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2012/5/21桥梁结构概念设计——桥梁结构的体系与概念前言•桥梁概念设计课的地位——桥梁课程的引导•改革——桥梁力学、材料、施工的结合，概念设计•主要内容——历史、体系、组成、材料、施工•有关桥梁工程的主要课程——桥梁工程（上下）、钢与组合结构桥梁–介绍具体桥梁的细部•桥梁选修课——桥梁施工、桥梁电算、斜弯桥、桥梁结构试验、桥涵水文、桥梁结构加固、桥梁抗风抗震、其它专题报告–各项专门技术2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞2桥梁概念设计•a. Conceiving : the most important design step. The development of the overall structural concept and of the significant details. The structure evolves from the given context that can be of topographical‐physical, technical‐fabricational or political‐cultural nature.bMdllibifldliBildif•b. Modelling : abstraction of planned reality. Building of models for analysis and calculation of forces.•c. Dimensioning : definition of sectional dimensions depending on the choice and combination of materials.•d. Detailing : final detailing of nodes and connections including the structural drawings.2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞3桥梁概念设计2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞4课程要求•根据使用要求及建设条件构思一座桥梁–各种桥梁的体系特点、适用场合–各种材料的特点及选用各种施工方案选用条件–各种施工方案、选用条件–经济性•学会如何思考是关键2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞5讲述思路•使用要求及建造条件–自然条件–荷载要求–人文要求影响方案确定的因素•影响方案确定的因素–不同的体系——受力特点–可能采用的材料–可行的施工方法–构造的选择——主要做法–经济性2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞62012/5/22课程形式•讲课•讨论课•教学论坛•课程设计•教材–《桥梁概念设计》项海帆等主编–讲稿，每次更新–参考资料，随时发放2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞7第一章现代桥梁概况第一节桥梁的需求与现状一、桥梁的需求与地位•桥梁的跨越要求–跨越障碍•河流、峡谷、海洋2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞9苏通大桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞10矮寨大桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞11Oresund Link2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞122012/5/23一、桥梁的需求与地位•桥梁的跨越要求–立体交通的主要构成•立体交叉•高架道路高架道路2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞13南京西路人行天桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞14共和新路旱桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞15内环线徐家汇立交2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞16上海市延安路高架桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞17石崆山高架桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞182012/5/24京沪高铁——世界昀长高架桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞19桥梁的功能需求按桥梁用途来划分–公路桥——使用荷载位置不固定–铁路桥——活荷载比例大，刚度要求高路铁路桥–公路铁路两用桥–人行桥——活荷载小，可以设计美妙的造型–运水桥(渡槽)——从古罗马开始–其它专用桥梁(如通过管路、电缆等)2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞20公路与铁路斜拉桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞21Blinking Eye Bridge2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞22Campo Volantin2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞23Gentil Bridge2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞242012/5/25Millennium Bridge2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞25Sean O’Casey Pedestrian Bridge2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞26Butterfly Bridge Bedford2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞27功能与概念的错位2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞28The Great Pont de Gard——渡槽2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞29军都山渡槽桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞302012/5/26汤浦水库引水工程跨曹娥江管道桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞31连续管道2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞32管道拱桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞33桥梁的地位•各种道路工程的关键节点–里程不长、难度高、造价大、工期长•道路中桥梁的里程一般不超过10%•有倒塌的危险，桥梁的发展一直与倒塌斗争有倒塌的危险，桥梁的发展直与倒塌斗争•桥梁造价是同样通行能力道路的5倍以上•昀便宜的桥每平方造价3000元以上•桥梁在竖直方向上工序不能同时开展2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞34桥梁的地位•在社会生活中的重要作用–经济、军事、文化–1979年前长江上共有21座桥（大部分在上游，2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞351979年前长江上共有21座桥（大部分在上游，长江上仅5座），截至2010年约132座桥（有几座在建）–大型桥梁经常成为各地的地标长江上的桥梁分布4座4座47座77座2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞36座2012/5/27钱塘江大桥2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞37Golden Gate Bridge2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞38二、世界桥梁建设水平现状•桥梁建设规模•架设工艺与设备•新材料的应用新材料的应用•预应力技术的应用•计算机技术的应用•桥梁建设管理•超大桥梁工程项目2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞392000年以来的桥梁跨度记录的发展1Matorell桥石拱桥37m西班牙B.C.2172Trdjan’s桥木桥52m匈牙利A.D.1043Trezzo桥石拱桥72m意大利13774泸定桥铁索桥103m中国17055Schaffhausen桥木桥119m瑞士17576SchnglkillFalls桥链索桥124m美国18166SchnglkillFalls桥链索桥124m美国18167Union桥链索桥137m英国18208MenaiStrait桥链索桥177m英国18269Freibourg桥悬索桥273m瑞士183410Wheeling桥悬索桥308m美国184911Lewiston桥悬索桥318m美-加边界185112Cincinnati桥悬索桥322m美国18672012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞402000年以来的桥梁跨度记录的发展13Clifton桥悬索桥386m美-加边界186914Brooklyn桥悬索桥486m美国188315FirthofForth桥悬臂钢桁架桥512m英国189016Quebec桥悬臂钢桁架桥549m加拿大191717Ambassador桥悬索桥564m美国192918G.Washington桥悬索桥1067m美国193118G.Washington桥悬索桥1067m美国193119金门大桥悬索桥1280m美国193720Verrazano桥悬索桥1298m美国196421Humber桥悬索桥1410m美国198122大海带桥悬索桥1624m丹麦199823明石海峡大桥悬索桥1991m日本199824墨西拿海峡桥悬索桥3300m意大利20152012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞41已建成桥梁规模桥名跨径国家建成年砼箱梁桥石板坡桥330m中国2007钢箱梁桥PonteCostaeSilva300m巴西1974桥加拿大钢桁梁桥PontdeQuebec549m加拿大1917砼拱桥万县长江大桥420m中国1997钢拱桥朝天门大桥552m中国2009斜拉桥苏通大桥1088m中国2008悬索桥Akashi1991m日本19982012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞422012/5/28即将刷新的记录•Strait of Messina Bridge –3300m Span, 60m p,Width–6.1 billion euros–Finish in 20162012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞43Strait of Messina Bridge2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞44即将刷新的记录•Vladivostok Bridge–Span: 60+72+3х84+1104+3х84+72+60 m–Width: 21mFinishin2012–Finish in 2012–Under clearance: 70 m2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞45Vladivostok Bridge2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞46世界桥梁建设水平•架设工艺与设备–拼装架设工艺的广泛应用•工厂化制造保证质量，提高生产效率现场工作量减少利于环境保护•现场工作量减少，利于环境保护–相应的装备•大型化——整体运输、吊装•自动化——多功能成套设备•智能化——自动、远程、可视监测2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞47Confideration Bridge2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞482012/5/29Confideration Bridge 预制场2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞49天鹅号起重能力8700t2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞50移动模架2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞51沪闵路高架——移动支架吊装2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞52世界桥梁建设水平•新材料的应用–高性能混凝土•高强度C100以上，高工作性能，耐久性–高性能钢材高性能钢材•高强度Q750以上，高可焊性、耐久性–纤维加劲材料•玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维•高强、轻质、耐腐蚀•有些力学指标尚待改进2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞53世界桥梁建设水平•预应力技术的应用–传统预应力——1928年F.Freyssinet首次应用–体外预应力——越来越广泛地应用纤维材料预应力–纤维材料预应力2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞542012/5/210世界桥梁建设水平•计算机技术的应用–复杂计算–计算机仿真–远程控制远程控制2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞55太平湖大桥模型2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞56太平湖大桥模型细节2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞57太平湖大桥稳定2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞58变形过程2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞59桥梁建设管理•桥梁设计规范–容许应力法–破坏状态法极限状态法–极限状态法–基于性能的设计规范•桥梁建设风险管理–更加科学地评价桥梁的安全性2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞602012/5/211世界桥梁建设水平•规划中的超大桥梁工程项目–极端自然条件•深海•大风大风•严寒–投资巨大2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞61世界桥梁建设水平•深水基础——桥梁不超过100m2012/5/2桥梁概念设计（一）石雪飞62EuroRoute 7b￡2012/5/2桥梁概念设计（一）