桥梁结构设计(全文)

a 桥梁工程课程设计指导书结构设计应包括上部结构设计和下部结构设计两大部分。

上部结构设计的主要内容有，截面尺寸的拟定，内力计算（包括恒载内力、活载内力和附加内力的计算，内力组合，内力包络图的绘制），配筋设计，施工阶段和使用阶段的应力验算，最终承载能力极限状态强度验算，刚度验算，有的桥型如拱桥的主拱圈，斜拉桥的主塔等还需进行稳定性验算。

下部结构设计的主要内容有：桥墩、桥台及其基础的设计计算。

课程设计的过程也是学生熟悉和应用设计规范的过程，在此阶段要求学会遵循《公路桥涵设计规范》进行桥梁设计。

一、上部结构设计（一）截面尺寸的拟定在方案阶段只是初步选定了截面的形式和轮廓尺寸（如梁高，翼缘宽度等），其余的细部尺寸（如箱梁的顶板厚度、底板厚度、腹板厚度、加腋尺寸等）尚未最后决定。

细部尺寸的确定可参考已建成的相同桥型，相近跨径、桥宽、荷载标准的桥梁的截面尺寸；可根据方案的具体情况进行设计。

设计时要考虑以下几方面因素：1、受力如：在梁式体系中截面主要受弯，其上下缘承受拉、压力而腹板承受剪力。

因此顶板和底板的厚度应由拉、压应力控制，腹板厚度由剪应力控制。

T梁的翼缘板和箱梁的顶板除了作为主梁的一部分承受纵向弯矩外，还起桥面板的作用，承受横向弯矩，这部分尺寸必需先定下来，以免到最后加大返工工作量。

因此，在梁式体系中计算内容的第一部分就是桥面板的计算。

2、构造有时截面尺寸不是受力控制而是构造控制。

如钢筋混凝土梁的受拉区，混凝土不受力，仅起保护钢筋的作用，此时构件的尺寸在混凝土满足规范要求的保护层厚度的前提下尽量取小值，以减小构件自重；预应力混凝土简支T梁或箱梁的顶、底板，腹板厚度除了应满足受力要求外还应考虑预应力管道的布置要求，采用什么预应力体系，管道外径尺寸多大，如果需要多排或多列布置则考虑排、列间距后再加上外面普通钢筋和混凝土保护层即为构造要求的板厚，在预应力筋锚固截面还需考虑锚垫板的尺寸大小及锚头所占的最小尺寸。

浅析桥梁结构设计【摘要】桥梁工程的研究是当今的热议问题，尤其是对桥梁的抗震及其结构的加固，本文主要对这两大问题阐述了自己的观点，介绍了地震对桥梁的危害及改善的方法和桥梁结构加固的几种方法。

【关键词】桥梁抗震结构加固桥梁是一个国家历史与文化的象征，我国自古以来在桥梁建造方面就有着光辉的成就，所建桥不计其数，对人类文明进步作出了非凡的贡献。

随着我国路桥交通事业的的高速发展，桥梁工程设计理论也得以发展和完善，很快进入了一个新的时代。

桥梁一般由桥跨结构（或称桥孔结构或上部结构）、支座系统、桥墩、桥台、墩台基础五大部件组成，这五大部件是桥梁承受车辆运输荷载的桥跨上部结构与下部结构，是桥梁结构安全的保证。

新的桥梁结构设计应该在桥梁的抗震及其桥梁结构的加固方面有更大的突破，以下我们就针对这两个方面进行分析：近几年来震灾频发，随着人口密度的增加，地震灾害给我们带来的不良后果也愈发严重。

地震对桥梁的破坏主要是由于地表破坏和桥梁受震破坏引起的。

其中地表破坏有地裂、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等现象。

地裂会造成桥梁跨度的缩短、伸长或墩台下沉。

在陡峻山区或砂性土和软粘土河岸处，强烈地震引起的塌方、岸坡滑动以及山石滚落，可使桥梁破坏。

在浅层的饱和和疏松砂土处，地震作用易引起砂土液化，致使桥梁突然下沉或不均匀下沉，甚至使桥梁倾倒。

在坡边土岸或古河道处，地震则往往引起岸坡滑移、开裂和崩坍等现象，造成桥梁破坏。

桥梁受震破坏是由于地震使桥梁产生水平和竖直振动，造成桥梁构件的损坏和破坏,甚至使桥梁倒坍。

此外,有些桥梁虽然在强度上能够承受地震的振动力，但由于桥梁上部、下部结构联结不牢，整体性差，往往会造成桥梁上部和下部结构间产生过大的相对位移，从而导致桥梁破坏。

桥梁震害的主要表现是：①墩台开裂、倾斜、折断或下沉；②支座弯扭、断裂、倾倒或脱落；③桥梁上部结构和下部结构间相对位移；④落梁。

拱桥受震破坏主要表现为:①拱圈开裂;②墩台下沉；③多孔时墩身开裂、折断；④落拱。

桥梁结构设计
桥梁结构设计包括以下几个方面：
1. 荷载计算：根据设计要求和标准，确定桥梁所承受的静态和动态荷载，如自重、交通荷载、风荷载等。

2. 结构形式选择：根据桥梁所处的环境条件、跨度要求和设计目标，选择合适的结构形式，如梁桥、拱桥、斜拉桥等。

3. 桥墩和桥面板设计：确定桥梁的桥墩和桥面板的尺寸和形状，以满足荷载要求和结构稳定性，同时考虑施工和维护的便利性。

4. 桥梁横梁和纵梁设计：确定桥梁的横梁和纵梁的尺寸和材料，以承担和传递荷载。

5. 桥梁基础设计：设计桥梁的基础，如桩基、浅基础、地
基加固等，以确保桥梁的稳定性和安全性。

6. 施工和材料选择：确定桥梁施工的方法和流程，选择合
适的材料，如混凝土、钢材等。

7. 结构分析：使用结构分析软件进行桥梁的力学分析，包
括静力计算、挠度计算和疲劳计算等。

8. 安全评估和验收：对桥梁进行安全评估，包括结构稳定性、荷载能力、疲劳性能等方面的评估，最后进行桥梁的
验收。

在桥梁结构设计中，需要考虑结构的强度、刚度和稳定性，以及满足施工和使用的要求。

同时，还需要考虑经济性、
美观性和可维护性等因素。

缘聚桥结构设计说明书队名：创造模力队员：张钧堂熊富有李人志李庆典一、设计说明书1、方案构思与结构选型根据竞赛规则要求，我们从模型设计的要求、模型制作材料的性能、加载形式和制作方便程度等方面出发，采用A0图纸、白卡纸和白乳胶精心设计制作了“缘聚桥”桥梁模型。

为了达到轻简抗挠的效果，通过对稳定性的分析，我们采用了三角梁与桥墩结合作为整个桥的受力结构，桥面我们使用三角型折纸与正方形折纸并列捆绑的方式，这样能最大程度使加载分散在每一个构件上，并且我们还在桥面上粘了一层白卡纸，使受力韧度增大，桥面不易变形。

2．模型规格：1、模型总跨度1000mm，桥面宽130mm，桥面高差≤20mm，桥高度100mm。

2、桥梁模型设计为单跨单车道，跨长度1000mm，车道宽100mm。

3. 受力构件设计a)受载荷部分为桥面，桥面采用三角型折纸与正方形折纸并列捆绑的方式，这样能最大程度使加载分散在每一个构件，达到最大刚度要求；b)支撑部分为三角型支梁。

桥墩和简支梁的组合，作为压弯系统，承担结构的整体受压、受弯；c)桥墩与桥面的垂直结合，卡在桥的三角型折纸内部，，分担梁的部分支撑；d)三角梁之间捆绑一根小梁，组成另一个三角形，进一步增大梁的抗变形能力；e)桥面下方用5根细纸棒做为载荷支撑，纸棒用纸带连接到梁上。

4.设计过程：此模型设计的重点是抵抗均布载荷和动载过程对桥梁产生的屈曲、断裂、磨损以及弯曲等破坏。

所以考虑到A0具有两考的抗拉性能，而且通过简易的构建制作，能够大大提高图纸的强度。

组合成一个具有良好结构体系的桥模型。

发挥纸所体现出的钢的特性。

而乳白胶粘结力强，满足结构受力特点，使纸间紧密结合。

缺点是湿度大，不易干燥，干燥后硬度强，但容易产生脆性破坏。

白卡纸具有表面硬度大的特点，用来做桥面，增大桥面的韧度，不易损坏变形5.结构特色三角梁是由图纸卷制而成，卷的时候层层加胶，这样更增加了桥梁的刚度，连接部分用纸带加胶捆绑，达到最够连接强度。

a 桥梁工程课程设计指导书结构设计应包括上部结构设计和下部结构设计两大部分。

上部结构设计的主要内容有，截面尺寸的拟定，内力计算（包括恒载内力、活载内力和附加内力的计算，内力组合，内力包络图的绘制），配筋设计，施工阶段和使用阶段的应力验算，最终承载能力极限状态强度验算，刚度验算，有的桥型如拱桥的主拱圈，斜拉桥的主塔等还需进行稳定性验算。

下部结构设计的主要内容有：桥墩、桥台及其基础的设计计算。

课程设计的过程也是学生熟悉和应用设计规范的过程，在此阶段要求学会遵循《公路桥涵设计规范》进行桥梁设计。

一、上部结构设计（一）截面尺寸的拟定在方案阶段只是初步选定了截面的形式和轮廓尺寸（如梁高，翼缘宽度等），其余的细部尺寸（如箱梁的顶板厚度、底板厚度、腹板厚度、加腋尺寸等）尚未最后决定。

细部尺寸的确定可参考已建成的相同桥型，相近跨径、桥宽、荷载标准的桥梁的截面尺寸；可根据方案的具体情况进行设计。

设计时要考虑以下几方面因素：1、受力如：在梁式体系中截面主要受弯，其上下缘承受拉、压力而腹板承受剪力。

因此顶板和底板的厚度应由拉、压应力控制，腹板厚度由剪应力控制。

T梁的翼缘板和箱梁的顶板除了作为主梁的一部分承受纵向弯矩外，还起桥面板的作用，承受横向弯矩，这部分尺寸必需先定下来，以免到最后加大返工工作量。

因此，在梁式体系中计算内容的第一部分就是桥面板的计算。

2、构造有时截面尺寸不是受力控制而是构造控制。

如钢筋混凝土梁的受拉区，混凝土不受力，仅起保护钢筋的作用，此时构件的尺寸在混凝土满足规范要求的保护层厚度的前提下尽量取小值，以减小构件自重；预应力混凝土简支T梁或箱梁的顶、底板，腹板厚度除了应满足受力要求外还应考虑预应力管道的布置要求，采用什么预应力体系，管道外径尺寸多大，如果需要多排或多列布置则考虑排、列间距后再加上外面普通钢筋和混凝土保护层即为构造要求的板厚，在预应力筋锚固截面还需考虑锚垫板的尺寸大小及锚头所占的最小尺寸。

公路⼯程标准体系结构2015年10月16日发布的公路钢结构桥梁设计规范(TG D64 2015），作为公路工程行业标准，自2015年12月01日起施行。

属于公路工程标准体系的“建设”板块“设计”模块。

公路工程标准体系由总体、通用、公路建设、公路管理、公路养护、公路运营六个板块构成，包含255个标准。

一、总体板块总体板块是公路工程标准体系、标准管理及标准编制的总体要求，明确公路工程标准的定位，是公路工程标准管理及编写应执行的规定和要求。

包含6个标准。

二、通用板块通用板块是公路建设、管理、养护、运营所遵循的基本要求，明确公路建设、公路管理、公路养护和公路运营四个板块的共性功能、指标及相互关系， 共40个标准，包含基础模块(12个标准)、安全模块(15个标准)、绿色模块(6个标准)、智慧模块(7个标准)。

三、公路建设板块公路建设板块是实施公路新建和改扩建工程所遵循的技术和管理要求，共135个标准，项目管理模块(1个标准)、勘测模块(10个标准)、设计模块(78个标准)、通用图模块(3个标准)、试验模块(9个标准)、检测模块(4个标准)、施工模块(20个标准)、监理模块(1个标准)、造价模块(9个标准)。

四、公路管理板块公路管理板块是公路管理和运政执法所遵循的技术和管理要求，共4个标准，站所模块(1个标准)、信息系统模块(2个标准)、执法模块(2个标准)。

五、公路养护板块公路养护板块是公路既有基础设施维护所遵循的技术和管理要求，共47个标准，综合模块(16个标准)、检测评价模块(12个标准)、养护决策模块(1个标准)、养护设计模块(4个标准)、养护施工模块(8个标准)、养护施工模块(6个标准)。

六、公路运营板块公路运营板块是公路运营、出行服务和智能化所遵循的技术、管理和服务要求，共17个标准，运营监测模块(6个标准)、出行服务模块(3个标准)、收费服务模块(4个标准)、应急处置模块(2个标准)、车路协同模块(1个标准)、造价模块(1个标准)。

概述:（一）设计依据: 1、XX公司提供的商务区电子版地形图，电子版道路图纸，电子板河道及景观图纸；2、甲方确定的规划河底宽度为20米，设计最高水位 4.8米，设计河底高程 2.0米；3、桥梁方案汇报会确定桥位和桥型布置方案；4、xx公司其它要求。

（二）工程概况：二级桥包括涵洞两座，位置分别在规划一路与水街交叉处和规划二路与水街交叉处，新区商务区水街规划河底宽度为20米，设计最高水位4.8米，设计河底高程2.0米，其中按3-6m框架涵设计，道路规划宽度为20米，两侧景观带按景观要求设计。

框涵俩侧按悬挑结构设计。

二、桥梁工程场地地质条件、水文地质条件等介绍（一）自然、气候条件天津市属于暖温带半湿润季风气候，位于大陆性与海洋性气候的过渡带上，四季分明。

冬季受蒙古冷高气压控制，盛行西北风；夏季受太平洋副热带高气压左右，多为偏南风。

气候特点是：春季干旱多风，冷暖多变；夏季温高湿重，雨热共济；秋天天高云淡，风和日丽；冬季寒冷干燥，雨雪稀少。

年平均气温11.1~12.3 C,七月平均气温26 C以上，一月份平均气温-4 C以下，偶然最高温40.3 C，极端最低温-21 C。

］年平均降水量为 550~680mm ，一日最大暴雨量 304.4mm 。

每年6~9月为汛期，平均雨日34天左右，占全年总降水量的73%以上，冬季雨雪量只占全年总降水量的1%~3% 。

（二）拟建场地概况拟建场地位于华北平原北部，属滨海冲积平原，地貌单一，场地地表略有起伏。

本次勘探揭示埋深50.00m 以上的地层属海相、陆相沉积地层。

勘探50.0m 深度范围内，场地土按成因年代可分为9层，按物理力学性质进一步划分为18个亚层。

各层土的土质特征及分布规律描述如下：（1 ）人工填土层（Qml ））主要由素填土（地层编号①）组成，厚度0.30〜1.20m，黄褐色，主要粘性土组成，含少量植物根系，水平方向分布连续。

人工填土填垫年限小于十年。

02、04、06号孔夹有厚度0.3〜0.4m的灰黑色坑底淤泥质土。

桥的结构与设计桥梁作为连接两地的重要交通建筑，不仅承载着人们的出行需求，更承载着传递各种信息、文化和价值观的作用。

桥梁的结构和设计是保证其安全性和美观度的重要因素。

本文将从桥梁结构的分类、设计原则以及几个典型桥梁的介绍三个方面来探讨桥梁的结构与设计。

一、桥梁结构的分类桥梁结构根据其受力形式和结构特点可以分为梁桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥等几种类型。

梁桥是最基本的桥梁结构，它由横跨在两个支墩或桥墩之间的梁体组成。

梁桥可进一步分为简支梁桥、连续梁桥和刚构梁桥等不同类型，根据实际需要选择合适的类型。

拱桥是将受力传递至桥墩的弧形结构，其特点是能够将受力均匀分散，增加了桥梁的稳定性。

悬索桥则是通过悬挂在主塔上的钢缆来支撑桥面，其设计独特、工程复杂度较高，但是能够实现大跨度的桥梁设计。

斜拉桥结构则是将桥面与桥塔之间的斜拉索结合起来，通过张弛状态的斜拉索来分担桥梁受力。

二、桥梁设计的原则桥梁设计的原则是确保桥梁在正常使用条件下具有足够的强度和稳定性。

首先，桥梁的设计应考虑地理环境和地质条件等自然因素，从而选择合适的结构类型。

其次，设计师需要根据桥梁的使用需求和通行载荷，合理确定桥梁的宽度、高度和跨度等参数。

此外，选择材料也是桥梁设计的重要环节，常用的材料有钢材、混凝土、砖石等，根据具体情况选择合适的材料以确保其强度和耐久性。

最后，设计师还需要考虑桥梁的美观性和与周边环境的协调性，使其成为一个城市的地标建筑。

三、典型桥梁的介绍1. 金门大桥（Golden Gate Bridge）金门大桥是美国旧金山的地标性建筑，也是世界上最着名的悬索桥之一。

其主跨长度达到了约1.28公里，桥梁设计独特，在建造当时曾被认为是技术上的奇迹。

金门大桥不仅具有较高的工程技术水平，同时也是一座美丽的风景线。

2. 香港湾仔桥（Wan Chai Bridge）香港湾仔桥是一座斜拉桥，位于香港岛区域，是香港市区的重要交通枢纽之一。

该桥采用了斜拉索的结构设计，通过拉索的张力来分散桥梁荷载，实现大跨度的设计。

BIM桥梁设计论文(全文)目前，桥梁设计普遍采用将结构简化成平面（空间）杆系计算，运用二维三视图技术绘制工程图纸，它是桥梁设计行业最终交付的设计成果。

而对于构造与功能日益复杂的桥梁结构，二维设计就显得力不从心，甚至连一些空间桥梁结构最基本的几何信息也无法完全表达。

在这种情况下，三维设计就成为了必然的选择。

采用三维设计，可直接通过三维形式表达设计构思与意图，使设计人员的主要工作回归到方案构思与计算分析上。

因此，采用三维设计技术成为桥梁设计行业发展的必然趋势。

1三维数字化设计发展与现状1．1计算机辅助设计系统发展从1963年美国MIT机械工程Coons，首次提出了计算机辅助设计系统（CAD）概念开始，军工、航空航天以及精密制造业等领域就开始了CAD的研究与开发。

到20世纪80年代，CAD技术开始走向成熟，并广泛应用于商业领域，开始出现在PC终端系统中。

1989年，PTC公司推出Pro／Engineer产品，用参数化的特征设计为CAD三维设计建立了新的标准。

此后，随着全球经济的发展，三维CAD 设计开始普遍应用于航空航天、船舶、汽车及精密仪器制造业等领域［1－3］。

1．2三维设计应用在国内外的基础建设领域，三维设计技术也正在蓬勃发展，其中在水利水电、公用与民用建筑等行业已经取得较为广泛的应用，初步实现了二维设计向三维协同设计的转换。

如图1所示。

图1水电厂房剖切视图对于公路工程，特别是桥梁设计领域，CAD设计系统的发展相对较为缓慢，大多还处于二维阶段，或者应用其他主流的三维CAD平台对桥梁结构进行三维展示，中国交通部公路科学研究所研发的桥梁三维造型系统Bridge3D，尝试了采用参数化技术进行桥梁结构外观造型设计。

但是，相对于制造行业的参数化、变量化的三维CAD 设计系统差距还很大［4－5］。

2基于BIM技术的工程设计概念2．1BIM技术定义建筑信息模型（BuildingInformationModeling，简称BIM）技术和理念由AutoDesk公司于2021年率先提出，它是通过数字化技术，在计算机中建立一座虚拟的建筑，一个建筑信息模型就是提供了一个单一、完整、逻辑的建筑信息模型［6－7］。