橋梁結(jié)構(gòu)總體設(shè)計原則及設(shè)計方案

橋梁結(jié)構(gòu)總體設(shè)計原則及設(shè)計方案總體設(shè)計的原則

公路橋涵應(yīng)根據(jù)所在公路的使用任務(wù)、性質(zhì)和將來的發(fā)展需要，按照安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀和有利環(huán)保的原則進(jìn)行總體設(shè)計，應(yīng)具有合理的構(gòu)造形式。對于橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造的處理，應(yīng)遵循設(shè)計規(guī)范的要求、正確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，合理地確定橋梁各部位尺寸和構(gòu)造細(xì)節(jié)，滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性的要求。設(shè)計者不僅要關(guān)注橋梁運營階段的使用性能，還應(yīng)特別關(guān)注結(jié)構(gòu)物在施工期間的變形和穩(wěn)定。保證橋梁結(jié)構(gòu)在建筑過程按照設(shè)計預(yù)先制定的控制方案實施。特別是施工、運營各個階段的邊界條件與設(shè)計計算、分析假定是否一致。

一、設(shè)計的一般要求（1）適用方面要求：必須保證橋上車輛和行人的通暢，滿足交通量增長需求，橋下要滿足泄洪、通車、通航等的要求。確定橋上安全設(shè)施的設(shè)置、橋下最不利凈空，進(jìn)行合理的總體布置。（2）經(jīng)濟(jì)上的要求：應(yīng)體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上綜合效益的合理性。因地制宜、就地取材、合理選用適當(dāng)橋型。滿足快速施工要求，盡可能減少中斷交通的施工。同時考慮養(yǎng)護(hù)、維修等方面的問題。（3）結(jié)構(gòu)和構(gòu)造要求：橋梁結(jié)構(gòu)及其各部分構(gòu)件，在制造、運輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性（4）施工要求：橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)便于制造和架設(shè)，盡量采用先進(jìn)的施工工藝，保證工程質(zhì)量、施工進(jìn)度和施工安全。（5）美觀上的要求：特別是城市立交和城市橋梁，應(yīng)給人以美感，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)的合理布局，受力明確、各部尺寸比例協(xié)調(diào)、簡潔、通透。（6）環(huán)保上的要求：應(yīng)綜合考慮施工及運營時期對周圍環(huán)境的影響。在施工期間的施工噪音、棄碴、降塵、廢水等的處理。以及運營時期的車輛噪音、路面排水等的綜合防治。對于重點地段對環(huán)境的影響應(yīng)進(jìn)行專題研究。

二、橋梁的設(shè)計程序

設(shè)計程序應(yīng)包括：設(shè)計前期、設(shè)計階段和設(shè)計后期三個階段：1．設(shè)計前期包括：項目預(yù)可行性研究、編制項目建議書、工程可行性研究（方案設(shè)計）2．設(shè)計階段包括：初步設(shè)計、施工圖設(shè)計。3．設(shè)計后期包括：施工配合，參加實驗、鑒定，設(shè)計回訪和工程設(shè)計總結(jié)。三、橋位的選擇與布置

橋位的選擇是一座橋梁設(shè)計時首先解決的問題，它會影響到橋梁的規(guī)模、投資、施工難易、工期和使用安全等。（1）大、中橋原則上服從道路路線總體要求，綜合確定。對于特殊大橋，對于路線總體方向起控制點作用。（2）小橋涵的位置應(yīng)服從路線走向，如遇到不利地形、不良地質(zhì)和水文條件時，應(yīng)通過技術(shù)手段加以解決，而不能降低路線質(zhì)量。（3）橋梁的線形應(yīng)盡量采用直線和標(biāo)準(zhǔn)跨徑，以簡化設(shè)計和施工。大、中橋一般應(yīng)選擇2～3個橋位，進(jìn)行各方面的綜合比選，以確定最合理橋位。還應(yīng)考慮河流的水流特征、地質(zhì)條件等以求橋梁的經(jīng)濟(jì)合理性、安全性和穩(wěn)定性。橋梁墩臺沿水流方向的軸線，應(yīng)與最高通航水位時的主流方向一致，當(dāng)斜交不能避免時，交角不宜大于5o；當(dāng)斜交角度大于5o時，宜增加通航孔凈寬，以利于航行安全。橋梁的線形應(yīng)盡量采用直線和標(biāo)準(zhǔn)跨徑，以簡化設(shè)計和施工。

推薦線位比較線位一比較線位二橋位一橋位三橋位二起點終點立交一座立交一座特大橋大橋一座跨線橋一座跨渠橋一座跨渠橋一座特大橋四、橋梁凈空

橋梁凈空包括：橋面凈空和橋下凈空。（1）橋面凈空是指：保證車輛、行人安全通過橋梁上方的空間界限。在該凈空界限范圍內(nèi)，不得有橋跨構(gòu)件或其它任何裝置侵入，詳見《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2019）第3.3.1條。圖7—4公路建筑界限。公路建筑界限

橋梁凈空界限橋梁橋面的最低標(biāo)高應(yīng)為：

式中：Hp——設(shè)計洪水位；∑Δh——

各種雍水使水面升高之和；

Δhj——

橋下凈高；Δhd——上部結(jié)構(gòu)建筑高度；

（2）橋下凈空是指：通航、泄洪、流水、流冰、流木或車輛通行等所需要的凈跨和凈高。橋下通航凈空界限詳見《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ139—90）的規(guī)定。處于彎道上的橋梁，應(yīng)根據(jù)線路要求設(shè)置加寬和超高。據(jù)此我們可以確定橋梁的最小跨徑和橋面標(biāo)高。

通航河流橋下凈空：孔徑布置及凈高應(yīng)滿足

《通航海輪橋梁通航標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ311）、《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB50139）通航設(shè)計水位：在設(shè)計通航洪水頻率時，應(yīng)計入壅水、浪高或最高流冰水位加安全高度。當(dāng)河流有又形成流冰阻塞的危險或有漂浮物通過時，應(yīng)按實際調(diào)查數(shù)據(jù)，在計算水位的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w情況酌情預(yù)留一定富余量，作為橋下凈空的依據(jù)。對于有淤積的河流，橋下凈空應(yīng)適當(dāng)增加。非通航河流橋下凈空：

五、孔徑徑設(shè)計和和橋型選選擇橋孔設(shè)計計是根據(jù)據(jù)橋梁跨跨越障礙礙物的性性質(zhì)，合合理確定定橋長、、分跨、、橋梁選選型、橋橋面標(biāo)高高、基底底標(biāo)高等等，以滿滿足橋下下泄洪、、通航或或其它交交通的凈凈寬要求求。（1）橋梁的的凈跨徑徑及總跨跨徑橋梁的凈凈跨徑對對于梁式式橋為設(shè)設(shè)計洪水水位（通通航水位位）上，，兩個相相鄰橋墩墩之間的的凈距。。多孔橋橋梁凈跨跨徑的總總和稱為為橋梁的的總跨徑徑。橋梁梁的總跨跨度必須須保證橋橋下有足足夠的泄泄洪面積積，使河河床不產(chǎn)產(chǎn)生過大大的沖刷刷。應(yīng)根根據(jù)墩臺臺埋置深深度、河河床水流流流速、、沖刷深深度等因因素確定定。（2）橋梁的的分孔與與跨徑橋梁的分分孔關(guān)系系到橋梁梁的總造造價?？缈鐝胶涂卓讛?shù)不同同時，上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)和墩臺臺的總造造價不同同。跨徑徑越大孔孔徑越少少，上部部結(jié)構(gòu)造造價越高高，而墩墩臺的造造價就越越低。上、下部部結(jié)構(gòu)合合理布置置，將使使造橋梁梁總價最最省。不同橋跨跨結(jié)構(gòu)型型式均有有其適用用跨徑、、結(jié)構(gòu)的的力學(xué)特特性和對對地基基基礎(chǔ)的不不同要求求。按照照橋位處處河床的的具體情情況和擬擬定的橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)跨徑進(jìn)進(jìn)行組合合配置，，選出適適當(dāng)?shù)臉驑蚩缃Y(jié)構(gòu)構(gòu)，擬定定出結(jié)構(gòu)構(gòu)的主要要尺寸。。橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)合理形形式并非非有特定定的單一一的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式，，應(yīng)特別別注意橋橋梁的先先進(jìn)性、、經(jīng)濟(jì)合合理性，，同時注注意與周周圍環(huán)境境協(xié)調(diào)。。應(yīng)通過過各種結(jié)結(jié)構(gòu)方案案的比選選來確定定?？梢砸哉J(rèn)為一一種受力力明確、、構(gòu)造合合理的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式必然會會顯現(xiàn)出出勻稱、、美觀、、穩(wěn)定的的外觀。。對于特大大橋和大大橋的主主橋，應(yīng)應(yīng)采用成成熟的先先進(jìn)技術(shù)術(shù)，以其其技術(shù)的的先進(jìn)性性，把適適用、安安全、經(jīng)經(jīng)濟(jì)、美美觀的原原則落實實。特大大橋和大大橋的引引橋、中中小橋，，一般采采用成熟熟的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，，做到經(jīng)經(jīng)濟(jì)、合合理。橋跨結(jié)構(gòu)型式式選擇基礎(chǔ)是埋入地地層的隱蔽工工程，涉及到到復(fù)雜的水文文、地質(zhì)等條條件。是橋梁梁工程中最為為復(fù)雜和關(guān)鍵鍵的部分。通過橋涵水力力計算，明確確橋墩的沖刷刷線（或地面面線）標(biāo)高。?；A(chǔ)的埋置置深度：在無無沖刷處，應(yīng)應(yīng)在地面或河河床下至少1.0m；在有沖刷處處，應(yīng)在局部部沖刷線以下下至少1.0～4.0m以下（詳見《橋規(guī)》JTJ024—85、第3.1.1條）；在凍結(jié)結(jié)線以下（凍凍脹土）0.25m。認(rèn)真分析橋位位處地質(zhì)勘察察資料，按照照選擇的不同同橋跨結(jié)構(gòu)型型式，估算橋橋墩的設(shè)計荷荷載（豎向、、水平荷載）），確定基礎(chǔ)礎(chǔ)可能的持力力層，確定采采用深基礎(chǔ)還還是淺基礎(chǔ)。。按照上下部結(jié)結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)的的原則選擇橋橋墩形式，綜綜合考慮橋跨跨結(jié)構(gòu)、墩臺臺與基礎(chǔ)的相相互作用、選選擇橋梁基礎(chǔ)礎(chǔ)。并估算、、確定它們的的尺寸。同時時按橋位處河河流的水文、、地質(zhì)情況，，擬定基礎(chǔ)施施工方案。橋墩和基礎(chǔ)型型式選擇基礎(chǔ)埋置深度度基礎(chǔ)埋置深度度原則：墩臺基礎(chǔ)頂面面標(biāo)高宜根據(jù)據(jù)橋位情況、、施工難易程程度、美觀與與整體協(xié)調(diào)綜綜合確定。橋位情況：跨河：一般沖沖刷、局部沖沖刷考慮阻水情況況凍脹土層：凍脹對基礎(chǔ)受受力的影響考慮凍脹深度度沖刷線：一般沖刷：橋梁孔徑布置置后，壓縮了了河道斷面。。設(shè)計流量洪洪水通過時，，橋下過水?dāng)鄶嗝嫠a(chǎn)生的的沖刷。——控制過水?dāng)嗝婷?，滿足設(shè)計計洪水流量要要求。局部沖刷：橋梁墩臺阻水水引起的墩臺臺處的局部沖沖刷?！刂苹A(chǔ)埋深深、樁基礎(chǔ)計計算自由高度度。河床自然演變變沖刷河道調(diào)治構(gòu)造造物和橋位其其他沖刷一般沖刷線局部沖刷線橋臺與路堤的的連接主要解解決的問題：：（1）根據(jù)路線線在路橋分界界處的標(biāo)高和和基礎(chǔ)標(biāo)高，，確定橋臺高高度及前墻、、側(cè)墻的結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸。（2）根據(jù)橋臺臺和路堤進(jìn)入入河道的情況況，確定河岸岸導(dǎo)流和防護(hù)護(hù)工程（河岸岸護(hù)坡、導(dǎo)流流堤等）。（3）橋頭引道的的構(gòu)造（包括括道路護(hù)坡或或擋土墻）橋臺與路堤的的連接橋頭引道橋頭引道橋臺橋臺河道河道地面線通航凈空設(shè)計路面線被交道路被交道路六、橋梁橫斷斷面設(shè)計橋梁的橫斷面面寬度應(yīng)與所所銜接道路的的路幅盡可能能保持一致。。橋梁橫斷面面寬度包括：：車行道、非非機(jī)動車道和和人行道（或或檢修道），，并應(yīng)設(shè)置欄欄桿。橋上每每一機(jī)動車道道的寬度，一一般取3.75m（車速<40km/h，可取3.5m），小客車專專用道取3.5m；非機(jī)動車專專用道寬度3.0m；人行道寬度度一般取1.5～3.0m。中、小橋的車車行道路緣石石之間的寬度度，宜與兩端端道路路緣石石之間的寬度度相同；大、、中橋的車行行道寬度，可可取兩端道路路車行道有效效寬度的總和和（不計分車車帶），但必必須采用變寬寬緩和段連接接；為保證橋面排排水需要，橋橋面應(yīng)設(shè)置橫橫坡。橫坡坡坡度一般為為1.5%～2%。道路橫斷面橋梁橫斷面橋梁除滿足橋橋下泄洪或其其它交通的凈凈空要求外，，還應(yīng)滿足橋橋上道路縱斷斷面線形的設(shè)設(shè)計要求。對于小橋涵，，橋面縱坡一一般服從路線線，做成單面面坡。對于大、中橋橋，為了適應(yīng)應(yīng)河流主槽部部分橋面的最最低標(biāo)高，縮縮短引橋長度度、降低填土土路堤的高度度，常做成雙雙向坡。橋梁梁縱坡一般為為1%～2%，且≯4%。橋頭引道坡坡度≯5%。在有非機(jī)動動車混行的橋橋上，橋上線線路、橋頭引引道的縱坡均均不≯3%。橋頭引道路堤堤（在洪水淹淹沒范圍內(nèi)））的路肩標(biāo)高高，大、中橋橋應(yīng)高出計算算水位至少50cm;小橋應(yīng)高出橋橋前壅水水位位（不計浪高高）至少50cm。七、橋梁縱斷斷面設(shè)計橋頭引道橋頭引道橋臺橋臺河道河道地面線通航凈空設(shè)計路面線被交道路被交道路在進(jìn)行深入研研究后，為了了獲得適用、、安全、經(jīng)濟(jì)濟(jì)、美觀的橋橋梁設(shè)計，在在可行性研究究和初步設(shè)計計階段，都應(yīng)應(yīng)綜合各項技技術(shù)條件，做做出基本滿足足要求