桥梁概念设计1

同济大学2009.7.2桥梁概念设计同济大学桥梁工程系肖汝诚201-6-26桥梁概念设计内容概要(1)引言(2)什么是桥梁概念设计(3)如何做好桥梁概念设计(4)概念设计中的创新(6)结语(5)虎门二桥工程方案设计实例中国桥梁的发展建设80年代的崛起90年代的腾飞新世纪超越•2009年5月11～12日IABSEWorkshop2009:RecentMajorBridges在上海召开，来自26个国家和地区的230多位代表参加了会议•作为指导委员会副主席，我会后陪同外国代表参加了沿长江及其三角洲地区桥梁的参观活动我国桥梁成就世界桥梁建设前列桥梁概念设计（1）上海卢浦大桥苏通长江公路大桥杭州湾跨海大桥金塘大桥西堠门大桥桃夭门大桥杭州江东大桥南京长江大桥重庆朝天门大桥武汉长江大桥武汉天兴洲长江大桥南京三桥南京大胜关大桥重庆石板坡大桥重庆菜园坝长江大桥•世界上许多桥型的最大跨度桥梁都在中国；•中国桥梁在世界上获得了多项大奖；•参加会议的国外专家无不对中国桥梁的建设速度和成绩发出赞叹;•中国梁的成就得到了国际同行的认可。我国桥梁成就•看到成绩的同时，我们也要反省建设中存在的问题与不足。•承认不足，找出解决问题的对策，才能有进步，才能将中国从桥梁大国变成桥梁强国。中国桥梁工程中若干问题的思考与对策（1）桥梁美学问题设计创新问题工程质量问题存在问题桥梁概念设计（1）我国桥梁不足与概念设计有关2002年，项海帆院士就指出：桥梁设计方面的问题不少设计缺乏创新，存在经济指标差以及设计不合理问题盲目追求世界第一、首创，忽视工程本身的需求，忽视节约与可持续发展设计文件对设计理念的陈述简略，缺少构思和选用方案的说服力缺少采用新结构、新材料的激励机制和以创新为主的评价标准设计方面缺少考虑桥梁的可施工性、可养护性和耐久性桥梁概念设计（1）桥梁设计方面的问题缺少与建筑师的相互沟通与合作许多桥梁给人以笨拙、呆板、粗糙的印象某些桥梁在追求美学方面变得扭曲、畸形美学方面桥梁概念设计（1）当我们对一些已经建成的桥梁进行比对（构件尺度，经济指标等）时会发现：我们还有许多地方值得改进！对策我们所要做的!!!桥梁概念设计（1）如何应对中国桥梁建设中的问题？桥梁概念设计内容概要(1)引言(2)什么是桥梁概念设计(3)如何做好桥梁概念设计(4)概念设计中的创新(6)结语(5)虎门二桥工程方案设计实例桥梁概念设计（2）方案构思概念生成方案比选概念选择概念设计工程设计的灵魂什么是桥梁概念设计？桥梁概念设计概念生成概念生成是为满足多重目标和约束条件，形成合理、可行方案的思考过程。从“集思广益”的意义上说，生成的方案应当“多多益善”工程师的洞察力十分重要，它包括直觉、天才、灵感、学识和经验，同时也体现出设计者的独特个性和风格。概念选择概念选择则是对所有可能的备选方案进行评估和比较，从中筛选出少数几个优秀的方案。再对几个优秀的方案进行分析、研究和详细的比较，最终确定一个最佳的概念设计。中国桥梁工程中若干问题的思考与对策（2）河势航运桥梁方案桥轴线选择主跨跨径分孔布局桥梁概念设计（2）概念生成概念选择概念设计……设计原则概念设计流程图桥梁的概念设计就是选择满足桥梁功能、结构、施工、耐久、环保、经济与美观要求和设计原则的最佳设计。桥梁概念设计概念设计蕴涵了理念和创新不需要投入太多的资金和人力不需要过于详细的计算明确设计创新点和设计重点与难点桥梁概念设计（2）泰州长江公路大桥方案设计650.0250.0-50.050.0150.0450.0350.0550.0永安洲北通道750.0850.0950.01050.01350.01450.01550.01650.01750.01850.01950.02050.02150.02550.02350.02250.02450.0定线制航道永安洲北通道河床断面通航要求岸线利用深泓利用适应河势变化经济性技术可行性一跨过江多跨悬索桥斜拉桥六个桥型方案2000m以上工程量大桥型方案构思思路泰州长江公路大桥方案设计①超大跨径子母塔斜拉桥方案布置简图10801080350760X50760X501328536536泰州长江公路大桥方案设计②一般悬索桥方案布置简图③三塔二跨连续悬索桥泰州长江公路大桥方案设计最终方案：主跨980m的双塔斜拉桥主跨900m的子母塔斜拉桥主跨1328m的三跨悬索桥主跨1280m的三跨悬索桥主跨2×1080m的三塔悬索桥主跨2×950m的三塔悬索桥9001710210046033098016301950440440199014605361328536108018901080120014705352050128053595095013602210375375350350泰州扬中桥梁概念设计（2）功效(Efficiency)经济(Economy)优美(Elegance)概念设计原则国外3E原则本人观点安全经济美观适用耐久环保安全概念设计原则桥梁概念设计（2）安全设计施工恐怖袭击地震海啸飓风泥石流洪水人祸天灾雪灾安全隐患因素桥梁概念设计（2）桥梁概念设计（2）安全结构的正确性、合理性对于安全起决定作用结构设计的安全度同样重要结构设计必须对其非线性机理有明确认识重要桥梁结构从构思开始就要防止其出现潜在的破坏桥梁概念设计（2）功效(Efficiency)经济(Economy)优美(Elegance)概念设计原则国外3E原则本人观点安全经济美观适用耐久环保安全概念设计原则桥梁概念设计（2）适用满足功能要求，结构合理，因地制宜适用与经济息息相关拒绝铺张浪费，刻意最求“第一”！桥梁概念设计（2）功效(Efficiency)经济(Economy)优美(Elegance)概念设计原则国外3E原则本人观点安全经济美观适用耐久环保安全概念设计原则桥梁概念设计（2）经济结构的经济性与结构的安全性息息相关结构体系不安全因素多，需要投入多，就不经济结构的安全性与经济性都取决于结构的正确性与合理性桥梁概念设计（2）经济迎合领导意图脱离桥梁使用功能标新立异20世纪60年代的许多桥梁与建筑结构都是非常经济的今天，桥梁设计中的铺张浪费已司空见惯桥梁概念设计（2）功效(Efficiency)经济(Economy)优美(Elegance)概念设计原则国外3E原则本人观点安全经济美观适用耐久环保安全概念设计原则桥梁概念设计（2）耐久好的结构应当经久耐用耐久不久体现在质量上，还体现在可满足未来使用功能要求全寿命设计理念桥梁概念设计（2）功效(Efficiency)经济(Economy)优美(Elegance)概念设计原则国外3E原则本人观点安全经济美观适用耐久环保安全概念设计原则桥梁概念设计（2）美观与环保桥梁亦是艺术品，而且长期处在公众关注之下桥梁是属于大众的，应当给人赏心悦目的感觉桥梁应当与周围环境融为一体，以不损害环境条件为准则第一名：瑞士Salginatobel桥第二名：美国金门大桥第三名：法国Brotonne桥第四名：德国Kirchleim跨线桥20世纪世界最美桥梁评选IABSE第五名：法国Orly桥第六名：土耳其Bosphorus海峡一桥第七名：瑞士Sunniberg桥第八名：法国Normandie桥第九名：日本多多罗桥第十名：德国Severins桥第十一名：香港汀九桥第十二名：瑞士Ganter桥第十三名：澳大利亚悉尼港湾桥第十四名：德国Fehmarnsund桥第十五名：丹麦大海带桥桥梁概念设计（2）其它准则几何不变准则传力路径准则应力均匀准则平衡与稳定准则韵律感与节奏感准则桥梁轮廓尺寸协调准则造型与受力准则结构和力学上的要求美学上的要求力学与美学上共同的要求桥梁概念设计3.如何做好桥梁概念设计？1）概念设计构思和总体布局2）概念设计中的关键力学问题3）概念设计中对创新技术的认定4）实现更加合理的结构的途径桥梁概念设计（3）1.树立创新理念2.明确各种桥型的适用范围、经济跨径和极限3.掌握各种基础形式的适用范围和选择4.分析影响经济指标的因素5.综合考虑环保、抗风、抗震、船撞等安全防灾问题6.注重桥梁功能、美学及其工程表现概念设计构思和总体布局树立创新理念桥梁概念设计的灵魂！桥梁建成以后的总结、包装“提炼”成不了真正的创新。在原有基础上的局部的量变和改进改进更新创新桥梁概念设计（3）桥梁概念设计（3）1.树立创新理念2.明确各种桥型的适用范围、经济跨径和极限3.掌握各种基础形式的适用范围和选择4.分析影响经济指标的因素5.综合考虑环保、抗风、抗震、船撞等安全防灾问题6.注重桥梁功能、美学及其工程表现概念设计构思和总体布局明确各种桥型的适用范围、经济跨径和极限桥梁概念设计（3）基本桥型梁式桥悬索桥拱桥斜拉桥现代桥梁各种桥型的适用范围和极限跨度桥型经济适用范围(m)极限跨度(m)1R.C.板桥10~20502P.C.简支梁桥(石拱桥)20~501003P.C.连续梁桥(R.C.拱桥)50~1502004P.C.连续刚架桥(钢管砼拱桥)150~3004005钢连续梁桥(结合梁桥)200~3004006P.C.斜拉桥(钢箱拱桥)200~5006007结合梁斜拉桥(钢桁架拱桥)500~7008008钢斜拉桥、混合桥面斜拉桥700~1,2001,5009悬索桥、协作体系1,000~5,0006,00010网索桥3,000?桥梁概念设计（3）1.树立创新理念2.明确各种桥型的适用范围、经济跨径和极限3.掌握各种基础形式的适用范围和选择方法4.分析影响经济指标的因素5.综合考虑环保、抗风、抗震、船撞等安全防灾问题6.注重桥梁功能、美学及其工程表现概念设计构思和总体布局掌握各种基础形式的适用范围和选择桥梁概念设计（3）主梁支座桥墩桥台基础地基桥梁五大受力构件基础不牢地动山摇掌握各种基础形式的适用范围和选择桥梁概念设计（3）设计方面施工方面自然条件结构体系荷载性质可实施性方法设备水文地质气象环境基础选择为桥梁深水基础类型选择的决定因素桥梁概念设计（3）1.树立创新理念2.明确各种桥型的适用范围、经济跨径和极限3.掌握各种基础形式的适用范围和选择4.分析影响经济指标的因素5.综合考虑环保、抗风、抗震、船撞等安全防灾问题6.注重桥梁功能、美学及其工程表现概念设计构思和总体布局分析影响经济指标的因素桥梁概念设计（3）桥型方案跨径布局构件体系（断面形式）梁、索、塔形式结构体系施工方法基础选择影响因素选线方案桥梁概念设计（3）1.树立创新理念2.明确各种桥型的适用范围、经济跨径和极限3.掌握各种基础形式的适用范围和选择4.分析影响经济指标的因素5.综合考虑环保、抗风、抗震、船撞等安全防灾问题6.注重桥梁功能、美学及其工程表现概念设计构思和总体布局综合考虑环保、抗风、抗震、船撞等安全防灾问题桥梁概念设计（3）自然条件河势水文气候气象地形地貌水沙条件地质工程边界地震河床边界流量流速水位水质潮汐波浪丘陵平原山地盆地物质结构物质构造物质组成发育历史风速等桥梁概念设计（3）1.树立创新理念2.明确各种桥型的适用范围、经济跨径和极限3.掌握各种基础形式的适用范围和选择4.分析影响经济指标的因素5.综合考虑环保、抗风、抗震、船撞等安全防灾问题6.注重桥梁功能、美学及其工程表现概念设计构思和总体布局桥梁概念设计（3）使用功能公路桥梁城市桥梁人行桥轨道交通铁路桥梁注重桥梁美学及其工程表现注重桥梁功能、美学及其工程表现注重桥梁美学及其工程表现桥梁概念设计（3）景观要求建桥位置周边环境人文风貌城市民俗城市规划受力合理造价经济注重桥梁功能、美学及其工程表现桥梁概念设计（3）1.方案的尺寸拟定2.重要的力学检算3.重要设计参数的优化和调整4.施工工法选择及其安全性认定5.耐久性的考虑概念设计中的关键力学问题方案的尺寸拟定桥梁概念设计（3）尺寸拟定桥型自然条件美学要求荷载类型估算法经验拟合法桥梁概念设计（3）1.方案的尺寸拟定2.重要的力学检算3.重要设计参数的优化和调整4.施工工法选择及其安全性认定5.耐久性的考虑概念设计中的关键力学问题重要的力学检算桥梁概念设计（3）桥梁概念设计阶段结构上的各种作用结构响应全面