橋梁工程概論之橋梁設計

一、橋梁縱斷面設計
橋梁縱斷面設計包括確定橋梁的總跨徑、橋梁的分孔、橋梁的標高、橋上和橋頭引道的縱坡以及基礎的埋置深度等。

（一）橋梁總跨徑的確定
橋梁的總跨徑一般根據水文計算確定，必須保證橋下有足夠的排洪面積，使河床不致遭受過大的沖刷。在安全前提下，設計者應適當縮短橋梁的總長度，以節約總投資。由此可見，橋梁的總跨徑應根據具體情況經過全面分析后加以確定。

（二）橋梁的分孔
根據通航要求、地理和地質情況，水文情況以及技術經濟和美觀的條件加以確定。但有時各矛盾互相沖突，使其成為設計中最基本、最復雜的問題。
跨徑越大、孔數越少，上部結構的造價就很高，墩臺的造價就減少；反之，則上部結構的造價降低，而墩臺的造價將提高。最經濟的分孔方式就是使上、下部結構的總造價趨于最低。

（三）橋道標高的確定
對于跨河橋梁，橋道的標高應保證橋下排洪和通航的需要；對于跨線橋，則應確保橋下安全行車。因此必須根據設計洪水位、橋下通航（或通車）凈空等需要，結合橋型、跨徑等一起考慮，以確定合理的橋道標高。

二、橋梁橫斷面設計

橋梁橫斷面的設計取決于橋上交通需求，主要內容是決定橋面的寬度和橋跨結構橫截面的布置。橋面寬度決定于行車和行人的交通需要。各級公路的橋面行車道凈寬標準的一般規定見((公路工程技術標準))第6.0.4條。橋上人行道和自行車道的設置，應根據實際需要而定。人行道的寬度0.75m或1m，一條自行車道的寬度為一米，當單獨設置自行車道時，一般不應少于兩條自行車道的寬度。
下圖所示為對于相同橋面凈寬的上承式橋和下承式橋的橫截面布置。由于結構布置上的需要，下承式橋承重結構的寬度B要比上承式橋的大，而其建筑高度h卻比上承式橋的為小。

一、適用

即要有足夠的承載能力，能保證行車的暢通、舒適和安全；既滿足當前的需要，又考慮今后的發展；既滿足交通運輸本身的需要也要考慮到支援農業，滿足農田排灌的需要；通航河流上的橋梁，應滿足航運的要求；靠近城市、村鎮、鐵路及水利設施的橋梁還應結合各有關方面的要求，考慮綜合利用。橋梁還應考慮在戰時適應國防的要求。在特定地區，橋梁還應滿足特定條件下的特殊要求（如地震等）。

二、安全

即橋梁的設計應滿足施工和使用階段的安全要求。

三、經濟

橋梁設計必須經過技術經濟比較，使橋梁在建造時消耗最少量的材料、工具和勞動力，在使用期間養護維修費用最省，并且經久耐用。另一方面，橋梁設計還應滿足快速施工的要求，縮短工期不僅能降低施工費用，而且提早通車，在運輸上帶來很大的經濟效益。因此結構形式要便于施工和制造，能夠采用先進的施工技術和施工機械，以便于加快施工速度，保證工程質量和施工安全。

永久荷載（恒載）是指結構在設計使用期內其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計的荷載。
作用在橋梁上部結構的恒載，主要是結構物的重力及附屬設備等外加重力；作用在墩臺的恒載，主要是上部結構的恒載支座作用力、墩臺本身重力、土壓力及其引起的土側壓力或水浮力（水中墩臺）。
預應力在結構使用極限狀態設計時應作為永久荷載計算其效應，在承載能力極限狀態設計時，作為結構抗力的一部分，而非永久荷載。

二、可變荷載
可變荷載是指結構在設計使用期內其值隨時間變化,且其變化與平均值相比不可忽略的荷載。
按其對橋涵結構的影響程度，又分為基本可變荷載（活載）和其它可變荷載。

1、基本可變荷載（活載）
包括車輛荷載及其影響力，人群荷載和汽車沖擊力，離心力，汽車、平板掛車或履帶車引起的土側壓力，即是這些車輛荷載在橋臺或擋土墻后填土的破壞棱體上引起的土側壓力。
2、其它可變荷載
包括自然和人為產生的各種變化力，如風力（風荷載），汽車制動力，溫度影響力，支座摩阻力、流水壓力及冰壓力等。

三、偶然荷載

偶然荷載是指結構在設計使用期內不一定出現，但一旦出現，其值很大，且持續時間很短的荷載。
主要是指地震荷載和船只或漂流物的撞擊力

（2）技術設計
技術設計是基本建設工程設計分為三階段設計時的中間階段的設計文件。它是在已批準的初步設計的基礎上，通過詳細的調查、測量和計算而進行的。其內容主要為協調編制擬建工程中有關工程項目的圖紙、說明書和概算等。經過審批的技術設計文件，是進行施工圖設計及訂購各種主要材料、設備的依據，且為基本建設撥款（或貸款）和對撥款的使用情況進行監督的基本文件。

（3）施工設計
又稱為施工圖設計，是設計部門根據鑒定批準的三階段設計的的技術設計，或兩階段設計的擴大初步設計或一階段設計的設計任務書，所編制的設計文件。此文件應提供為施工所必須的圖紙、材料數量表及有關說明。與前一設計階段比較，設計圖的設計和繪制應有更加詳細的、具體的細部構造和尺寸、用料和設備等圖紙的設計和計算工作，其主要內容有平面圖、立面圖、剖面圖及結構、構造的詳圖，工程設計計算書，工程數量表等。施工圖設計一般應全面貫徹技術設計或擴大初步設計的各項技術要求。除上級指定需要審查者外，一般均不需再審批，可直接交付施工部門據以施工，設計部門必須保證設計文件質量。同時施工圖文件也是安排材料和設備、加工制造非標準設備、編制施工圖預算和決算的依據。

三、三階段設計、兩階段設計和一階段設計

（1）三階段設計
一般用于大型、復雜的工程。鐵路建設項目的設計工作，一般常采用三階段設計。

（2）兩階段設計
分為初步設計和施工設計兩個階段。其中初步設計又稱為擴大初步設計。
公路、工業與民用房屋、 獨立橋 涵和隧 道等建設項目的設計工作，通常采用這種設計步驟。

（3）一階段設計
僅包括施工圖設計一個階段，一般實用于技術簡單的中、小橋。