1、第一章 畢業設計的目的、內容、要求和準備第一節 畢業設計的目的和意義 “根據教育部指示，畢業設計（論文）是高等工科院校本科培養計劃中最后一個重要的教學環節，目的是使學生在學完培養計劃所規定的基礎課、技術基礎課及各類必修和選修專業課程之后，通過畢業設計這一環節，較為集中和專一地培養學生綜合運用所學的基礎理論、基本知識和基本技能，分析和解決實際問題的能力。和以往的理論教學不同，畢業設計是要學生在教師的指導下，獨立地、系統地完成一個工程設計，以期能掌握一個工程設計的全過程，在鞏固已學課程的基礎上，學會考慮問題、分析問題和解決問題，并可以繼續學習到一些新的專業知識，有所創新。 顯然，畢業設計是培養學生

2、獨立工作的一種良好途徑和方法，它的實踐性和綜合性是其他教學環節所不能替代的。第二節 橋梁設計與建設程序一座橋梁的規劃設計所涉及的因素很多，特別是對于工程比較復雜的大、中橋梁，是一個綜合性的系統工程。設計合理與否，將直接影響到區域的政治、經濟、文化以及人民的生活。因此必須建立一套嚴格的管理體制和有序的工作程序。在我國，基本建設程序分為前期工作和正式設計兩個大步驟，它們的關系如圖1-2-1所示。現分別簡要介紹它們的主要內容及要求。圖1-2-1 設計階段與建設程序關系圖 一、“預可”階段“預可”階段著重研究建橋的必要性以及宏觀經濟上的合理性。在“預可”研究形成的“預工程可行性研究報告書”簡稱“預可報

3、告”中，應從經濟、政治、國防等方面，詳細闡明建橋理由和工程建設的必要性和重要性，同時初步探討技術上的可行性。對于區域性線路上的橋梁，應以建橋地點（渡口等）的車流量調查（計及國民經濟逐年增長）為立論依據。“預可”階段的主要工作目標是解決建設項目的上報立項問題，因而，在“預可報告”中，應編制幾個可能的橋型方案，并對工程造價、資金來源、投資回報等問題也應有初步估算和設想。設計方將“預可報告”交業主后，由業主據此編制“項目建議書”報主管上級審批。二、“工可”階段在“項目建議書”被審批確認后，著手“工可”階段的工作，在這一階段，著重研究和制定橋梁的技術標準，包括：設計荷載標準、橋面寬度、通航標準、設計車

4、速、橋面縱坡、橋面平、縱曲線半徑等，在這一階段，應與河道、航運、規劃等部門共同研究，以共同協商確定相關的技術標準。在“工可”階段，應提出多個橋型方案，并按交通部公路基本建設工程投資估算編制辦法估算造價，對資金來源和投資回報等問題應基本落實。三、初步設計初步設計應根據批復的可行性研究報告、測設合同和初測、初勘或定測、詳勘資料編制。初步設計的目的是確定設計方案，應通過多個橋型方案的比選，推薦最優方案，報上級審批。在編制各個橋型方案時，應提供平、縱、橫布置圖，標明主要尺寸，并估算工程數量和主要材料數量，提出施工方案的意見，編制設計概算，提供文字說明和圖表資料，初步設計經批復后，則成為施工準備、編制施

5、工圖設計文件和控制建設項目投資等的依據。 四、技術設計對于技術上復雜的特大橋、互通式立交、或新型橋梁結構，需進行下列技術設計。技術設計應根據初步設計批復意見、測設合同的要求，對重大、復雜的技術問題通過科學試驗、專題研究、加深勘探調查及分析比較，進一步完善批復的橋型方案的總體和細部各種技術問題以及施工方案，并修正工程概算。五、施工圖設計兩階段（或三階段）施工圖設計應根據初步設計（或技術設計）批復意見、測設合同，進一步對所審定的修建原則、設計方案、技術決定加以具體和深化，在此階段中，必須對橋梁各種構件進行詳細的結構計算，并且確保強度、穩定、剛度、裂縫、構造等各種技術指標滿足規范要求，繪制出施工詳圖

6、，提出文字說明及施工組織計劃，并編制施工圖預算。國內一般的（常規的）橋梁采用兩階段設計，即初步設計和施工圖設計，對于技術簡單、方案明確的小橋，也可采用一階段設計，即施工圖設計。第三節 畢業設計的內容和要求 根據教育部所批準的工科學校四年制本科生培養計劃，畢業設計安排在第八學期進行，共14周，據此，畢業設計要求主要完成三個方面的內容： (1) 方案比選。 (2) 結構設計。 (3) 施工方法設計。 畢業設計也就是從第二節中的第三項“初步設計”開始。一、方案比選方案比選是橋梁設計過程中的一個極其重要的內容。只有通過詳細的優選，才能產生出一個良好、完美的設計方案。 根據現代化橋梁設計的要求，一個橋梁

7、的方案比選，主要應考慮下列標準：適用、經濟、安全與美觀，其中以安全和經濟最為重要。隨著現代化交通事業的迅速發展，對橋梁功能的要求也日益提高，尤其是橋下的通航凈空要求，往往在方案比選中具有舉足輕重的地位。至于橋梁美觀，要視經濟與環境條件而定，在畢業設計階段，學生應當在教師的指導下，完成方案比選中的下述內容：(1) 確定橋孔孔徑。根據橋位附近的地形、水文等資料，確定可靠橋位，接著進行橋孔布設，確定橋長。 (2) 初擬橋梁圖式。擬定方案比選階段的橋梁圖式時，思路一定要寬廣，只要滿足必需的孔徑要求，可暫不管經濟、美觀與否，都可提出，以做到集思廣益，一般要求提出較好的57個方案以供比較。 比較方案可不拘

8、材料類型，也可同時考慮上、中、下承式各種橋型。總之，凡具有一定優點而有可能實現的體系，在初擬圖式時均可提出。 擬定方案時，通常先考慮主孔要求，再考慮邊孔和引橋，能用標準跨度時，宜優先考慮采用定型圖。(3) 方案評比和優選。初擬圖式（57個）完成后，經過初步分析，并征得指導教師同意，將其中競爭性明顯不大，或有嚴重缺點的體系逐步刪去。最后提出5個具有特色的體系作進一步分析評比，從中選出最佳的推薦方案。 各方案在評比時，應注意它們的評比條件應力求相同，例如：橋梁總長（兩橋臺側墻的端距）應接近，橋面與橋頭接線的標高應相同，沖刷線下的基礎埋深要相同。方案評比的主要內容是： 材料（造價）； 施工設備和能力

9、； 工期； 養護和維修運營； 抗震性能（若橋址位于地震區）； 修復； 航運和跨線條件； 美觀。(4) 繪制方案圖與編制說明書。方案比較階段的工作成果，歸結為繪制方案圖與編制說明書。 方案圖應繪制縱向立面圖、平面圖和橫向剖面圖。立面圖上應標明：橋梁總長度；橋跨結構的計算跨度；同一墩頂上相鄰支座的中距；墩臺頂帽寬度與墩臺斜度；各類水位諸如枯水位、高水位、通航水位與計算洪水位的標高；橋梁縱坡大小等主要數據以及橋墩臺的編號。 橫剖面則應標明車行道、人行道以及總寬度；主梁的間距，拱寬尺寸；墩臺基礎的橫向尺寸以及橫坡大小。平面圖上則要求自橋上俯視，標明橋的主要平面尺寸（欄桿、人行道與車道、墩臺中距等）。各

10、方案圖上還應列出方案的主要材料數量，并附注各項說明，諸如圖面比例、采用規范名稱、荷載等級等。 上述方案比選的工作都應整理成說明書，說明書內容應包括： 設計任務、編制方案的根據與原則； 橋梁孔徑計算； 方案評比的論證說明； 工程材料的估算和依據等； 說明書應言簡意賅，其中引用的文獻資料名稱以及冗繁的計算過程均應列入附錄備查。二、結構設計 結構設計是根據方案評比后的推薦方案進行設計計算，也可根據教學要求，由指導教師指定某一方案進行設計，這一階段的設計主要是訓練學生正確擬定構造設計，進行上下部結構的力學分析、構件的截面設計，配筋設計和連接計算，進行全橋的整體剛度與穩定性驗算。這階段工作的目的是要求學

11、生全面利用已經學到的基礎理論和專業知識，應用有關設計標注和規范，進行實橋的設計，最后要求繪出結構詳圖（相當于施工圖）。這一階段的工作特點是量大面廣，獨立性很強，學生除定期接受指導教師的輔導外，還應不斷查閱各種參考資料和文獻，全面地考慮設計、構造和施工等環節和問題。 本階段的設計計算完成后，要求學生繪制必需的結構詳圖數張，內容要求包括上部結構（橋梁主體）、下部結構（橋墩和橋臺）和各類基礎。 本部分的設計計算書，應在平時不斷整理編寫至繪圖結束同時完成。三、施工方法設計 這部分設計約占全部畢業設計時間的10，目的是培養學生正確了解設計和施工的關系，學會正確處理理論和實際、圖紙和現實問題的方法，因此，

12、該階段的工作是實踐性很強的環節，要求學生既能借鑒一些常用的成功的施工方法和經驗，又要具備一定的想象力，因此，有關這方面的知識，應當通過畢業前的實習環節來學習、積累。本階段的施工方法設計，僅限于施工方法和施工順序的宏觀考慮，其深度不要求做施工組織設計、施工進度表、場地布置等工作，對工程概預算也是要求一般地了解。 本階段的工作除考慮上下部結構的施工方法外，要求學生畫出主橋與一個橋墩的施工方法示意圖（連環圖），至于有關的施工階段驗算和考慮到的問題均應在計算說明書中加以說明。 在施工方法設計中，主要考慮的問題有：(1) 施工方法應根據實際可能，盡量采用先進的施工方法和技術設備并以自制設備作為二手準備。

13、(2) 施工速度應盡可能地快，故應優先考慮預制裝配方案，以及上下部結構同時施工的方案。(3) 根據施工期限，應科學安排枯水期，汛期、流冰期的施工順序，盡力加快橋梁墩臺的施工，最好在洪水期到來之前，結束墩臺的施工。 (4) 避免溫凝土的冬季施工，以節省造價。(5) 施工機具設備的選擇，不宜名目繁多，而以一機多用為宜。(6) 基礎工程的施工，應綜合考慮橋址處的地質、水深、流速等條件分別選用擴大基礎、樁基礎和沉并基礎等型式。(7) 上部結構的施工因材料和體系的不同可有：就地澆筑鋼筋混凝土橋、預制裝配式鋼筋混凝土橋、各類預應力混凝土橋，其中包括：就地澆筑、懸臂拼裝、懸臂澆筑、頂推施工、轉體施工等。因此

14、，必須采用不同的施工方法和機具設備。當上下部結構的施工方法考慮成熟后，即按施工流程的先后，分階段畫出示意圖，連環圖，圖上須加注簡要說明。 在做完上述三個內容的設計之后，須對全部設計計算說明書做全盤的系統整理，做到有目錄、有正文和附錄。所有頁次與圖號都應編碼，說明書一般往制在10萬字左右，最后須裝訂成冊后交指導教師審閱，準備答辯。四、畢業設計答辯畢業設計的答辯，每個學生必須參加，答辯方式通常采用個人單獨答辯的形式進行。 學生在答辯前應寫出書面提綱，內容涉及課題的任務、目的意義、設計的基本內容、主要方法、結果評價等。 答辯須經答辯小組的質詢，并以口頭形式介紹和回答各類問題，答辯小組最終將根據學生的

15、設計質量、理解水平、獨立工作能力等全面情況評定成績。第四節 畢業設計的準備 畢業設計開始前，指導教師將根據培養目標的要求，依照教學大綱的規定，進行選題，然后布置到每位學生。選題的原則，除力求有利于鞏固、深化和擴大學生所學的知識、有利于學生得到全面的訓練和培養學生的獨立工作能力外，還應盡可能結合生產科研實際，以調動學生的主動性、積極性，增強學生的責任感，激發他們的創新精神。 在選題同時，指導教師將準備好必要的設計資料，并以畢業設計任務書的形式發到每位學生，作為畢業設計的前期準備，學生拿到畢業設計任務書之后，不要急于動手設計，而是應當準確地、全面地理解任務書及所附的設計資料的內容、含義、作用，然后

16、對畢業設計的全過程作出規劃，以便能有計劃地，有條不紊地做好每一步的工作。以下就學生應當做好的幾件準備工作分述如下。一、如何理解畢業設計任務書的要求、內涵 一個完整的畢業設計任務書應包有下列內容： (1) 設計題目全稱。 (2) 設計標準。設計標準應涉及荷載及荷載等級、所依據的設計規范、設計準則、指南等。 (3) 橋梁設計凈空及縱坡規定。橋梁凈空系指橋上凈空和橋下凈空，橋上凈空系指車道數、道路等級、車道寬、人行道寬度等規定。 橋下凈空系指通航河流航道等級，立交橋橋下凈空要求，對于跨越鐵路或交通干道橋梁，尤要引起重視，不能大意和馬虎。 (4) 橋址處河床斷面圖。河床斷面圖應標有河流的一些重要指標，

17、例如：最高洪水位、設計通航水位、最低水位和流速等數據。北方嚴寒地區尚須提供流冰及流冰水位。 水位的指標極為重要，它直接影響到橋面的標高、接坡長度及工程進度和造價。 (5) 橋位處的水文氣象資料。氣象資料包括常年平均溫度及時間分布、最高及最低氣溫，風力，風速，雨量及分布。 (6) 橋位（包括橋頭引道）平面圖。大中型橋梁在進行初步設計時，應該掌握經過實地測繪和調查取得的橋位地形、地物、洪水泛濫、河道主河槽和河床位置等資料，以及繪成的地形平面圖，比例為1：5001：5000，測繪范圍應根據橋梁工程規模、重要性和河道情況確定。若橋址處有不良工程地質現象，如滑坡、崩坍和泥石流等以及河道彎曲、主支流匯合、

18、河岔、河心灘和活動沙洲等，均應在圖上示出。(7) 橋位工程地質勘測報告及橋位地質縱剖面圖，這是對橋位地質構造進行工程評價的主要資料，它包括河谷的地質構造、橋位及附近地層的巖性，如地質年代、成因、分布規律及其工程性質（形狀、構造、結構、巖層完整及破碎程度，風化程度等），以及覆蓋層厚度和土層變化關系等資料，報告中應說明建橋地點一定范圍內各種不良工程地質現象或特殊地貌如溶洞、沖溝、陡崖等的成因、分布范圍、發展規律及其對工程的影響等。 在進行施工詳圖及施工設計時，應該掌握地基土層的類別及物理力學性質，它是在工程地質勘測時通過調查、鉆（挖）孔取得各層地基土足夠數量的原狀土（巖）樣，用室內或原位試驗方法得

19、到各層土的物理力學指標，如，粒徑級配，塑性指數、液性指數、天然合水量、重度、孔隙比、抗剪強度指標、壓縮特性、滲透性指標及必要的荷載試驗、巖石抗壓強度試驗等的結果，并應將這些結果編制成表，繪制成橋位處土（巖）柱狀剖面圖加以說明。 如地基內遇到濕陷性黃土、多年凍土、軟粘土、含大量有機質土或熱堿土、膨脹土時，還應有專門的試驗資料，如濕陷性指標、凍土濕度、可溶和有機質含量等。 (8) 設計主要內容和時間安排。上述幾個方面的內容，都應在開始設計時，仔細閱讀逐個領會。例如：橋梁凈空一段，應當連同水位和兩端接線的標高統一考慮，它是涉及結構體系和材料，諸如上、中、下承式三種類型或者所擬用的材料混凝土或鋼材的重

20、要指標。一般來講，當凈空富裕，接坡又不大的情況下，則以采用上承式的結構體系為優，并最好采用混凝土材料，這樣可以節省造價：若凈空緊張，坡度又不允許時，則應以中承式或下承式結構跨越，并有可能采用鋼結構，以進一步降低建筑高度，這在城市立交設計中較為多見。 又如通航河流中，河水流速也是一個極重要的指標，因為這是影響到方案設計中橋梁墩臺位置和基礎類型和施工方法的重要依據，通常情況下，若考慮做擴大基礎防水，當水深為，流速，土壤滲水率達時，才可考慮用草袋圍堰，否則，應選用鋼板樁甚至雙層鋼板樁圍堰，以妥善地防水。二、如何閱讀和應用河床斷面圖河床斷面圖應當具有河流的水文情況、河道性質、河槽各部分的形態、各種水文

21、特征、通航河流的等級和通航水位以及有關的水利設施對新建橋梁的影響等資料，同學在閱讀這些資料時，應注意如下幾點。（一）河槽的形態 河槽的形態是指河床及兩岸的沖刷和淤積狀態，主河槽的位置，河槽是否變遷、穩定，河道是否彎曲等形態，這樣用以確定橋址處是否穩定、可靠、自然，河床及兩岸的路堤標高也應有所說明。（二）河道的各種水文特征 河道的水文特征是各種特征水位（設計洪水位和低水位）、流速和流量，在通航河流上，還必須有通航水位的標高。由于跨河橋梁的橋道標高必須保證橋下的排洪和通航的需要，在橋梁的總體設計中必須依據設計洪水位、橋下通航或凈空的需要，結合橋型、跨徑等確定合理的橋道標高。 根據規定，橋道標高應滿

22、足： (1) 為了保證橋下流水凈空，對于梁式橋一般應高出設計洪水位（包括壅水和浪高）不少于50cm，高出最高流冰水位75cm；支座底面應高出設計洪水位不小于25cm，高出最高流冰水位不小于50cm。(2) 對于無鉸拱橋，拱腳允許被設計洪水位淹沒，但淹沒深度一般不超過拱圈矢高的2/3。并且在任何情況下，拱頂底面應高出設計洪水位1.0m。拱腳的起拱線應高出最高流冰水位不小于0.25m。 當在河流中有形成流冰阻塞的危險或有漂流物通過時，橋下凈空應按當地具體情況確定。對于有淤積的河床，橋下凈空應適當加高。 (3) 在通航及通行木筏的河流上，必須設置保證橋下安全通航的通航孔。在此情況下，橋跨結構下緣的標

23、高，應高出自設計通航水位算起的通航凈空高度，所謂通航凈空，就是在橋孔中垂直于流水方向所規定的空間界限，任何結構物件或航運設施均不得伸人其內。(4) 設計跨越線路（鐵路或公路）的立體交叉時，橋跨結構底緣的標高應高出規定的車輛凈空高度，對于公路所需的凈空尺寸和鐵路的凈空尺寸，應遵照公路橋涵設計和鐵路橋涵設計規范的規定。 三、怎樣閱讀和應用橋位工程地質資料 學生在接到畢業設計任務書的同時，會拿到一份橋址的河床斷面圖和河床處鉆探的工程地質報告及地質剖面柱狀圖。 橋址工程地質勘察是橋梁設計工作的前期工序。 在工程地質勘察階段，業主按照合同要求專業勘察單位查明橋址范圍內的工程地質條件，并作出評價。這為橋梁

24、工程的基礎設計、地基處理及不良地質現象的防治，提供數據和具體建議。 工程地質勘察報告是橋梁設計的重要依據。（一）工程地質勘察報告的主要內容工程地質勘察報告一般有文字說明和圖紙兩個部分。 1、文字部分 在書面說明中，報告應對擬建橋位處的地形地貌，地質構造、地層特征、不良地質現象、地下水位、水質、凍結深度以及所在地區的地震烈度等，一般都有交待。各個地層巖土的物理力學性質、通常有室內和野外的試驗結果說明。在說明書中，對地基土承載力標準值、壓縮模量、樁端土的承載力標準值、樁周土的摩擦力標準值都會提出明確的數據。 此外，說明書中還將對橋址場地土的穩定性，采用天然地基或是樁基、地下水對混凝土的侵蝕性等都有

25、相應的評價。 以上數據都是在考慮橋墩臺基礎形式和施工方法的重要依據，在閱讀這些材料時要和有關的設計規范作對照，看看有無遣漏？是否一致？必要時再向指導教師詢問、補充或更正。2、圖紙部分 一份完整的工程地質報告，通常應附有下列圖紙： (1) 勘探點（鉆孔位置）平面布置圖。學生所拿到的鉆孔布置圖，一般是初步設計階段所用，因此勘探點相距較遠，僅供考慮方案時所用。鉆孔勘察點平面圖上應標有：鉆孔編號、坐標、孔口標高以及地質剖面圖的連線，說明勘察孔用途的圖例等。(2) 井孔地質柱狀圖：每一張柱狀圖都表明一個勘探點（鉆孔）所穿過的地層情況，各土層巖上的名稱、地質年代、層底深度、取樣位置及地下水位等。(3) 工

26、程地質剖面圖。柱狀圖只說明一個點（鉆孔）的情況，將相鄰點的地層連接起來，就可以大致表示出點與點之間的地層特征，從而推論整個場地的情況。如果在施工圖階段，則還可能提供原位靜荷試驗和試樁的測試報告。（二）怎樣正確閱讀和應用工程地質勘察報告一張（份）工程地質勘察報告有許多數據和指標，根據JTJ024-85公路橋涵地基及基礎設計規范以下簡稱公路橋規的規定，分別對橋涵地基土的工程性質和土的物理力學特征作出定義和解釋。1、地基土的基本分類在我國，地基土分為巖石、碎石土、砂土、粉土、一般粘性土、紅粘土、軟土、黃土和人工填土。按粒徑分，碎石土可分為塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫；砂土可分為礫砂、粗砂、中砂、細砂

27、和粉砂；按塑性指數，可分為粘性土、粉土；按成分，人工填土又可分為素填土、雜填上和沖填土。 2、土的基本物理力學性質 其中最主要的是： (1) 土的含水量（）、飽和度（）和濕度。 (2) 土的重度（、）。 (3) 土的孔隙率（）、孔隙比（）和密實度。 (4) 粘性土的塑性和稠度。 (5) 粘性土按其軟硬程度又可劃分為堅硬、可塑等狀態，劃分粘性土軟硬程度的指標是液性指數（）。 (6) 地基土的承載力。以往確定地基承載力，一般按承載力表確定，極少進行必要的力學性能試驗。規范要求勘察報告中提供持力層地基承載力，原則上應以荷載試驗和公式計算為主，必要時結合旁壓試驗，觸探試驗等確定。地基承載力必須滿足變形

28、和強度兩方面的要求。報告中通常只提供地基承載力的標準值。(7) 橋涵地基土的工程性質。 (8) 橋涵地基土的物理力學特征。 橋涵地基土的力學特征按土壤類型分有：孔隙比、天然含水量（）、塑限含水量（）、重度（）、計算粘聚力（）、計算內摩擦角（）。 3、工程地質報告的應用 (1) 工程地質剖面圖可以使設計者對橋位附近的地質和地因構造有較直現的了解，包括土壤的分層標高、物理力學性能、地下水位等，并可發現不良的地質現象，如滑坡、斷層、溶洞、裂隙等。 (2) 根據工程地質報告的數據，按照公路橋規可以確定地基承載力設計值，以用來驗算基底持力層和下臥層，確定基底的形狀和面積，驗算基礎強度和計算配筋。 (3)

29、 壓縮系數和壓縮模量可以制定土的壓縮性質，用以計算基礎的最終沉降量、相對沉降量和整體傾斜。 (4) 報告的剪切試驗結果可以確定土的抗剪強度，評價地基的穩定性；粘聚力和內摩擦角用以計算橋臺和擋土墻的土壓力。 (5) 試驗資料所提供的樁尖阻力和側向摩擦力則用以估算單樁承載力，設計樁基礎。 總之，仔細閱讀工程地質勘察報告，可以了解橋址處的地層地貌，正確選擇持力層，了解下臥層尤其是軟弱下臥層的情況，以正確確定基礎的埋置深度，決定基礎造型和橋梁墩臺的位置，甚至影響到橋梁的布孔和上部結構體系的選定。因此，它是做好畢業設計的前提，應予以足夠的重視。第二章 畢業設計的實施第一節 橋梁結構的總體布置和初步方案擬

30、定一、縱斷面設計橋梁縱斷面設計包括確定橋梁的總跨徑、橋梁的分孔、橋道的標高、橋上和橋頭引道的縱坡以及基礎的埋置深度等。(一) 橋梁總跨徑的擬定橋梁總跨徑的擬定主要根據泄洪的要求。其基本原則是：應使橋梁在整個使用年限內，保證設計洪水能順利宣泄；河流中可能出現的流冰和船只排筏等能順利通過；避免因過分壓縮河床引起河道和河岸的不利變遷；避免因橋前壅水而淹沒農田、房屋、村鎮和其它公共設施等。對于橋梁結構本身來說，不能因總跨徑縮短而引起的河床過度沖刷對淺埋基礎帶來不利的影響。在公路工程技術標準JTJ01-88表6.0.3中規定了不同等級公路的設計洪水頻率，如高速公路、一級公路上的大、中、小橋和涵洞的設計洪

31、水頻率均規定為1100；二級公路上的大、中橋也規定為1100，小橋和涵洞為150；三級公路上的大、中橋規定為150；四級公路的小橋規定為1/25等。在橋位附近的水文站可以調查得到相應這些設計頻率的流量和水位，然后在已知橋位的河床斷面上可求出橋下順利宣泄設計洪水所需的最小過水面積，從而確定橋臺的臺口位置，在有的情況下可將橋臺位置適當往河心方向推，以縮短橋長，節省造價，如寬灘河流、深基礎橋梁等。應該注意的是，應避免總跨徑的縮短會導致上述不利因素。(二) 橋梁的分孔在求得總跨徑后，還需進一步進行分孔布置，即確定是一跨還是多跨過河（路線），如果是多跨布置，即是確定橋墩的位置。對于跨河橋梁，分孔的主要依

32、據是通航要求，地形和地質條件、水文狀況、技術經濟條件和美觀的要求。橋梁的分孔和造價有很大的關系，跨徑和孔數不同時，上部結構和墩臺的總造價是不同的，跨徑越大，孔數越少，上部結構的造價就越大，而墩臺的造價就越小。反之，墩臺的造價可能較上部結構的大。另外，當遇到水深較深或河床地質不良等的河流，其基礎的設計和施工均較復雜，造價就高，跨徑宜選得大一些；反之，對于寬淺河床，水深不大（如北方的季節性河流），而且河床地質較均勻的河流，橋墩和基礎的造價就低，跨徑就可以選得小一些。一般認為最經濟的造價就是要使上部結構和下部結構的總造價最低。總的要求是：（1）對于通航河流，則首先應滿足通航要求。將通航孔布置在主航道

33、位置，其余的橋孔跨徑則選用經濟跨徑，但對于變遷性河流，考慮航道可能發生變化，則需多設幾個通航孔。（2） 對于平原區寬闊河流上的橋梁，通常在主河槽部分按需要布置較大的通航孔，而在兩側淺灘部分按經濟跨徑進行分孔。（3） 對于在山區深谷上、水深流急的江河上，或需在水庫上修橋時，為了減少中間橋墩，應加大跨徑。如果條件允許的話，甚至可以采用特大跨徑的單孔跨越。（4） 對于采用連續體系的多孔橋梁，應從結構的受力特性考慮，使邊孔與中孔的跨中彎矩接近相等，合理地確定相鄰跨之間的比例。（5） 對于河流中存在不利的地質段，例如巖石破碎帶、裂隙、溶洞等，在布孔時，為了使橋基避開這些區段可以適當加大跨徑。 （6）跨徑

34、的選擇還與施工能力有關，有時選用較大的跨徑雖然在技術和經濟上是合理的，但由于缺乏足夠的施工技術能力和機械設備，也不得不放棄而改用較小跨徑。 橋梁分孔是個非常復雜的問題，各種各樣的條件和要求往往互相發生矛盾。例如：跨徑100m以下的公路橋，為了盡可能符合標準跨徑，不得不放棄采用按經濟要求確定的孔徑；從備戰要求出發，等跨布置是最佳選擇，以便搶修和互換；但有時因工期很緊，為減少水下工程，需要減少橋墩加大跨徑。（三）橋面標高的確定橋面標高或在路線縱斷面設計中己定，或根據設計洪水位，橋下通航需要的凈空來確定。對于非通航河流，梁底一般應高出設計洪水位（包括壅水和浪高）不小于0.5m，高出最高流冰水位0.7

35、5m；支座底面高出設計洪水位不小于0.25m，高出最高流冰水位0.5m。對于無鉸拱橋，拱腳允許被設計洪水位淹沒，但一般不超過拱圈矢高的2/3，拱頂底面至設計洪水位的凈高不小于1.0m。對于有漂流物和流冰阻塞以及易淤積的河床，橋下凈空應分別情況適當加高。 在通航及通行木筏的河流上，橋跨結構之下，自設計通航水位算起，應能滿足通航凈空的要求。 當允許建筑高度富裕時，可考慮上、中、下承式的各種橋型；如建筑高度限制很嚴；多半要采用下承式或超靜定體系。具體來講，有以下幾個方面應注意：圖2-1-1 梁式橋縱斷面規劃圖圖2-1-2 拱橋橋下凈空圖（1）流水凈空要求 按設計水位計算橋面最低高程時（如圖2-1-1

36、、2-1-2），應按下式計算： （2-1-1）式中：橋面最低高程（m）； 設計水位（m）；考慮壅水、浪高、波浪壅高、河彎超高、水拱、局部股流壅高（水拱與局部股流壅高只取其大者）、床面淤高、漂浮物高度等諸因素的總和（m）；橋向凈空安全值（m），應符合表2-1-1的規定；橋梁上部構造建筑高度(m)，應包括橋面鋪裝高度。河流橋下凈空安全值表2-1-1橋梁部位按設計水位計算的橋下凈空安全值（m）按最高流冰水位計算的橋下凈空安全值（m）梁底0.500.75支座墊石頂面0.250.5拱腳按注（1）要求辦理0.25注：（1）無鉸拱的拱腳，可被洪水淹沒，淹沒高度不宜超過拱圈高的2/3；拱頂底面至設計水位的凈高

37、不應小于1m。（2）山區河流水位變化大，橋下凈空安全值可適當加大。 按設計最高流冰水位計算橋面最低高程時，應按下式計算： （2-1-2）式中： 設計最高流冰水位（m），應考慮床面淤高。 其余符號同前。 橋面設計高程不應低于上述兩式的計算值。（2）通航凈空要求為了保證橋下安全通航，通航孔橋跨結構下緣的標高應高出自設計通航水位算起的凈空高度。我國對于內河通航凈空的尺寸規定為表2-1-2。此外還頒布了通航海輪橋梁通航標準（JTJ 311-97），適用于沿海及海灣及區域內通航海輪航道的橋梁。水上過河建筑物通航凈空尺寸表2-1-2航道等級天然及渠化河流（m）限制性航道（m）凈高H凈寬B上底寬b側高h凈高

38、H凈寬B上底寬b側高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） 在平原河網地區建橋遇特殊困難時，可按具體條件研究確定。（2） 橋墩（或墩柱）側如有顯著的紊流，則通航孔橋墩（或墩柱）間的凈寬值應為本表的通航凈寬加兩側紊流區的寬度。（3） 當不得已將水上過河建筑物建在航行條件較差或彎曲的河段上，其凈寬應在表列數值基礎上，根據船舶航行安全的需要適當放寬。 圖2-1-3 表2-1-2中符號示意圖（3）跨線橋橋下的

40、交通要求在設計跨線路（鐵道或公路）的立體交叉時，橋跨結構底緣的標高應高出規定的車輛凈空高度。對于公路所需的凈空限界，見橋梁橫斷面設計部分，鐵路的凈空限界可查閱鐵路橋涵設計規范。綜上所述，全橋位于河中各跨的橋道標高均應首先滿足流水凈空的要求；對于通航或橋下通車的橋孔還應滿足通航凈空或建筑凈空限界的要求；另外，還應考慮橋的兩端能夠與公路或城市道路順利銜接等。因此，全橋各跨的橋道標高是不相同的，必須綜合考慮和規劃，一般將橋梁的縱斷面設計成具有單向或雙向坡度的橋梁，既利于交通，美觀效果好，又便于橋面排水（對于不太長的小橋，可以做成平坡橋）。（四）基礎底面標高的確定基礎底面標高主要取決于地基的地質條件和

41、河流的沖刷深度。 1、地基的地質條件(1) 巖石地基當覆蓋土層較薄（包括風化層）時，通常將基礎直接修建在清除風化層后的巖面上；當風化層很厚時，埋深應按風化層的風化程度、沖刷程度及相應的允許承載力來確定，當巖層表面斜傾時，應避免將同一基礎的一部分置于巖層，另一部分置于非巖層上，以防止結構物由于不均勻沉降而傾斜或破裂。對于大橋的基礎，當沖刷較嚴重時，除應清除風化層外，尚應視基巖強度將基礎嵌入一定深度或采用其他錨固措施，使基礎與基巖連成整體。(2) 非巖石地基對均質土層，基礎埋深可按荷載大小和地基土的承載力來確定，當多層土交錯時，為避免不均勻沉降，各基礎應放在相同的持力層上。2、河流沖刷深度 (1)

42、 小橋涵基礎。無沖刷時，基礎埋深應在地面或河床線以下（巖石地基除外）至少1m；有沖刷時埋深應在局部沖刷線以下不少于1.0m；如河床上有鋪砌層時，埋深宜在鋪砌層頂面以下至少1.0m。 (2) 大、中橋基礎。有沖刷時，其埋深應按公路橋涵地基與基礎設計規范中表3.1.1選用。 3、凍結深度橋涵墩臺明挖基礎和沉井基礎的基底埋深應符合以下規定：(1) 凍脹土。上部結構為超靜定時，均應將基底埋入凍結線以下不小于0.25m。(2) 季節性凍脹土。基底的最小埋深可按下式確定： （2-1-3）式中各符號的意義及取值方法可查閱公路橋涵地基與基礎設計規范第三章。對于樁基礎，其樁尖標高則應根據設計樁長和所選持力層而定

43、。（五）橋面縱坡的確定橋面設置縱坡首先有利確排水，同時，在平原地區，還可以在滿足橋下通航凈空要求的前提下降低墩臺標高，減少橋頭引道土方量，從而節省工程費用。橋面的縱坡，一般都做成雙向縱坡，在橋中心設置豎曲線，縱坡一般不超過3為宜。橋梁當受到兩岸地形限制時，允許修建坡橋，但大、中橋和城市橋梁橋面縱坡不宜大于4，位于市鎮混合交通繁忙處橋面縱坡不得大于3。二、橫斷面設計橫截面設計主要包括橋面布置和上部承重結構（如梁式橋中主梁，拱橋中的主拱圈）的橫截面設計。 (一) 橋面布置橋面部分通常包括橋面鋪裝、防水和排水設施、伸縮裝置、人行道（或安全帶）、緣石、欄桿和燈柱等構造（如圖2-1-4所示）。橋面部分雖

44、然不是主要承重結構，但它對橋梁功能的正常發揮，對主要構件的保護，對車輛行人的安全以及橋梁的美觀等都十分重要。因此，應對橋面構造的設計和施工給予足夠的重視。圖2-1-1 橋面布置示意圖橋面寬度決定于行車和行人的交通需要。我國交通部頒布的公路工程技術標準（JTJ 001-97）中，規定了各級公路橋面凈空限界，如圖2-1-5所示，在建筑限界內，不得有任何部件侵入。圖中所代表的行車道寬度、中間帶寬度和路緣帶寬度，可以分別從表2-1-3，表2-1-4和表2-1-5中選取。圖2-1-5 建筑限界（尺寸單位：m）注：當橋梁設置的人行道寬度大于側向寬度時，建筑限界應包括所增加的寬度；人行道、自行車道與行車道分

45、開設置時，其凈高一般為2.5m。圖中：W行車道寬度；C當計算行車速度等于或大于100km/h時為0.5m，小于100km/h時為0.25m；S1行車道左側路緣帶寬度，一般規定見表2-1-4；S2行車道右側路緣帶寬度，一般規定見表2-1-5；M1，M2中間帶及中央分隔帶寬度，一般規定見表2-1-4；E建筑限界頂角寬度，L1m時，E=L；L>1m時，E=1m；H凈高，一條公路應采用一個凈高，高速公路和一級、二級公路為5.0m，三級、四級公路為4.5m；L1左側硬路肩寬度，一般規定見表2-1-5；L2右側硬路肩或應急停車帶寬度，一般規定見表2-1-5；L側向寬度、高速公路、一級公路的側向寬度為

46、硬路肩寬度（L1或L2），其它各級公路的側面寬度為路肩寬度減去0.25m。各級公路行車道寬度表2-1-3公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路計算行車速度(km/h)120100806010060804060304020車道數8644444422221或2行車道寬度(m)2×15.02×11.252×7.52×7.52×7.52×7.02×7.52×7.09.07.07.06.03.5或6.0中間帶寬度表2-1-4公 路 等 級高速公路一級公路計算行車速度(km/h)120100806010060中央分隔

47、帶速度(m)一般值3.002.001.501.502.001.50低限值2.001.501.50左側路緣帶寬度(m)一般值0.750.750.500.500.500.50低限值0.500.500.250.250.250.25中間帶寬度(m)一般值4.503.502.502.503.002.50低限值3.002.502.002.002.002.00 各級公路路肩寬度表2-1-5公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路計算行車速度(km/h)120100806010060804060304020硬路肩寬度(m)一般值3.25或3.503.002.752.503.002.50低限值3.002

48、.752.501.502.751.50土路肩寬度(m)一般值0.750.750.750.500.750.501.500.750.750.750.50或1.50低限值0.50應急停車帶寬度(包括硬路肩在內)3.503.50注：應右側硬路肩的寬度小于2.50m時，應設應急停車帶，有效長度不小于30m，間距不宜大于500m。橋面布置應根據道路的等級、橋梁的寬度、行車要求等條件確定，主要有以下幾種：（1）雙向車道布置，即行車道的上下行交通布置在同一橋面上，它們之間用畫線分隔。由于在橋梁上同時存在上下行機動車和非機動車，車輛只能中速或低速行駛，對交通量較大的道路，橋梁往往會造成交通滯流狀態。（2）分車道

49、布置，即橋面上設置分隔帶(見圖2-1-6a)或分離式主梁布置（見圖2-1-6b），使上下行交通分隔，甚至機動車道與非機動車道分隔、行車道與人行道分隔設置。這種布置方式可提高行車速度，便于交通管理。（3）雙層橋面布置，即橋梁結構在空間上提供兩個不在同一平面上的橋面構造，如圖2-1-7所示。雙層橋面布置可以使不同的交通嚴格分道行駛，提高了車輛和行人的通行能力，便于交通管理。同時，在滿足同樣交通要求時，可以充分利用橋梁凈空， 減小橋梁寬度，縮短引橋長度，達到較好的經濟效益。 圖2-1-6分車道的橋面布置 圖2-1-7 雙層橋面布置 （二）橫截面設計1、設計原則 橋跨結構橫截面采用什么形式主要與結構體

50、系、跨長、荷載等級、施工方法等因素有關。在某些特定條件下，如城市橋梁，還要滿足美觀要求。(1) 結構體系不同的體系，其受力特點也各不相同。梁式橋如梁式橋的主梁是以它的抗彎能力承受荷載的，同時也要保證它的抗剪（或主拉應力）。因此對梁式橋截面的基本要求是用最經濟的面積提供最大的抗彎慣矩；即用最小的自重提供最大的承載能力。對于簡支體系，它只產生單向正彎矩，在鋼筋混凝土和預應力混凝土簡支梁中，受拉區主要是鋼筋和預應力筋起作用，因此混凝土面積可以減小到只需符合規范的構造要求，對鋼筋和預應力筋能起保護作用即可，但受壓區應保證有足夠的承壓面積，所以簡支體系一般跨徑在30m以上的大多做成T梁，30m以下的為施

51、工方便，大多采用板式截面，先張法空心板用得就很多。10m左右的小橋可采用整體澆筑的鋼筋混凝土實體板式截面。在連續體系和懸臂體系中，由于有正負彎矩區，因此選擇截面時要考慮這一因素。跨度不大的鋼筋混凝土連續或懸臂梁橋，如采用T型截面，則應對支點附近截面的腹板加寬，或局部增加底板，以提高截面抗壓和抗剪能力。當跨徑超過5060m時，可做成預應力橋，截面可采用箱形。這樣不僅保證了正負彎矩區的受力，也保證了施工階段的強度和穩定性。拱橋拱橋的主拱圈是以受壓為主的壓彎構件，其截面不僅要能夠提供抗彎慣矩，而且應提供足夠的承壓面積。除采用滿堂支架施工的拱橋外，在體系轉換的各施工階段截面要承受較大彎矩，這些彎矩對拱

52、圈截面的設計往往起控制作用。但一旦拱圈合攏，推力起作用后，截面上會產生強大的軸力，對改善截面的受力是很有利的。 (2)跨長因素跨度小的橋梁(520m)，其截面設計主要考慮要形狀簡單，施工方便，因此板式截面用得較多。但隨著跨長的增大，自重內力所占的比重迅速加大，因此希望截面的尺寸盡量小，材料盡量采用輕質高強。但跨長越大要求截面的抗力也越大，這是一對矛盾。中等跨度的橋梁(2040m)，采用肋式截面的較多，如T型，I型，型等，大跨度橋梁一般都采用箱形截面。近年來，在中等跨度以上的拱橋設計中采用鋼管混凝土截面的也不少，其截面形狀有圓形的，橢圓形的，啞鈴形的，還有把鋼管做成勁性骨架，外包混凝土的等。由于

53、鋼管混凝土施工方便，受力合理，因此得到迅速推廣。(3)施工因素橋梁的施工方法很多，有整體安裝、支架施工、纜索吊裝、頂推法、勁性骨架施工、懸臂施工等。不同的施工方法，截面的受力也不同，因此設計的要求也不相同。如整體安裝和支架施工，沒有復雜的體系轉換，基本上是一次落架的受力狀態，而且采用這些施工方法的橋梁，一般跨度不大，因此大多采用經濟，施工方便的板式截面。但也有的情況，如城市橋梁，往往對美觀和結構的多樣化有較高的要求，有時也采用箱形截面。中等跨度以上的梁式橋絕大多數設計成連續體系或懸臂體系，采用懸臂施工方法。為保證施工中的強度和穩定性，橫截面基本采用箱梁。在頂推施工中，每個截面都要經受正負彎矩的作用，箱形截面也是它的首選方案。在拱橋施工中，無支架和少支架施工方法采用較多,首先要將拱