第二节 桥梁设计与建设程序
第二节 桥梁设计与建设程序
[A1-2.16] 一座桥梁的规划设计所涉及的因素很多，特别是对于比较复杂的大、中桥梁，是一个综合性的系统工程。设计合理与否，将直接影响到区域的政治、经济、文化以及人民的生活，因此必须建立一套严格的管理体制和有序的工作程序。在我国，桥梁工程设计在基本建设程序中分为研究阶段（前期工作）和设计阶段两个大步骤，相互关系如图1-2-1所示。下面分别简要介绍各阶段的主要内容及要求。
图1-2-1 设计阶段与建设程序关系示意
[A1-2.17] 预可行性研究阶段着重研究建桥的必要性以及宏观经济方面的合理性。
[A1-2.18] 在预可行性研究（简称“预可”）形成的“工程预可行性研究报告”中，应从项目影响区域的经济、政治、国防及交通运输的现状与发展等方面，详细阐明建桥理由和工程建设的必要性与重要性；同时初步探讨技术上的可行性，包括技术标准、建设条件、建设方案及规模、投资估算及资金筹措、经济评价、实施安排、土地利用评价、工程环境影响分析、节能评价、社会评价等，特殊复杂的重大项目，还应进行风险分析。对于区域性道路上的桥梁，应以建桥地点（渡口等）的车流量调查（计及国民经济逐年增长）为立论依据。
[A1-2.19] 预可行性研究阶段的主要工作目标是解决建设项目的上报立项问题，因而，在“预可行性研究报告”中，应编制几个可能的桥型方案，并对工程造价、资金来源、投资回报等问题有初步估算和设想。设计方将“预可行性研究报告”交业主后，由业主据此编制“项目建议书”报上级主管部门审批。
[A1-2.20] 在“项目建议书”被审批确认后，可着手工程可行性研究（简称“工可”）阶段的工作。在这一阶段的主要工作目标是确定桥梁规模（桥位、桥宽、桥高）、技术标准和科研立项等，主要包括：桥位的确定、设计荷载标准、桥面宽度、通航标准、设计行车速度、桥面最大纵坡、桥面平纵曲线半径等，以及地震安全评价、环境评价和确定设计阶段需解决的技术难点等，同时应与河道、航运、规划、交通、环保等部门共同研究，以共同协商确定相关的技术标准。
[A1-2.21] 在工程可行性研究阶段，应提出多个桥型方案，并按交通部《公路基本建设工程投资估算编制办法》估算造价，对资金来源和投资回报等问题应基本落实。
[A1-2.22] 主要工作内容有：
- 根据交通量定桥宽。依据交通流量分析、道路等级、行车速度等确定车道数和各行车道宽度，确定桥梁宽度。
- 通过桥位方案比选定桥位。
- 洪水位调查与推求。根据水文调查、桥址纵断面、河床特征等资料计算洪水频率（通航河流应进行通航论证，为桥高和跨度的确定提供依据）和设计洪水位（通航河流含通航水位）。
- 高烈度地震区应进行抗震评估，确定抗震设防标准。
- 环境评价报告。
- 工程地质研勘勘测报告。
- 通航河流应进行通航论证，以确定通航等级和防撞设施。
- 大桥方案设计总体布置图，同预可行性研究阶段。
- 编制投资估算及资金筹措，并进行经济评价。
[A1-2.23] [例1-2-1] 某大桥设计技术标准
- 公路等级：一级公路；
- 设计速度：100k m/h；
- 设计荷载：汽车荷载:公路-Ⅰ级，人群荷载:2.5kN/ m2；
- 桥面宽度：2.75 m（人行道）+16 m（机动车道）＋2.75 m（人行道）；
- 桥面纵坡：≤3% ；
- 桥面横坡：车行道:双向横坡2%；人行道:向内单向横坡1.0% ；
- 通航标准：Ⅰ—（2 ）级航道，通航净空高度不小于18 m；
- 通航水位：正常蓄水位175 m（吴淞高程）；
- 设计洪水频率：1/300；
- 桥下立交净空高度：5 m；
- 地震烈度：Ⅵ度，考虑本桥为特殊重点大桥，按Ⅶ度设防；
- 设计基准风速：设计基准风速采用25.9 m/s ；
- 高程系统：本工程采用黄海高程系统；
- 本桥工程设置桥涵标、桥柱标、桥区助航标志。
[A1-2.24] 初步设计阶段的目标是确定设计方案。应通过多个可行的桥型方案比选，推荐最优方案，报上级审批。
[A1-2.25] 初步设计必须根据批复的可行性研究报告、勘测设计合同的要求，拟定修建原则，选定设计方案，计算工程量，提出施工方案，编制设计概算，提供文字说明及图表资料。初步设计文件经审查批复后，则为订购主要材料、机具、设备，安排重大科研试验项目，联系征用土地、拆迁，进行施工准备，编制施工图设计文件和控制建设项目投资等的依据。采用三阶段设计时，经审查批复的初步设计亦为编制技术设计文件的依据。
[A1-2.26] 主要工作内容：
- 特大桥和技术复杂的大桥，应对其流域及河段特征，桥位处地质（初勘）、水文情况，通航要求，桥位与路线协调情况，水文计算及孔径确定，桥型方案比选的论证以及防护工程、抗震措施、施工方案等进行说明。一般至少选用3个桥型设计方案，从经济指标、技术指标、施工难易程度、运营条件、美观等多方面进行充分比较与论述，确定合理的最优设计方案（参见例[1-2-3]桥型方案比选示例）。
- 对大桥各方案进行结构计算、设计图绘制、工程量计算等工作。
- 桥位平面图：特大、大桥及复杂中桥应绘制本图。示出地形、桥梁位臵及调治构造物、防护工程等。高速公路，一级公路桥头接线还应示出路中心线、路基边线、公里及百米桩、直线或平曲线半径和缓和曲线参数，桥梁示出桥长、桥宽、锥坡、标出桩号和交角。
- 桥位工程地质纵断面图，一般与桥型布置图合并绘制。
- 桥型布置图：绘出推荐桥型方案(包括主要调治构造物和防护工程)的立面(或纵断面)、平面、横断面和各部构造尺寸等。示出河床断面、地质分界线、特殊水位、冲刷深度、墩台高度及基础埋臵深度、桥面纵坡等。当为弯桥或斜桥时，还应示出桥轴半径、水流方向及斜交角度。特大桥、大桥还应在图的下部各栏示出里程桩号、设计高程、坡度、坡长、竖曲线要素、平曲线等。列出主要工程材料量总表。
- 桥梁一般构造推荐方案图：一般桥梁或有标准图者不绘制，复杂桥型应绘制。内容包含桥梁上部构造、桥墩桥台及基础的各部尺寸，分上、下部结构列出材料量表，并绘出施工方案示意图，并注明施工方案描述。
- 桥型及一般构造比较方案图：特大桥、大桥及复杂中桥应绘制本图。内容与桥型布置图相同。但除弯桥或斜桥外，不绘平面。复杂桥型比较方案，应绘制一般构造图，要求同⑤。列出比较方案的主要工程材料量总表。
- 各方案结构计算单。
- 编制大桥各方案工程概算。
[A1-2.27] 对于技术上复杂的特大桥、互通式立交桥或新型桥梁结构，需进行技术设计。
技术设计的目的是优化（或完善）初步设计，应根据初步设计批复意见、勘测设计合同的要求，对重大、复杂的技术问题通过科学试验、专题研究、加深勘探调查及分析比较，进一步完善批复的桥型方案的总体和细部各种技术问题以及施工方案，并修正工程概算。批准后作为编制施工图设计的依据。主要工作内容：
- 对技术难点作进一步分析论证；对初步设计所定方案详加研究，依据初步设计审查批复意见作进一步补充和修改完善。
- 补充必要的地质、水文、气象、地震和地质钻探资料（详勘），以及土工、材料、结构或模型试验成果。
- 提出科学试验成果、专题报告。
- 提出修正的施工方案。
- 编制大桥修正概算。
[A1-2.28] 对于技术上复杂的特大桥、互通式立交桥或新型桥梁结构，需进行技术设计。
技术设计的目的是优化（或完善）初步设计，应根据初步设计批复意见、勘测设计合同的要求，对重大、复杂的技术问题通过科学试验、专题研究、加深勘探调查及分析比较，进一步完善批复的桥型方案的总体和细部各种技术问题以及施工方案，并修正工程概算。批准后作为编制施工图设计的依据。主要工作内容：
- 对技术难点作进一步分析论证；对初步设计所定方案详加研究，依据初步设计审查批复意见作进一步补充和修改完善。
- 初步设计(或技术设计)批复意见执行情况；
- 桥位、桥型、墩台基础埋置深度与修正；
- 结构设计说明；
- 采用新技术的说明；
- 建筑材料的来源情况；
- 施工方法及注意事项。
- 对桥梁结构进行分析计算，整理形成计算书。包括结构整体分析计算、结构局部分析计算、结构构件分析计算、施工验算、基础计算等。
- 绘制施工设计图。主要内容有：
- 桥位平面图：要求与初步设计相同。高速公路、一级公路应增绘中央分隔带、坡脚线，地质钻孔在平面上的位置和编号。
- 桥型布置图：绘出立面(或纵断面)、平面、横断面，示出河床断面、地质分界线、钻孔位置及编号、特征水位、冲刷深度、墩台高度及基础埋置深度、桥面纵坡以及各部尺寸和高程。特大、大桥图的下部各栏列出里程桩号、设计高程、坡度、坡长、竖曲线要素、平曲线等。
- 结构设计图：绘出上、下部结构，基础及其他细部结构设计图。
- 调治构造物设计图绘出平面、横断面，必要时增绘立面。
- 编制大桥工程预算。
[A1-2.29] 国内一般（常规）桥梁采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计。对于技术简单、方案明确的小桥，也可采用一阶段设计，即施工图设计。对于技术复杂的大型桥梁，采用三阶段设计，即在初步设计之后，还增加一个技术设计阶段，在这一阶段要针对全部技术难点，如抗风、抗震、受力复杂部位等进行试验、计算及结构设计，然后再进行施工图设计。
[A1-2.30] 桥梁勘测是桥梁设计必不可少的环节，为桥梁设计搜集并提供基础资料，并伴随不同设计阶段的深度与要求，桥梁勘测也分为不同阶段，有研究勘察、初步勘察、详细勘察和补充详细勘察。设计阶段与勘测阶段和工程经济编制工作深度之间的关系如图1-2-2所示。
图1-2-2 设计与勘察、工程经济关系示意