桥梁毕业设计指导书

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1、第一章 毕业设计的目的、内容、要求和准备第一节 毕业设计的目的和意义 “根据教育部指示，毕业设计（论文）是高等工科院校本科培养计划中最后一个重要的教学环节，目的是使学生在学完培养计划所规定的基础课、技术基础课及各类必修和选修专业课程之后，通过毕业设计这一环节，较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。和以往的理论教学不同，毕业设计是要学生在教师的指导下，独立地、系统地完成一个工程设计，以期能掌握一个工程设计的全过程，在巩固已学课程的基础上，学会考虑问题、分析问题和解决问题，并可以继续学习到一些新的专业知识，有所创新。 显然，毕业设计是培养学生

2、独立工作的一种良好途径和方法，它的实践性和综合性是其他教学环节所不能替代的。第二节 桥梁设计与建设程序一座桥梁的规划设计所涉及的因素很多，特别是对于工程比较复杂的大、中桥梁，是一个综合性的系统工程。设计合理与否，将直接影响到区域的政治、经济、文化以及人民的生活。因此必须建立一套严格的管理体制和有序的工作程序。在我国，基本建设程序分为前期工作和正式设计两个大步骤，它们的关系如图1-2-1所示。现分别简要介绍它们的主要内容及要求。图1-2-1 设计阶段与建设程序关系图 一、“预可”阶段“预可”阶段着重研究建桥的必要性以及宏观经济上的合理性。在“预可”研究形成的“预工程可行性研究报告书”简称“预可报

3、告”中，应从经济、政治、国防等方面，详细阐明建桥理由和工程建设的必要性和重要性，同时初步探讨技术上的可行性。对于区域性线路上的桥梁，应以建桥地点（渡口等）的车流量调查（计及国民经济逐年增长）为立论依据。“预可”阶段的主要工作目标是解决建设项目的上报立项问题，因而，在“预可报告”中，应编制几个可能的桥型方案，并对工程造价、资金来源、投资回报等问题也应有初步估算和设想。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。二、“工可”阶段在“项目建议书”被审批确认后，着手“工可”阶段的工作，在这一阶段，着重研究和制定桥梁的技术标准，包括：设计荷载标准、桥面宽度、通航标准、设计车

4、速、桥面纵坡、桥面平、纵曲线半径等，在这一阶段，应与河道、航运、规划等部门共同研究，以共同协商确定相关的技术标准。在“工可”阶段，应提出多个桥型方案，并按交通部公路基本建设工程投资估算编制办法估算造价，对资金来源和投资回报等问题应基本落实。三、初步设计初步设计应根据批复的可行性研究报告、测设合同和初测、初勘或定测、详勘资料编制。初步设计的目的是确定设计方案，应通过多个桥型方案的比选，推荐最优方案，报上级审批。在编制各个桥型方案时，应提供平、纵、横布置图，标明主要尺寸，并估算工程数量和主要材料数量，提出施工方案的意见，编制设计概算，提供文字说明和图表资料，初步设计经批复后，则成为施工准备、编制施

5、工图设计文件和控制建设项目投资等的依据。 四、技术设计对于技术上复杂的特大桥、互通式立交、或新型桥梁结构，需进行下列技术设计。技术设计应根据初步设计批复意见、测设合同的要求，对重大、复杂的技术问题通过科学试验、专题研究、加深勘探调查及分析比较，进一步完善批复的桥型方案的总体和细部各种技术问题以及施工方案，并修正工程概算。五、施工图设计两阶段（或三阶段）施工图设计应根据初步设计（或技术设计）批复意见、测设合同，进一步对所审定的修建原则、设计方案、技术决定加以具体和深化，在此阶段中，必须对桥梁各种构件进行详细的结构计算，并且确保强度、稳定、刚度、裂缝、构造等各种技术指标满足规范要求，绘制出施工详图

6、，提出文字说明及施工组织计划，并编制施工图预算。国内一般的（常规的）桥梁采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计，对于技术简单、方案明确的小桥，也可采用一阶段设计，即施工图设计。第三节 毕业设计的内容和要求 根据教育部所批准的工科学校四年制本科生培养计划，毕业设计安排在第八学期进行，共14周，据此，毕业设计要求主要完成三个方面的内容： (1) 方案比选。 (2) 结构设计。 (3) 施工方法设计。 毕业设计也就是从第二节中的第三项“初步设计”开始。一、方案比选方案比选是桥梁设计过程中的一个极其重要的内容。只有通过详细的优选，才能产生出一个良好、完美的设计方案。 根据现代化桥梁设计的要求，一个桥梁

7、的方案比选，主要应考虑下列标准：适用、经济、安全与美观，其中以安全和经济最为重要。随着现代化交通事业的迅速发展，对桥梁功能的要求也日益提高，尤其是桥下的通航净空要求，往往在方案比选中具有举足轻重的地位。至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定，在毕业设计阶段，学生应当在教师的指导下，完成方案比选中的下述内容：(1) 确定桥孔孔径。根据桥位附近的地形、水文等资料，确定可靠桥位，接着进行桥孔布设，确定桥长。 (2) 初拟桥梁图式。拟定方案比选阶段的桥梁图式时，思路一定要宽广，只要满足必需的孔径要求，可暂不管经济、美观与否，都可提出，以做到集思广益，一般要求提出较好的57个方案以供比较。 比较方案可不拘

8、材料类型，也可同时考虑上、中、下承式各种桥型。总之，凡具有一定优点而有可能实现的体系，在初拟图式时均可提出。 拟定方案时，通常先考虑主孔要求，再考虑边孔和引桥，能用标准跨度时，宜优先考虑采用定型图。(3) 方案评比和优选。初拟图式（57个）完成后，经过初步分析，并征得指导教师同意，将其中竞争性明显不大，或有严重缺点的体系逐步删去。最后提出5个具有特色的体系作进一步分析评比，从中选出最佳的推荐方案。 各方案在评比时，应注意它们的评比条件应力求相同，例如：桥梁总长（两桥台侧墙的端距）应接近，桥面与桥头接线的标高应相同，冲刷线下的基础埋深要相同。方案评比的主要内容是： 材料（造价）； 施工设备和能力

9、； 工期； 养护和维修运营； 抗震性能（若桥址位于地震区）； 修复； 航运和跨线条件； 美观。(4) 绘制方案图与编制说明书。方案比较阶段的工作成果，归结为绘制方案图与编制说明书。 方案图应绘制纵向立面图、平面图和横向剖面图。立面图上应标明：桥梁总长度；桥跨结构的计算跨度；同一墩顶上相邻支座的中距；墩台顶帽宽度与墩台斜度；各类水位诸如枯水位、高水位、通航水位与计算洪水位的标高；桥梁纵坡大小等主要数据以及桥墩台的编号。 横剖面则应标明车行道、人行道以及总宽度；主梁的间距，拱宽尺寸；墩台基础的横向尺寸以及横坡大小。平面图上则要求自桥上俯视，标明桥的主要平面尺寸（栏杆、人行道与车道、墩台中距等）。各

10、方案图上还应列出方案的主要材料数量，并附注各项说明，诸如图面比例、采用规范名称、荷载等级等。 上述方案比选的工作都应整理成说明书，说明书内容应包括： 设计任务、编制方案的根据与原则； 桥梁孔径计算； 方案评比的论证说明； 工程材料的估算和依据等； 说明书应言简意赅，其中引用的文献资料名称以及冗繁的计算过程均应列入附录备查。二、结构设计 结构设计是根据方案评比后的推荐方案进行设计计算，也可根据教学要求，由指导教师指定某一方案进行设计，这一阶段的设计主要是训练学生正确拟定构造设计，进行上下部结构的力学分析、构件的截面设计，配筋设计和连接计算，进行全桥的整体刚度与稳定性验算。这阶段工作的目的是要求学

11、生全面利用已经学到的基础理论和专业知识，应用有关设计标注和规范，进行实桥的设计，最后要求绘出结构详图（相当于施工图）。这一阶段的工作特点是量大面广，独立性很强，学生除定期接受指导教师的辅导外，还应不断查阅各种参考资料和文献，全面地考虑设计、构造和施工等环节和问题。 本阶段的设计计算完成后，要求学生绘制必需的结构详图数张，内容要求包括上部结构（桥梁主体）、下部结构（桥墩和桥台）和各类基础。 本部分的设计计算书，应在平时不断整理编写至绘图结束同时完成。三、施工方法设计 这部分设计约占全部毕业设计时间的10，目的是培养学生正确了解设计和施工的关系，学会正确处理理论和实际、图纸和现实问题的方法，因此，

12、该阶段的工作是实践性很强的环节，要求学生既能借鉴一些常用的成功的施工方法和经验，又要具备一定的想象力，因此，有关这方面的知识，应当通过毕业前的实习环节来学习、积累。本阶段的施工方法设计，仅限于施工方法和施工顺序的宏观考虑，其深度不要求做施工组织设计、施工进度表、场地布置等工作，对工程概预算也是要求一般地了解。 本阶段的工作除考虑上下部结构的施工方法外，要求学生画出主桥与一个桥墩的施工方法示意图（连环图），至于有关的施工阶段验算和考虑到的问题均应在计算说明书中加以说明。 在施工方法设计中，主要考虑的问题有：(1) 施工方法应根据实际可能，尽量采用先进的施工方法和技术设备并以自制设备作为二手准备。

13、(2) 施工速度应尽可能地快，故应优先考虑预制装配方案，以及上下部结构同时施工的方案。(3) 根据施工期限，应科学安排枯水期，汛期、流冰期的施工顺序，尽力加快桥梁墩台的施工，最好在洪水期到来之前，结束墩台的施工。 (4) 避免温凝土的冬季施工，以节省造价。(5) 施工机具设备的选择，不宜名目繁多，而以一机多用为宜。(6) 基础工程的施工，应综合考虑桥址处的地质、水深、流速等条件分别选用扩大基础、桩基础和沉并基础等型式。(7) 上部结构的施工因材料和体系的不同可有：就地浇筑钢筋混凝土桥、预制装配式钢筋混凝土桥、各类预应力混凝土桥，其中包括：就地浇筑、悬臂拼装、悬臂浇筑、顶推施工、转体施工等。因此

14、，必须采用不同的施工方法和机具设备。当上下部结构的施工方法考虑成熟后，即按施工流程的先后，分阶段画出示意图，连环图，图上须加注简要说明。 在做完上述三个内容的设计之后，须对全部设计计算说明书做全盘的系统整理，做到有目录、有正文和附录。所有页次与图号都应编码，说明书一般往制在10万字左右，最后须装订成册后交指导教师审阅，准备答辩。四、毕业设计答辩毕业设计的答辩，每个学生必须参加，答辩方式通常采用个人单独答辩的形式进行。 学生在答辩前应写出书面提纲，内容涉及课题的任务、目的意义、设计的基本内容、主要方法、结果评价等。 答辩须经答辩小组的质询，并以口头形式介绍和回答各类问题，答辩小组最终将根据学生的

15、设计质量、理解水平、独立工作能力等全面情况评定成绩。第四节 毕业设计的准备 毕业设计开始前，指导教师将根据培养目标的要求，依照教学大纲的规定，进行选题，然后布置到每位学生。选题的原则，除力求有利于巩固、深化和扩大学生所学的知识、有利于学生得到全面的训练和培养学生的独立工作能力外，还应尽可能结合生产科研实际，以调动学生的主动性、积极性，增强学生的责任感，激发他们的创新精神。 在选题同时，指导教师将准备好必要的设计资料，并以毕业设计任务书的形式发到每位学生，作为毕业设计的前期准备，学生拿到毕业设计任务书之后，不要急于动手设计，而是应当准确地、全面地理解任务书及所附的设计资料的内容、含义、作用，然后

16、对毕业设计的全过程作出规划，以便能有计划地，有条不紊地做好每一步的工作。以下就学生应当做好的几件准备工作分述如下。一、如何理解毕业设计任务书的要求、内涵 一个完整的毕业设计任务书应包有下列内容： (1) 设计题目全称。 (2) 设计标准。设计标准应涉及荷载及荷载等级、所依据的设计规范、设计准则、指南等。 (3) 桥梁设计净空及纵坡规定。桥梁净空系指桥上净空和桥下净空，桥上净空系指车道数、道路等级、车道宽、人行道宽度等规定。 桥下净空系指通航河流航道等级，立交桥桥下净空要求，对于跨越铁路或交通干道桥梁，尤要引起重视，不能大意和马虎。 (4) 桥址处河床断面图。河床断面图应标有河流的一些重要指标，

17、例如：最高洪水位、设计通航水位、最低水位和流速等数据。北方严寒地区尚须提供流冰及流冰水位。 水位的指标极为重要，它直接影响到桥面的标高、接坡长度及工程进度和造价。 (5) 桥位处的水文气象资料。气象资料包括常年平均温度及时间分布、最高及最低气温，风力，风速，雨量及分布。 (6) 桥位（包括桥头引道）平面图。大中型桥梁在进行初步设计时，应该掌握经过实地测绘和调查取得的桥位地形、地物、洪水泛滥、河道主河槽和河床位置等资料，以及绘成的地形平面图，比例为1：5001：5000，测绘范围应根据桥梁工程规模、重要性和河道情况确定。若桥址处有不良工程地质现象，如滑坡、崩坍和泥石流等以及河道弯曲、主支流汇合、

18、河岔、河心滩和活动沙洲等，均应在图上示出。(7) 桥位工程地质勘测报告及桥位地质纵剖面图，这是对桥位地质构造进行工程评价的主要资料，它包括河谷的地质构造、桥位及附近地层的岩性，如地质年代、成因、分布规律及其工程性质（形状、构造、结构、岩层完整及破碎程度，风化程度等），以及覆盖层厚度和土层变化关系等资料，报告中应说明建桥地点一定范围内各种不良工程地质现象或特殊地貌如溶洞、冲沟、陡崖等的成因、分布范围、发展规律及其对工程的影响等。 在进行施工详图及施工设计时，应该掌握地基土层的类别及物理力学性质，它是在工程地质勘测时通过调查、钻（挖）孔取得各层地基土足够数量的原状土（岩）样，用室内或原位试验方法得

19、到各层土的物理力学指标，如，粒径级配，塑性指数、液性指数、天然合水量、重度、孔隙比、抗剪强度指标、压缩特性、渗透性指标及必要的荷载试验、岩石抗压强度试验等的结果，并应将这些结果编制成表，绘制成桥位处土（岩）柱状剖面图加以说明。 如地基内遇到湿陷性黄土、多年冻土、软粘土、含大量有机质土或热碱土、膨胀土时，还应有专门的试验资料，如湿陷性指标、冻土湿度、可溶和有机质含量等。 (8) 设计主要内容和时间安排。上述几个方面的内容，都应在开始设计时，仔细阅读逐个领会。例如：桥梁净空一段，应当连同水位和两端接线的标高统一考虑，它是涉及结构体系和材料，诸如上、中、下承式三种类型或者所拟用的材料混凝土或钢材的重

20、要指标。一般来讲，当净空富裕，接坡又不大的情况下，则以采用上承式的结构体系为优，并最好采用混凝土材料，这样可以节省造价：若净空紧张，坡度又不允许时，则应以中承式或下承式结构跨越，并有可能采用钢结构，以进一步降低建筑高度，这在城市立交设计中较为多见。 又如通航河流中，河水流速也是一个极重要的指标，因为这是影响到方案设计中桥梁墩台位置和基础类型和施工方法的重要依据，通常情况下，若考虑做扩大基础防水，当水深为，流速，土壤渗水率达时，才可考虑用草袋围堰，否则，应选用钢板桩甚至双层钢板桩围堰，以妥善地防水。二、如何阅读和应用河床断面图河床断面图应当具有河流的水文情况、河道性质、河槽各部分的形态、各种水文

21、特征、通航河流的等级和通航水位以及有关的水利设施对新建桥梁的影响等资料，同学在阅读这些资料时，应注意如下几点。（一）河槽的形态 河槽的形态是指河床及两岸的冲刷和淤积状态，主河槽的位置，河槽是否变迁、稳定，河道是否弯曲等形态，这样用以确定桥址处是否稳定、可靠、自然，河床及两岸的路堤标高也应有所说明。（二）河道的各种水文特征 河道的水文特征是各种特征水位（设计洪水位和低水位）、流速和流量，在通航河流上，还必须有通航水位的标高。由于跨河桥梁的桥道标高必须保证桥下的排洪和通航的需要，在桥梁的总体设计中必须依据设计洪水位、桥下通航或净空的需要，结合桥型、跨径等确定合理的桥道标高。 根据规定，桥道标高应满

22、足： (1) 为了保证桥下流水净空，对于梁式桥一般应高出设计洪水位（包括壅水和浪高）不少于50cm，高出最高流冰水位75cm；支座底面应高出设计洪水位不小于25cm，高出最高流冰水位不小于50cm。(2) 对于无铰拱桥，拱脚允许被设计洪水位淹没，但淹没深度一般不超过拱圈矢高的2/3。并且在任何情况下，拱顶底面应高出设计洪水位1.0m。拱脚的起拱线应高出最高流冰水位不小于0.25m。 当在河流中有形成流冰阻塞的危险或有漂流物通过时，桥下净空应按当地具体情况确定。对于有淤积的河床，桥下净空应适当加高。 (3) 在通航及通行木筏的河流上，必须设置保证桥下安全通航的通航孔。在此情况下，桥跨结构下缘的标

23、高，应高出自设计通航水位算起的通航净空高度，所谓通航净空，就是在桥孔中垂直于流水方向所规定的空间界限，任何结构物件或航运设施均不得伸人其内。(4) 设计跨越线路（铁路或公路）的立体交叉时，桥跨结构底缘的标高应高出规定的车辆净空高度，对于公路所需的净空尺寸和铁路的净空尺寸，应遵照公路桥涵设计和铁路桥涵设计规范的规定。 三、怎样阅读和应用桥位工程地质资料 学生在接到毕业设计任务书的同时，会拿到一份桥址的河床断面图和河床处钻探的工程地质报告及地质剖面柱状图。 桥址工程地质勘察是桥梁设计工作的前期工序。 在工程地质勘察阶段，业主按照合同要求专业勘察单位查明桥址范围内的工程地质条件，并作出评价。这为桥梁

24、工程的基础设计、地基处理及不良地质现象的防治，提供数据和具体建议。 工程地质勘察报告是桥梁设计的重要依据。（一）工程地质勘察报告的主要内容工程地质勘察报告一般有文字说明和图纸两个部分。 1、文字部分 在书面说明中，报告应对拟建桥位处的地形地貌，地质构造、地层特征、不良地质现象、地下水位、水质、冻结深度以及所在地区的地震烈度等，一般都有交待。各个地层岩土的物理力学性质、通常有室内和野外的试验结果说明。在说明书中，对地基土承载力标准值、压缩模量、桩端土的承载力标准值、桩周土的摩擦力标准值都会提出明确的数据。 此外，说明书中还将对桥址场地土的稳定性，采用天然地基或是桩基、地下水对混凝土的侵蚀性等都有

25、相应的评价。 以上数据都是在考虑桥墩台基础形式和施工方法的重要依据，在阅读这些材料时要和有关的设计规范作对照，看看有无遣漏？是否一致？必要时再向指导教师询问、补充或更正。2、图纸部分 一份完整的工程地质报告，通常应附有下列图纸： (1) 勘探点（钻孔位置）平面布置图。学生所拿到的钻孔布置图，一般是初步设计阶段所用，因此勘探点相距较远，仅供考虑方案时所用。钻孔勘察点平面图上应标有：钻孔编号、坐标、孔口标高以及地质剖面图的连线，说明勘察孔用途的图例等。(2) 井孔地质柱状图：每一张柱状图都表明一个勘探点（钻孔）所穿过的地层情况，各土层岩上的名称、地质年代、层底深度、取样位置及地下水位等。(3) 工

26、程地质剖面图。柱状图只说明一个点（钻孔）的情况，将相邻点的地层连接起来，就可以大致表示出点与点之间的地层特征，从而推论整个场地的情况。如果在施工图阶段，则还可能提供原位静荷试验和试桩的测试报告。（二）怎样正确阅读和应用工程地质勘察报告一张（份）工程地质勘察报告有许多数据和指标，根据JTJ024-85公路桥涵地基及基础设计规范以下简称公路桥规的规定，分别对桥涵地基土的工程性质和土的物理力学特征作出定义和解释。1、地基土的基本分类在我国，地基土分为岩石、碎石土、砂土、粉土、一般粘性土、红粘土、软土、黄土和人工填土。按粒径分，碎石土可分为块石、卵石、碎石、圆砾和角砾；砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂

27、和粉砂；按塑性指数，可分为粘性土、粉土；按成分，人工填土又可分为素填土、杂填上和冲填土。 2、土的基本物理力学性质 其中最主要的是： (1) 土的含水量（）、饱和度（）和湿度。 (2) 土的重度（、）。 (3) 土的孔隙率（）、孔隙比（）和密实度。 (4) 粘性土的塑性和稠度。 (5) 粘性土按其软硬程度又可划分为坚硬、可塑等状态，划分粘性土软硬程度的指标是液性指数（）。 (6) 地基土的承载力。以往确定地基承载力，一般按承载力表确定，极少进行必要的力学性能试验。规范要求勘察报告中提供持力层地基承载力，原则上应以荷载试验和公式计算为主，必要时结合旁压试验，触探试验等确定。地基承载力必须满足变形

28、和强度两方面的要求。报告中通常只提供地基承载力的标准值。(7) 桥涵地基土的工程性质。 (8) 桥涵地基土的物理力学特征。 桥涵地基土的力学特征按土壤类型分有：孔隙比、天然含水量（）、塑限含水量（）、重度（）、计算粘聚力（）、计算内摩擦角（）。 3、工程地质报告的应用 (1) 工程地质剖面图可以使设计者对桥位附近的地质和地因构造有较直现的了解，包括土壤的分层标高、物理力学性能、地下水位等，并可发现不良的地质现象，如滑坡、断层、溶洞、裂隙等。 (2) 根据工程地质报告的数据，按照公路桥规可以确定地基承载力设计值，以用来验算基底持力层和下卧层，确定基底的形状和面积，验算基础强度和计算配筋。 (3)

29、 压缩系数和压缩模量可以制定土的压缩性质，用以计算基础的最终沉降量、相对沉降量和整体倾斜。 (4) 报告的剪切试验结果可以确定土的抗剪强度，评价地基的稳定性；粘聚力和内摩擦角用以计算桥台和挡土墙的土压力。 (5) 试验资料所提供的桩尖阻力和侧向摩擦力则用以估算单桩承载力，设计桩基础。 总之，仔细阅读工程地质勘察报告，可以了解桥址处的地层地貌，正确选择持力层，了解下卧层尤其是软弱下卧层的情况，以正确确定基础的埋置深度，决定基础造型和桥梁墩台的位置，甚至影响到桥梁的布孔和上部结构体系的选定。因此，它是做好毕业设计的前提，应予以足够的重视。第二章 毕业设计的实施第一节 桥梁结构的总体布置和初步方案拟

30、定一、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、桥道的标高、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度等。(一) 桥梁总跨径的拟定桥梁总跨径的拟定主要根据泄洪的要求。其基本原则是：应使桥梁在整个使用年限内，保证设计洪水能顺利宣泄；河流中可能出现的流冰和船只排筏等能顺利通过；避免因过分压缩河床引起河道和河岸的不利变迁；避免因桥前壅水而淹没农田、房屋、村镇和其它公共设施等。对于桥梁结构本身来说，不能因总跨径缩短而引起的河床过度冲刷对浅埋基础带来不利的影响。在公路工程技术标准JTJ01-88表6.0.3中规定了不同等级公路的设计洪水频率，如高速公路、一级公路上的大、中、小桥和涵洞的设计洪

31、水频率均规定为1100；二级公路上的大、中桥也规定为1100，小桥和涵洞为150；三级公路上的大、中桥规定为150；四级公路的小桥规定为1/25等。在桥位附近的水文站可以调查得到相应这些设计频率的流量和水位，然后在已知桥位的河床断面上可求出桥下顺利宣泄设计洪水所需的最小过水面积，从而确定桥台的台口位置，在有的情况下可将桥台位置适当往河心方向推，以缩短桥长，节省造价，如宽滩河流、深基础桥梁等。应该注意的是，应避免总跨径的缩短会导致上述不利因素。(二) 桥梁的分孔在求得总跨径后，还需进一步进行分孔布置，即确定是一跨还是多跨过河（路线），如果是多跨布置，即是确定桥墩的位置。对于跨河桥梁，分孔的主要依

32、据是通航要求，地形和地质条件、水文状况、技术经济条件和美观的要求。桥梁的分孔和造价有很大的关系，跨径和孔数不同时，上部结构和墩台的总造价是不同的，跨径越大，孔数越少，上部结构的造价就越大，而墩台的造价就越小。反之，墩台的造价可能较上部结构的大。另外，当遇到水深较深或河床地质不良等的河流，其基础的设计和施工均较复杂，造价就高，跨径宜选得大一些；反之，对于宽浅河床，水深不大（如北方的季节性河流），而且河床地质较均匀的河流，桥墩和基础的造价就低，跨径就可以选得小一些。一般认为最经济的造价就是要使上部结构和下部结构的总造价最低。总的要求是：（1）对于通航河流，则首先应满足通航要求。将通航孔布置在主航道

33、位置，其余的桥孔跨径则选用经济跨径，但对于变迁性河流，考虑航道可能发生变化，则需多设几个通航孔。（2） 对于平原区宽阔河流上的桥梁，通常在主河槽部分按需要布置较大的通航孔，而在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。（3） 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，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跨越。（4） 对于采用连续体系的多孔桥梁，应从结构的受力特性考虑，使边孔与中孔的跨中弯矩接近相等，合理地确定相邻跨之间的比例。（5） 对于河流中存在不利的地质段，例如岩石破碎带、裂隙、溶洞等，在布孔时，为了使桥基避开这些区段可以适当加大跨径。 （6）跨径

34、的选择还与施工能力有关，有时选用较大的跨径虽然在技术和经济上是合理的，但由于缺乏足够的施工技术能力和机械设备，也不得不放弃而改用较小跨径。 桥梁分孔是个非常复杂的问题，各种各样的条件和要求往往互相发生矛盾。例如：跨径100m以下的公路桥，为了尽可能符合标准跨径，不得不放弃采用按经济要求确定的孔径；从备战要求出发，等跨布置是最佳选择，以便抢修和互换；但有时因工期很紧，为减少水下工程，需要减少桥墩加大跨径。（三）桥面标高的确定桥面标高或在路线纵断面设计中己定，或根据设计洪水位，桥下通航需要的净空来确定。对于非通航河流，梁底一般应高出设计洪水位（包括壅水和浪高）不小于0.5m，高出最高流冰水位0.7

35、5m；支座底面高出设计洪水位不小于0.25m，高出最高流冰水位0.5m。对于无铰拱桥，拱脚允许被设计洪水位淹没，但一般不超过拱圈矢高的2/3，拱顶底面至设计洪水位的净高不小于1.0m。对于有漂流物和流冰阻塞以及易淤积的河床，桥下净空应分别情况适当加高。 在通航及通行木筏的河流上，桥跨结构之下，自设计通航水位算起，应能满足通航净空的要求。 当允许建筑高度富裕时，可考虑上、中、下承式的各种桥型；如建筑高度限制很严；多半要采用下承式或超静定体系。具体来讲，有以下几个方面应注意：图2-1-1 梁式桥纵断面规划图图2-1-2 拱桥桥下净空图（1）流水净空要求 按设计水位计算桥面最低高程时（如图2-1-1

36、、2-1-2），应按下式计算： （2-1-1）式中：桥面最低高程（m）； 设计水位（m）；考虑壅水、浪高、波浪壅高、河弯超高、水拱、局部股流壅高（水拱与局部股流壅高只取其大者）、床面淤高、漂浮物高度等诸因素的总和（m）；桥向净空安全值（m），应符合表2-1-1的规定；桥梁上部构造建筑高度(m)，应包括桥面铺装高度。河流桥下净空安全值表2-1-1桥梁部位按设计水位计算的桥下净空安全值（m）按最高流冰水位计算的桥下净空安全值（m）梁底0.500.75支座垫石顶面0.250.5拱脚按注（1）要求办理0.25注：（1）无铰拱的拱脚，可被洪水淹没，淹没高度不宜超过拱圈高的2/3；拱顶底面至设计水位的净高

37、不应小于1m。（2）山区河流水位变化大，桥下净空安全值可适当加大。 按设计最高流冰水位计算桥面最低高程时，应按下式计算： （2-1-2）式中： 设计最高流冰水位（m），应考虑床面淤高。 其余符号同前。 桥面设计高程不应低于上述两式的计算值。（2）通航净空要求为了保证桥下安全通航，通航孔桥跨结构下缘的标高应高出自设计通航水位算起的净空高度。我国对于内河通航净空的尺寸规定为表2-1-2。此外还颁布了通航海轮桥梁通航标准（JTJ 311-97），适用于沿海及海湾及区域内通航海轮航道的桥梁。水上过河建筑物通航净空尺寸表2-1-2航道等级天然及渠化河流（m）限制性航道（m）净高H净宽B上底宽b侧高h净高

38、H净宽B上底宽b侧高h-（1）241601207.0-（2）18125957.0-（3）95707.0-（3）85658.0181301007.0-（1）18105806.0-（2）90708.0-（3）1050406.01065505.0-（1）-（2）1070556.0-（3）60456.01085656.0-（4）40306.050406.0-（1）860504.0-（2）50414.0880663.5-（3）35295.045374.0-（1）846384.0-（2）838314.5875-77623.5-（3）8、52830255.5、3.58、538325.0、3.5-（1）4.5

39、182214173.4-（2）4.522173.4-（3）618144.062530193.6-（4）2830213.4-（1）3.518142.8-（2）3.514112.818142.8-（3）4.518142.84.52530192.8注： （1） 在平原河网地区建桥遇特殊困难时，可按具体条件研究确定。（2） 桥墩（或墩柱）侧如有显著的紊流，则通航孔桥墩（或墩柱）间的净宽值应为本表的通航净宽加两侧紊流区的宽度。（3） 当不得已将水上过河建筑物建在航行条件较差或弯曲的河段上，其净宽应在表列数值基础上，根据船舶航行安全的需要适当放宽。 图2-1-3 表2-1-2中符号示意图（3）跨线桥桥下的

40、交通要求在设计跨线路（铁道或公路）的立体交叉时，桥跨结构底缘的标高应高出规定的车辆净空高度。对于公路所需的净空限界，见桥梁横断面设计部分，铁路的净空限界可查阅铁路桥涵设计规范。综上所述，全桥位于河中各跨的桥道标高均应首先满足流水净空的要求；对于通航或桥下通车的桥孔还应满足通航净空或建筑净空限界的要求；另外，还应考虑桥的两端能够与公路或城市道路顺利衔接等。因此，全桥各跨的桥道标高是不相同的，必须综合考虑和规划，一般将桥梁的纵断面设计成具有单向或双向坡度的桥梁，既利于交通，美观效果好，又便于桥面排水（对于不太长的小桥，可以做成平坡桥）。（四）基础底面标高的确定基础底面标高主要取决于地基的地质条件和

41、河流的冲刷深度。 1、地基的地质条件(1) 岩石地基当覆盖土层较薄（包括风化层）时，通常将基础直接修建在清除风化层后的岩面上；当风化层很厚时，埋深应按风化层的风化程度、冲刷程度及相应的允许承载力来确定，当岩层表面斜倾时，应避免将同一基础的一部分置于岩层，另一部分置于非岩层上，以防止结构物由于不均匀沉降而倾斜或破裂。对于大桥的基础，当冲刷较严重时，除应清除风化层外，尚应视基岩强度将基础嵌入一定深度或采用其他锚固措施，使基础与基岩连成整体。(2) 非岩石地基对均质土层，基础埋深可按荷载大小和地基土的承载力来确定，当多层土交错时，为避免不均匀沉降，各基础应放在相同的持力层上。2、河流冲刷深度 (1)

42、 小桥涵基础。无冲刷时，基础埋深应在地面或河床线以下（岩石地基除外）至少1m；有冲刷时埋深应在局部冲刷线以下不少于1.0m；如河床上有铺砌层时，埋深宜在铺砌层顶面以下至少1.0m。 (2) 大、中桥基础。有冲刷时，其埋深应按公路桥涵地基与基础设计规范中表3.1.1选用。 3、冻结深度桥涵墩台明挖基础和沉井基础的基底埋深应符合以下规定：(1) 冻胀土。上部结构为超静定时，均应将基底埋入冻结线以下不小于0.25m。(2) 季节性冻胀土。基底的最小埋深可按下式确定： （2-1-3）式中各符号的意义及取值方法可查阅公路桥涵地基与基础设计规范第三章。对于桩基础，其桩尖标高则应根据设计桩长和所选持力层而定

43、。（五）桥面纵坡的确定桥面设置纵坡首先有利确排水，同时，在平原地区，还可以在满足桥下通航净空要求的前提下降低墩台标高，减少桥头引道土方量，从而节省工程费用。桥面的纵坡，一般都做成双向纵坡，在桥中心设置竖曲线，纵坡一般不超过3为宜。桥梁当受到两岸地形限制时，允许修建坡桥，但大、中桥和城市桥梁桥面纵坡不宜大于4，位于市镇混合交通繁忙处桥面纵坡不得大于3。二、横断面设计横截面设计主要包括桥面布置和上部承重结构（如梁式桥中主梁，拱桥中的主拱圈）的横截面设计。 (一) 桥面布置桥面部分通常包括桥面铺装、防水和排水设施、伸缩装置、人行道（或安全带）、缘石、栏杆和灯柱等构造（如图2-1-4所示）。桥面部分虽

44、然不是主要承重结构，但它对桥梁功能的正常发挥，对主要构件的保护，对车辆行人的安全以及桥梁的美观等都十分重要。因此，应对桥面构造的设计和施工给予足够的重视。图2-1-1 桥面布置示意图桥面宽度决定于行车和行人的交通需要。我国交通部颁布的公路工程技术标准（JTJ 001-97）中，规定了各级公路桥面净空限界，如图2-1-5所示，在建筑限界内，不得有任何部件侵入。图中所代表的行车道宽度、中间带宽度和路缘带宽度，可以分别从表2-1-3，表2-1-4和表2-1-5中选取。图2-1-5 建筑限界（尺寸单位：m）注：当桥梁设置的人行道宽度大于侧向宽度时，建筑限界应包括所增加的宽度；人行道、自行车道与行车道分

45、开设置时，其净高一般为2.5m。图中：W行车道宽度；C当计算行车速度等于或大于100km/h时为0.5m，小于100km/h时为0.25m；S1行车道左侧路缘带宽度，一般规定见表2-1-4；S2行车道右侧路缘带宽度，一般规定见表2-1-5；M1，M2中间带及中央分隔带宽度，一般规定见表2-1-4；E建筑限界顶角宽度，L1m时，E=L；L1m时，E=1m；H净高，一条公路应采用一个净高，高速公路和一级、二级公路为5.0m，三级、四级公路为4.5m；L1左侧硬路肩宽度，一般规定见表2-1-5；L2右侧硬路肩或应急停车带宽度，一般规定见表2-1-5；L侧向宽度、高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽

46、度（L1或L2），其它各级公路的侧面宽度为路肩宽度减去0.25m。各级公路行车道宽度表2-1-3公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路计算行车速度(km/h)120100806010060804060304020车道数8644444422221或2行车道宽度(m)215.0211.2527.527.527.527.027.527.09.07.07.06.03.5或6.0中间带宽度表2-1-4公 路 等 级高速公路一级公路计算行车速度(km/h)120100806010060中央分隔带速度(m)一般值3.002.001.501.502.001.50低限值2.001.501.50左侧路缘

47、带宽度(m)一般值0.750.750.500.500.500.50低限值0.500.500.250.250.250.25中间带宽度(m)一般值4.503.502.502.503.002.50低限值3.002.502.002.002.002.00 各级公路路肩宽度表2-1-5公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路计算行车速度(km/h)120100806010060804060304020硬路肩宽度(m)一般值3.25或3.503.002.752.503.002.50低限值3.002.752.501.502.751.50土路肩宽度(m)一般值0.750.750.750.500.750.

48、501.500.750.750.750.50或1.50低限值0.50应急停车带宽度(包括硬路肩在内)3.503.50注：应右侧硬路肩的宽度小于2.50m时，应设应急停车带，有效长度不小于30m，间距不宜大于500m。桥面布置应根据道路的等级、桥梁的宽度、行车要求等条件确定，主要有以下几种：（1）双向车道布置，即行车道的上下行交通布置在同一桥面上，它们之间用画线分隔。由于在桥梁上同时存在上下行机动车和非机动车，车辆只能中速或低速行驶，对交通量较大的道路，桥梁往往会造成交通滞流状态。（2）分车道布置，即桥面上设置分隔带(见图2-1-6a)或分离式主梁布置（见图2-1-6b），使上下行交通分隔，甚至

49、机动车道与非机动车道分隔、行车道与人行道分隔设置。这种布置方式可提高行车速度，便于交通管理。（3）双层桥面布置，即桥梁结构在空间上提供两个不在同一平面上的桥面构造，如图2-1-7所示。双层桥面布置可以使不同的交通严格分道行驶，提高了车辆和行人的通行能力，便于交通管理。同时，在满足同样交通要求时，可以充分利用桥梁净空， 减小桥梁宽度，缩短引桥长度，达到较好的经济效益。 图2-1-6分车道的桥面布置 图2-1-7 双层桥面布置 （二）横截面设计1、设计原则 桥跨结构横截面采用什么形式主要与结构体系、跨长、荷载等级、施工方法等因素有关。在某些特定条件下，如城市桥梁，还要满足美观要求。(1) 结构体系

50、不同的体系，其受力特点也各不相同。梁式桥如梁式桥的主梁是以它的抗弯能力承受荷载的，同时也要保证它的抗剪（或主拉应力）。因此对梁式桥截面的基本要求是用最经济的面积提供最大的抗弯惯矩；即用最小的自重提供最大的承载能力。对于简支体系，它只产生单向正弯矩，在钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁中，受拉区主要是钢筋和预应力筋起作用，因此混凝土面积可以减小到只需符合规范的构造要求，对钢筋和预应力筋能起保护作用即可，但受压区应保证有足够的承压面积，所以简支体系一般跨径在30m以上的大多做成T梁，30m以下的为施工方便，大多采用板式截面，先张法空心板用得就很多。10m左右的小桥可采用整体浇筑的钢筋混凝土实体板式截面

51、。在连续体系和悬臂体系中，由于有正负弯矩区，因此选择截面时要考虑这一因素。跨度不大的钢筋混凝土连续或悬臂梁桥，如采用T型截面，则应对支点附近截面的腹板加宽，或局部增加底板，以提高截面抗压和抗剪能力。当跨径超过5060m时，可做成预应力桥，截面可采用箱形。这样不仅保证了正负弯矩区的受力，也保证了施工阶段的强度和稳定性。拱桥拱桥的主拱圈是以受压为主的压弯构件，其截面不仅要能够提供抗弯惯矩，而且应提供足够的承压面积。除采用满堂支架施工的拱桥外，在体系转换的各施工阶段截面要承受较大弯矩，这些弯矩对拱圈截面的设计往往起控制作用。但一旦拱圈合拢，推力起作用后，截面上会产生强大的轴力，对改善截面的受力是很有

52、利的。 (2)跨长因素跨度小的桥梁(520m)，其截面设计主要考虑要形状简单，施工方便，因此板式截面用得较多。但随着跨长的增大，自重内力所占的比重迅速加大，因此希望截面的尺寸尽量小，材料尽量采用轻质高强。但跨长越大要求截面的抗力也越大，这是一对矛盾。中等跨度的桥梁(2040m)，采用肋式截面的较多，如T型，I型，型等，大跨度桥梁一般都采用箱形截面。近年来，在中等跨度以上的拱桥设计中采用钢管混凝土截面的也不少，其截面形状有圆形的，椭圆形的，哑铃形的，还有把钢管做成劲性骨架，外包混凝土的等。由于钢管混凝土施工方便，受力合理，因此得到迅速推广。(3)施工因素桥梁的施工方法很多，有整体安装、支架施工、

53、缆索吊装、顶推法、劲性骨架施工、悬臂施工等。不同的施工方法，截面的受力也不同，因此设计的要求也不相同。如整体安装和支架施工，没有复杂的体系转换，基本上是一次落架的受力状态，而且采用这些施工方法的桥梁，一般跨度不大，因此大多采用经济，施工方便的板式截面。但也有的情况，如城市桥梁，往往对美观和结构的多样化有较高的要求，有时也采用箱形截面。中等跨度以上的梁式桥绝大多数设计成连续体系或悬臂体系，采用悬臂施工方法。为保证施工中的强度和稳定性，横截面基本采用箱梁。在顶推施工中，每个截面都要经受正负弯矩的作用，箱形截面也是它的首选方案。在拱桥施工中，无支架和少支架施工方法采用较多,首先要将拱圈合拢，然后再施

54、工拱上建筑和桥面系。因此采用肋式截面、箱形截面和钢管混凝土组成的各种形状的截面的较多，便于吊装合拢。当采用劲性骨架施工时，由钢管和外包混凝土组成的箱形截面无疑是一种优选方案。2、截面形式梁式桥的横截面有板式，肋式和箱式等几种形式。图 2-1-8 典型的混凝土梁桥横断面a）、b）板桥；c）、d）肋梁桥；e）、f）箱形截面图2-1-9 整体式板桥横断面 图2-1-10 整体式梁桥横断面 图2-1-11 装配式简支梁桥横截面 图2-1-12 组合式梁桥横截面 图2-1-13 箱形截面形式a）、b）I字形促和梁桥；c）箱形组合梁桥拱桥的横截面形式可视上承式、中承式和下承式选用，上承式拱桥主要采用板式，

55、肋式和箱式截面，中等跨度以上的拱桥一般采用无支架、少支架施工方法施工。为便于吊装，合拢，采用钢筋混凝土肋拱和箱形拱的较多。中承式和下承式拱桥则采用矩形，I字形，箱形等肋式截面。近年来钢管混凝土在拱桥中的使用也越来越普遍，其截面形式有圆形、椭圆形，哑铃形。图 2-1-14 主拱圈横截面形式a）板拱；b）板肋拱；c）肋拱；d）双曲拱；e）箱形拱；f）钢管混凝土拱；g）劲性骨架混凝土拱图 2-1-15 肋拱拱肋截面形式图 2-1-16 箱肋拱断面形式斜拉桥的主梁截面型式主要有以下几种。图2-1-17 重庆大佛寺长江公路大桥主梁图 2-1-18 荆州长江公路大桥主梁 图2-1-19 希腊Evripos

56、桥实体板式主梁 图2-1-20 挪威Helgeland桥实体板式主梁 图2-1-21法国Brotonne桥单索面箱形截面主梁 2-1-22美国Sunshine Skyway桥单索面箱形截面主梁图2-1-23 武汉长江二桥双箱形主梁 图2-1-24 美国P-K桥三角形双箱梁 图2-1-25 挪威Skarnsunddet桥主梁 图2-1-26 长沙湘江北大桥三室箱梁截面 斜拉桥主塔的截面型式有如下几种：索塔是表达斜拉桥个性和视觉效果的主要结构物，因而对于索塔的美学设计应予足够的重视。索塔设计必须适合于拉索的布置，传力应简单明确，在恒载作用下，索塔应尽可能处于轴心受压状态。单索面斜拉桥和双索面斜拉桥

57、索塔塔架的纵、横向布置形式如图2-1-27和2-1-28所示。索塔沿桥纵向的布置有独柱式、A字型、倒Y型等几种，单柱式主塔构造简单；A字型和倒Y型在顺桥向刚度大，有利于承受索塔两侧斜拉索的不平衡拉力；A字型还可减小主梁在该点处的负弯矩。索塔横桥方向的布置方式，可分为独柱型、双柱型、门型或H型、A型、宝石型或倒Y型等，如图2-1-28所示。索塔纵横向布置均呈独柱型的索塔，仅适用于单索面斜拉桥。当需要加强横桥向抗风刚度时，则可以配合采用图2-1-28g或h的型式。图2-1-28bd一般适用于双平面索的情况；图2-1-28e、f和i一般适用于双斜索面的斜拉桥上。图2-1-27 索塔的纵向布置形式图2

58、-1-28 索塔的横向布置形式三、平面设计大、中桥梁的线型，一般为直线，当桥面受到两岸地形限制时，允许修建曲线桥。也允许修建斜桥，其斜度一般不大于45，通航河流上不宜大于5(桥墩沿水流方向的轴线与通航水位的主流方向交角)。小桥涵的线型及其与公路的衔接，可按路线的要求布置。四、桥梁体系桥梁结构的体系包括梁、拱、刚架、吊桥与组合体系。(一)梁式体系梁式体系是以梁的抗弯能力来承受荷载的。梁分简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等。悬臂梁、固端梁和连续梁都是利用支点负弯矩(此负弯矩也称卸载弯矩)起减少跨中正弯矩的作用，使整片梁的内力分配更为合理。与简支梁相比，它以同等抗弯能力的构件截面就可建成更大跨径的桥梁。在20m以下可采用钢筋混凝土简支体系，超过20m一般采用预应力混凝土梁，预应力混凝土简支梁的最大跨径已达76m，连续梁的最大跨径已近200m。2、T型刚架连续刚构都是由梁和刚架相结合的体系。它们是由预应力混凝土结构采用悬臂施工法而发展起来的一种体系。结构的上部梁在墩上向两边平衡悬臂施工，首先形成一个T字形的悬臂结构，相邻两个T型悬臂在跨中可用剪力铰或挂梁联成一体，即称为带铰或带挂梁的T型刚构（目前已经很少采用）。如结构在跨中采用预应力筋和现浇混凝土段联成整体，即为连续刚构。带铰T构由于铰两端的混