚度、稳定和耐久性，并有安全储备。根据桥上交通和行人情况，桥面应考虑设置人行
24、道（或安全带）、缘石、护栏、栏杆等设备，以保证行人和行车安全。桥上还应设有照明设施，引桥纵坡不宜过陡。地震区桥梁，应按抗震要求采取防震措施。对于河床易变迁的河道，应设计好导流设施，防止桥梁基础底部被过度冲刷。对于通行大吨位船舶的河道，除按规定加大桥孔跨径外，必要时设置防撞构筑物等。2022-11-1752 适用耐久 桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量(包括行人通行)。桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝。桥跨结构的下面有利于泄洪、通航(跨河桥)或车辆和行人的通行(旱桥)。桥梁的两端方便车辆的进入和疏散，不致产生交通堵塞现象等。考虑综合利用，方便各种管线(水、电气，通
25、信等)的搭载。2022-11-1753 经济合理 桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则。综合考虑发展远景和将来的养护维修，使其造价和养护费用综合最省。所选桥位的地质水文条件应较好，桥梁长度也较短。桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距，促进该地区的经济发展，产生最大的效益，对于过桥收费的桥梁应能吸引更多的车辆通过，达到尽可能快回收投资的目的。2022-11-1754 外形美观 桥梁与周围环境融合，成为自然整体中的一个协调部分。桥梁本身的造型须比例适当、匀称和谐。应当注意结构简单，力线明快，线条流畅。桥梁建筑处理应当表现清新雅洁的风格。施工质量也会影响桥梁美观性。2022-11-1755
26、 有利环保 桥梁设计必须考虑环境保护和保持包括生态方面的可持续发展。要从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等多方面全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。桥梁施工完成后，将两头植被恢复或进一步美化桥梁周边的景观。2022-11-17563.1.2 设计资料调查 调查研究桥梁交通要求 对于公路或城市桥梁，需要调查研究桥上交通种类及其要求，如汽车荷载等级、实际交通量和增长率，需要的车道数目或行车道宽度，以及人行道的要求等等。选择桥位“小桥桥服从路，大桥路服从桥”。对于特大、大、中桥一般选择25个可能的桥位，对每个可能
27、桥位进行相应的调查、勘测工作，经综合分析比较，选择出最合理的桥位。2022-11-1757 桥位的详细勘测和调查 包括绘制桥位附近大比例地形图、桥位地质钻探并绘制地质剖面图、实地水文（包括河道、洪水、水位、流速、流量）勘测调查等。为使地质资料更接近实际，宜将钻孔布置在拟定的桥孔方案墩台附近。调查其他有关情况 调查了解地震资料、气象资料（包括气温、雨量、风速等）、当地建筑材料来源及供应情况、运输条件、是否需要拆迁建筑物或占用农田、桥上是否需要铺设电缆或各种管线等。2022-11-17583.1.3 设计程序设计阶段与建设程序关系图2022-11-1759前期工作阶段 预可行性研究报告的编制（简称
28、为“预可”阶段）预可行性研究报告是在工程可行的基础上，着重研究建设上的必要性和经济上的合理性，解决要不要修建桥梁的问题。科学分析和确定通过桥梁的可能车流量，论证工程的必要性。在预可报告中，应编制几个可能的桥型方案，论述经济上的合理性，并对资金来源有所设想。设计方将预可报告交业主后，由业主据此编制“项目建议书”报主管上级审批。2022-11-1760 可行性研究报告的编制（简称为“工可”阶段）“工可”阶段与“预可”阶段的内容和目的基本一致，只是研究的深度不同。“工可”报告是在预可行性研究报告审批后，着重研究工程上和投资上的可行性。在“工可”阶段，要研究和制定桥梁的技术标准（包括设计荷载、允许车速
29、、桥梁坡度和曲线半径等），同时还应与河道、航运、城市规划等部门共同研究和协商来确定相关技术标准。在“工可”阶段，应提出多个桥型方案，并估算造价，对资金来源和投资回报等问题应基本落实。2022-11-1761设计工作阶段 初步设计 进一步定测、详勘；桥式方案比选；科研项目立项；提出施工方案；编制概算。技术设计 进一步深化初步设计；对重大、复杂的技术问题进行专题研究；加深勘探；确定总体及细部技术问题及施工方案；修正工程概算。施工图设计 此阶段工作包括详细的结构分析计算、配筋计算、验算并确保各构件强度、刚度、稳定和裂缝等各种技术指标满足规范要求、绘制施工详图、编制施工组织设计和施工图预算。2022-
30、11-1762 3.2.1 桥梁的纵断面设计 桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道高程（桥面标高、桥下净空）、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度等。桥梁总跨径的确定 桥梁总跨径必须保证桥下有足够的排洪面积，河床不产生过大的冲刷，并注意壅水可能淹没耕地和建筑物等危害。因此应注意河床地形，不宜过分压缩河道、改变水流的天然状态。同时根据河床允许冲刷深度，适当缩短桥梁总长、节约总投资。3.2 桥梁纵、横断面设计和平面布置2022-11-1763桥梁的分孔 对于通航河流，在分孔时首先应满足桥下的通航要求。通航孔应布置在航行最方便的河域，对于变迁性河流，根据具体条件，应多设几个通航孔。
31、对于平原区宽阔河流上的桥梁，通常在主河槽部分按需布置较大的通航孔，而在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。对于在山区深谷上、水深流急的江河上，或需在水库上修桥时，由于水下作业难度大，为了减少中间桥墩，应加大跨径。如果条件允许的话，甚至可以采用特大跨径的单孔桥梁跨越。2022-11-1764 对于采用连续体系的多孔桥梁，应使边孔与中孔的跨中弯矩接近相等。若河流中存在不利的地质段（例如岩石破碎带、裂隙、溶洞等），布孔时应使桥基避开这些区段。对于有备战要求的桥梁，需要将全桥各孔的跨径做成一样，并且跨径不要太大，以便于抢修和互换；有时因工期很紧，也可以减少桥墩而加大跨径。跨径选择还与施工能力有关，有时选用
32、较大的跨径虽然在技术上和经济上是合理的，但由于缺乏足够的施工技术能力和机械设备，也不得不改用较小跨径。2022-11-1765 桥道高程的确定主要考虑三个因素：路线纵断面设计要求、排洪要求和通航要求。中、小桥梁桥面标高一般由路线纵断面设计确定；对于非通航河流上的跨河桥，为保证结构不受毁坏，桥梁主体结构必须比计算水位（设计水位计入壅水、浪高等）或最高流冰水位高出一定距离，满足桥规对非通航河流桥下净空的要求；对于通航河流上的跨河桥，通航孔必须满足通航净空要求，通航净空尺寸按内河通航标准确定；对于跨越铁路或公路的桥梁，应满足相应的铁路或公路的建筑界限规定。桥道高程的确定2022-11-1766 桥梁
33、标高确定后，就可根据两端桥头的地形和线路要求来设计桥梁的纵断面线形。一般做成双向纵坡，在桥中心设置竖曲线；公路桥梁的桥上纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%；位于市镇混合交通繁忙处，桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%；桥头两端引道线形应配合桥上线形。桥梁纵坡布置2022-11-17673.2.2 桥梁的横断面设计 桥梁横断面设计主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。桥面宽度由行车和行人的交通需要决定。人行道和自行车道的设置应根据实际需要而定。高速公路、一级公路上的桥梁必须设置护栏。二、三、四级公路上特大、大、中桥应设护栏或栏杆和安全带，小桥和涵洞可仅设缘石或栏杆。不设人行道的漫水
34、桥和过水路面应设护栏或栏杆。2022-11-1768 桥面净空应符合桥规关于各级公路建筑限界的规定，在规定的限界内，不得有任何结构部件侵入。桥涵净空2022-11-1769 应根据道路的等级、桥面的宽度、行车要求等条件确定，主要有以下几种：双向车道布置 分车道布置 双层桥面布置桥梁横截面布置型式桥面构造横截面2022-11-17703.2.3 桥梁的平面设计 特大、大桥桥位应尽量选择河道顺直稳定、河床地质良好、河槽能通过大部分设计流量的河段。从桥下泄洪要求及桥梁安全角度考虑，桥梁纵轴线宜与洪水主流流向正交。对通航河流上的桥梁，其墩台沿水流方向的轴线应与最高通航水位时的主流方向一致。当斜交不能避
35、免时，斜交角不宜大于5；当斜交角大于5时，宜增加通航孔跨径。小桥允许修建斜交桥，但斜交角通常不宜大于45。桥梁及桥头引道的线形应与路线布设相互协调，各项技术指标桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、变速车道设置等，均应满足相应等级线路布设的规定。2022-11-17713.3 桥梁设计的方案比选 桥梁结构形式的确定依赖于对桥梁技术、经济、建桥条件等深入细致的综合分析比较。首先根据地形、地质、通航等要求确定分孔，拟定设计尽可能多的桥梁结构图式（通常24个）；接着拟定桥梁结构的主要构件尺寸，编制各选定桥梁结构形式的技术经济指标，包括：主要材料用量、全桥总造价、工期、养护费用、运营条件、施工
36、工艺技术要求（有无困难工程、是否需要特殊机具等）、有无特殊材料等；技术经济比较和最优方案的选定：综合比较各种指标，分析每一方案的优缺点，确定一个符合条件的最优方案。2022-11-1772 4.1 规范中有关设计荷载的规定 桥规将“作用”定义为施加在结构上的一组集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因。前者称为直接作用，亦称荷载，后者称为间接作用。作用效应：结构对所受作用的反应，如由作用产生的结构或构件的轴力、剪力、弯矩、扭矩、位移、应力、裂缝等。第四章 桥梁的设计荷载2022-11-1773 按时间的变异性和出现的可能性分类 永久作用(permanent action)可变作用(v
37、ariable action)偶然作用(accidental action)按照空间位置的变异性分类（在结构空间位置上具有固定位置还是可以在一定范围内改变位置）固定作用 自由作用 按照结构的反应分类（在结构上产生的加速度是否可以忽略）静态作用 动态作用作用的分类：2022-11-17744.1.1 永久作用 永久作用是指在结构使用期间，其量值不随时间而变化，或其变化值与平均值相比可以忽略不计的作用，亦称恒载。编号荷载名称1结构重力（包括结构附加重力）2预加力3土的重力4土侧压力5混凝土收缩及徐变作用6水的浮力7基础变位作用2022-11-17754.1.2 可变作用 可变作用是指在结构使用期间
38、，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的作用。编号荷载名称8汽车荷载9汽车冲击力10汽车离心力11汽车引起的土侧压力12人群荷载13汽车制动力14风荷载15流水压力16冰压力17温度（均匀温度和梯度温度）作用18支座摩阻力2022-11-1776汽车荷载 汽车荷载等级和组成 汽车荷载分为公路级和公路级两个等级。汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路汽车荷载等级公路级公路级公 路 级（或级）公路级公路级（可折减
39、）2022-11-1777汽车荷载的计算图式及标准值车道荷载 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。2022-11-1778汽车荷载的计算图式及标准值车辆荷载 车辆荷载为单车荷载。公路级和公路级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。2022-11-1779横桥向设计车道布置及汽车荷载横向分布系数 在横向布置车队时，既要考虑使桥梁获得最大荷载效应，还要考虑到车辆实际行驶需要足够的行车道宽度，桥涵设计车道数应符合下表中的规定。车道荷载横向分布系数，应按设计车道数布置车辆荷载进行计算。行 车
40、 道 宽 度 W（m）桥涵设计车道数车辆单向行驶时车辆双向行驶时W7.07.0W10.510.5W14.014.0W17.517.5W21.021.0W24.524.5W28.028.0W31.56.0W14.014.0W21.021.0W28.028.0W35.0123456782022-11-1780汽车荷载折减 随着桥梁横向布置车队数的增加，各车道内同时出现最大荷载的概率减小，由汽车荷载产生的效应应进行折减，但折减后的效应不得小于两条设计车道的荷载效应。随着桥梁跨度的增加，实际桥梁上通行的车辆达到高密度和重载的概率减小，因此，当桥梁设计跨度大于150m时，汽车荷载应考虑纵向折减。2022
41、-11-1781汽车冲击力 车辆以一定速度过桥时，由于桥面的不平整、车轮不圆以及发动机抖动等原因，会使桥梁结构振动，桥梁结构应力和变形比静荷载引起的大，通常把这种动力效应称为车辆荷载对桥梁结构的冲击力。填料厚度不小于0.5m的拱桥、涵洞和重力式墩台不计冲击力；汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用0.3。汽车荷载冲击力为汽车荷载标准值乘以冲击系数。式中：f为结构自振基频。f的计算宜采用有限元法，对于常规结构，可采用新规范条文说明中给出的公式估算。1.5Hz:0.051.5Hz14Hz:0.1767ln0.015714Hz:0.45ffff2022-11-1782人群荷载 人群荷
42、载标准值：设有人行道的公路桥梁 当l50m，取3.0kN/m2；当l150m，取2.5kN/m2；当l=50m150m，线性内插。对跨径不等的连续结构，以最大计算跨径为准。城郊行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定的1.15倍。专用人行桥梁，取为3.5kN/m2。计算人行道栏杆时：作用于栏杆立柱顶上的水平推力标准值取0.75kN/m；作用在栏杆扶手上的竖向力标准值取1.0kN/m。2022-11-17834.1.3 偶然作用 偶然作用是指结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间较短的作用。桥梁设计考虑的偶然作用有地震作用、船舶或漂流物的撞击作用，以及汽车撞击作用。地震
43、作用主要是指地震时强烈的地面运动引起的结构惯性力。地震作用的强弱不仅与地震时地面运动的强烈程度有关，还与结构的动力特性（频率与振型）有关。过去大多用烈度大小来表示地震作用的强弱，现行规范不再采用地震烈度的概念，取而代之的是地震动峰值加速度系数。2022-11-1784 作用代表值：结构或结构构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定值。作用标准值：结构或结构构件设计时，采用的各种作用的基本代表值，其值可根据作用在设计基准期内最大值概率分布的某一分位值确定。作用频遇值：结构或构件按正常使用极限状态短期效应组合设计时，采用的一种可变作用代表值，其值可根据在足够长观测期内作用任意时点概率分布的
44、 0.95 分位值确定。作用准永久值：结构或构件按正常使用极限状态长期效应组合设计时，采用的另一种可变作用代表值，其值可根据在足够长观测期内作用任意时点概率分布的 0.5(或略高于 0.5)分位值确定。4.2 荷载组合（作用效应组合）2022-11-1785 作用效应设计值：等于作用标准值效应与作用分项系数的乘积。分项系数：为保证所设计的结构具有规定的可靠度而在设计表达式中采用的系数。作用效应组合：结构上几种作用分别产生的效应的随机叠加。结构重要性系数：对不同安全等级的结构，为使其具有规定的可靠度而采用的系数。作用效应组合系数：在作用效应组合中，由于几个独立可变作用效应最不利值同时出现的概率较
45、小而对作用采用的折减系数。2022-11-1786 公路桥梁应进行两种极限状态设计：承载能力极限状态：对应于桥涵结构或其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态；公路桥梁结构按承载能力极限状态设计时，采用以下两种作用效应组合：基本组合、偶然组合。正常使用极限状态：对应于桥涵结构或其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。公路桥梁结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：作用短期效应组合、作用长期效应组合。2022-11-1787 公路桥涵设计应对不同的作用应采用不同的代表值：永久作用、偶然作用应采用标准值作为代表值。可变作用应根据不同的极限状
46、态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值：承载能力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值作为可变作用的代表值。正常使用极限状态按短期效应组合设计时，应采用频遇值作为可变作用的代表值；正常使用极限状态按长期效应组合设计时，应采用准永久值作为可变作用的代表值。2022-11-1788 基本组合：永久作用的设计值效应与可变作用的设计值效应相组合。偶然组合：永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用效应的分项系数取1.0。1112()mnoudoGiGiKQQKcQjQjkijSSSS 按承载能力极限状态设计时的作用效应组合：结构重要性系数(1
47、.1,1.0,0.9)永久作用效应的分项系数、标准值汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数1.4、标准值除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外其它可变作用效应的组合系数(0.8,0.7,0.6,0.5)除汽车外其它可变作用效应的分项系数1.4、标准值2022-11-1789 作用短期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应组合。作用长期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应组合。111mnsdG ikjQ jkijSSS211mnldGikjQjkijSSS按正常使用极限状态设计时的作用效应组合：汽车荷载（不计冲击力）:0.7人群荷载：1.0永久作用效应的标准值可
48、变作用效应的频遇值系数、标准值汽车荷载（不计冲击力）:0.4人群荷载：0.4可变作用效应的准永久值系数、标准值2022-11-1790卢沟桥 北京广安门外30里，跨永定河。桥始建于公元1188年，完工于公元1192年。桥面上石栏杆共269间，各望柱头上刻有石狮。金代原物简单统一，自后历朝改换，制作精良，石狮形态各异，趣味横生。2022-11-1791 计算跨径(computed span)：通常用l表示，指桥跨结构两个支点间的距离。桥梁结构的力学计算以此为准。对于梁式桥，是指桥跨两端相邻支座中心之间的水平距离；对于拱式桥，是指拱轴线两端点之间的水平距离。2022-11-1792刚构（架）桥(r
49、igid frame bridge)：刚构桥的主要承重结构是梁（或板）与立柱（或竖墙）整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连结处具有很大的刚性，以承担负弯矩的作用。在竖向荷载作用下，柱脚处具有水平反力，梁部主要受弯，梁内还有轴压力，因而其受力状态介于梁桥与拱桥之间。在温度变化时，内部易产生较大的附加内力。2022-11-1793组合体系桥梁（combined-system bridge）：主要承重结构是由两种独立结构体系组合而成的桥梁。拱梁组合体系桥2022-11-1794悬索斜拉组合体系桥2022-11-1795第三章 桥梁的总体规划和设计要点 3.1 桥梁总体规划原则和基本设计资料 桥梁设计
50、的一般步骤为：通过概念设计确定结构方案，确立计算模型，确定结构的详细尺寸和细节构造。3.1.1 桥梁设计的基本要求 以前的要求就是“安全、适用、经济、美观”。新桥规规定：桥梁工程的设计必须符合“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理”的要求，同时还应按照外形美观和有利环保的原则进行设计，并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。2022-11-1796 适用耐久 桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量(包括行人通行)。桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝。桥跨结构的下面有利于泄洪、通航(跨河桥)或车辆和行人的通行(旱桥)。桥梁的两端方便车辆的进入和疏散，不致产生交
