桥梁初步设计方案比选

桥梁初步设计方案比选一．桥梁初步设计本册设计为猛河大桥初步设计，猛河位于湖南省境内。大桥的建设对推动该地区的经本桥设计综合考虑该地区地形、地貌、通航、河床特征、泄洪要求，在满足使用要求1．《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)；2．《公路桥涵设计通用规范》(JTG-2004)；3．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG-2004)；4．《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-1985)；5．《公路工程可靠度设计统一标准》(GB/T50283-1999)；6．《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)；7．《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ026-90)；8．《公路工程抗震设计规范》(JTJ005-96)；9．《钢结构设计规范》(GBJ17-88).本桥工程区段为K3+700~K4+400，桥址位于内陆河，环境类别为Ⅰ类(温暖或寒冷地区的大气环境、与无侵蚀性的水或土接触的环境)，桥位与河道两岸顺直。两堤间距约KPa；微风化白云质灰岩，容许应力[σ0]=2000KPa，河槽部分依次是]=550KPa，砂卵层，容许应力[σ0]=1200KPa，根据上述地质条(1)总体布置(1)造价要求。所选桥型力求技术先进,结构独特有别于附近已建桥梁,同时满足(2)施工要求。所选桥型应满足有成熟施工经验、所需施工设备少、工艺简单的要(3)通航要求。为减少船舶撞墩的机率,确保桥梁的安全,适当增大和合理布置通击具有足够的安全,同时所选桥应保证在施工时不能影响船只(4)景观要求。桥梁作为一种功能性的结构物，同时也是一种美学的艺术。所以在协水及周围环境的污染。求。而T较大的原因均难满足这个要求，超静定结构的连续钢构缝少和行车平稳舒适等突出优点而得到迅速发展。与连由恒载产生的弯矩要小，所以在特大跨连续梁体系桥截面连续刚构桥立面多采用不等跨布置，边主跨比一般为~，梁底曲线可采用二次抛物线、折线和介于折线与二次抛物线之间的~次抛物线，其弯矩变化规律接近。可以使用较大跨径以满足通航和泄洪要求。由于航富余等条件，取主跨为160m。连续刚构桥的边主跨比为：~之间，本桥考虑取两桥台之m地质条件好，而引桥的标准跨为一般30m、40m或50m,，故跨径力简支T梁)+100+160+100+3×50(预制预应力简支Tm。图连续刚构桥方案总体布置图(单位:cm)(1)竖曲线设计：根据《公路工程技术规范》高速公路竖曲线半径一般取值为4500m、最小值为3000m，但考虑到避免桥台高度过低，在桥梁竖曲线和纵坡满足规范的前方案竖曲线半径采用R＝3000m。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=270m、切线长Tm外距E=。(2)桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航(通车)净空、桥两端引道标式中：Hmin——桥面最低高程(m)；——设计水位(——设计水位(m)(设计水位记入壅水、波浪高度等)；jhj——桥向净空安全值(m)；oh——桥梁上部结构建筑高度。oHmin=++3+Hmin——桥面最低高程(m)HHth——设计最高通航水位(m)HHM——通航净空高度(m)Hoh——桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度(m)。oHmin=+10+3++=(主桥跨中桥面标高)综合上述标高，本方案标高取为(跨中桥面标高)，由路堤通车处跨线标高确定。(2)上部结构设计宽取。根据《桥梁工程》通常梁性刚柔桥，支点处箱梁截面的高跨比在1/16~1/20之间，跨中截面梁高约为支点截面梁高的1/~1/，故本桥支点处梁高取，高跨比为1/20，跨中梁m比为1/60。箱梁顶板厚取30cm，腹板及底板腹板厚度由墩跨中40cm厚逐渐过渡至墩顶60cm厚,底板厚度由墩跨中35cm厚逐渐过渡至墩顶80cm厚。梁高、底板厚度按二次抛物线变化，以满足受力及桥梁线形上的需要，腹板厚度按直线变化。本桥方案由于桥面宽度的要求，考虑采用单箱单室断图连续刚构桥方案主梁横截面图(单位:cm)(3)下部结构设计本桥地形平坦，通航孔布置范围较广，由钻探资料，本桥主要地层第一层为沙砾层、第二层为砂卵层，采用端承桩，入岩深度大于三倍桩直径，因此主桥基础采用端承桩基础。主桥桥墩为双肢薄壁桥墩，主桥设4m厚钢筋混凝土承台。主桥基础采用钻孔灌注图连续刚构桥方案主桥桥墩大样图(单位:cm)(1)桥跨布置m预应力简支T梁)+主跨部分+3×50m。(2)上部结构设计图连续刚构桥方案引桥主梁截面图(单位:cm)(3)下部结构设计引桥桥墩采用圆柱式桥墩，桥墩直径为，每一横截面共设有四个桥墩，每一个桥墩下m设置横系梁。。(4)桥台设计本方案中，桥下地基良好，桥台接线处填土高度大约为10m左右，采用构造简单，费用较低的重力时桥台是比较合理的选择。具体桥台的尺寸请参照相关图纸。方案二：独塔双索面斜拉桥(1)总体布置:m混凝土简支T梁＋160m＋180m(双塔双索面斜拉桥)＋50m+30m预应力混T750m。独塔斜拉桥在河床地质、地形条件较好时，经济性比较好，可以省去一个桥塔，无索区比双塔斜拉桥长，拉索用量少；其次，其活载最大挠度发生在拉索区，对受力有利，受收缩徐变及温度梯度的影响较小；再次，其结构布置灵活，施工也比较方便，可采用悬臂鉴于这些优点，并结合当地的地质条件，桥位处基岩埋深较浅，且均匀一致，承载力高，河槽偏于西岸，属于不对称情形，同时河面宽度约400m，在其经济跨径的范围内，另外，桥位处视野开阔，高耸的桥塔进一步增加了大桥雄伟的气势，因此独塔斜拉桥是一个2．桥面标高确定：(1)竖曲线设计：根据《公路工程技术规范》高速公路竖曲线半径一般取值为10000m、最小值为6500m，但考虑到避免桥台高度过高，在桥梁竖曲线和纵坡满足规范的线长T＝200m、竖曲线外距E=2m。((2)上部结构设计(2)桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航(通车)净空、桥两端引道式中：Hmin——桥面最低高程(m)；——设计水位(——设计水位(m)(设计水位记入壅水、波浪高度等)；jjh——桥向净空安全值(m)；joh——桥梁上部结构建筑高度。oHmin=+++式中：Hmin——桥面最低高程(m)Hth——设计最高通航水位(m)HHM——通航净空高度(m)ho——桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度(m)。Hmin=+10++=(主桥跨中桥面标高)mm桥向厚度为4m。桥塔凝土形mm松弛高强平行镀锌钢丝束。斜拉索外层防护采用热挤双层PE边跨斜拉索布置14m+17×8m+10m，主跨斜拉索布置15m+17×8m+29m，索横向间距为。全桥共设2×18对斜拉索。主塔两侧斜拉索的设计以避免产生较大的塔身弯矩为原则。斜拉索两端用冷铸锚分别锚固于索塔和主梁上。斜拉索与主梁上的耳板采用销铰式连接，通过耳板用高强螺栓与主梁连接，斜拉索中板平面内摆动。(3)下部结构设计主桥基础采用端承群桩基础。考虑到美观性，枯水期桩不外露，承台位置尽可能靠近最低水位，本设计取承台中心面与最低水位平齐。承台尺寸取为(横桥向)×(纵桥度大于三倍桩劲。(1)桥跨布置m制预应力简支T梁)+主跨部分+50m+40m。(2)上部结构设计图连续刚构桥方案引桥主梁截面图(单位:cm)(3)下部结构设计引桥桥墩采用圆柱式桥墩，桥墩直径为，每一横截面共设有四个桥墩，每一个桥墩下m布置参考图纸。(4)桥台设计本方案中，桥下地基良好，桥台接线处填土高度大约为10m左右，采用构造简单，费用较低的重力时桥台是比较合理的选择。具体桥台的尺寸请参照相关图纸。方案三：三跨连续下承式钢管混凝土拱桥(1)总体布置中承式钢管混凝土拱桥。主桥长700m，主跨长300m，采用对称布拱桥是我国公路上使用广泛的一种桥型，在竖向荷载作用下，两端产生水平推力，使拱内产生轴向压力，大大减小了拱圈的弯矩，应力分布均匀，跨越能力较大，拱圈的弧形使结构摆脱了单纯的直线组合，形式鲜活美观。下承式拱桥不仅保持了拱桥一般的力学特点，特别是桥梁标高受限时，采用下承式拱桥可以降低桥面标高，方便两端的接线，更重要的是下承式拱桥的拱圈中的巨大水平推力可以由系杆来承受，从而减小拱桥对地基的要求，使基础造价降低(1)竖曲线设计：根据《公路工程技术规范》高速公路竖曲线半径一般取值为4500m、最小值为3000m，但考虑到避免桥台高度过高，在桥梁竖曲线和纵坡满足规范的前Lm(2)桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航(通车)净空、桥两端引道①按设计水位计算桥面标高，计算公式如下：————设计水位(m)(设计水位记入壅水、波浪高度等)；jhj——桥向净空安全值(m)；ho——桥梁上部结构建筑高度。Hmin=++2+Hmin——桥面最低高程(m)HHth——设计最高通航水位(m)HHM——通航净空高度(m)o——桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度(m)。Hmin桥面标高)H综合上述标高，本方案标高取为(跨中桥面标高)，由路堤通车处跨线标高确定。(2)上部结构设计引桥上部主跨采用中承式悬链线无铰拱，结构采用钢管混凝土桁架，六支桁式断面，沿拱轴拱肋采用变高度(拱脚钢管中心距8m,拱顶钢管中心距4m)，预制宽度为4m，边拱拱肋悬链线半拱，计算跨径为75m，矢高为35m，矢跨比为1/,每肋由高4m,宽4m钢筋混凝土箱梁组成，两肋间设有一组“K”字和一组“米”字钢管桁式架横撑，它们与边拱端部固结的预应力混凝土端横梁一起，组成一个稳定的空间梁系结构系杆与拱肋的连接，保证系杆能很要考虑系杆与行车道之间的相互作用，避免桥面因阻碍置箱梁的中间室内，两端锚固于边跨混凝土箱梁梁段横混凝土结构，采用C50混凝土，锚体及拱座处埋设系杆预埋钢桥共设37对吊杆。每根吊杆采用Φ7的低松弛钢绞线，采用双层HDPEHDPE设一隔离层，锚具采用OVM-LZM冷铸墩头锚，分别锚固与拱肋(1)桥跨布置m(预制预应力简支T梁)+主跨部分+30m+30m。(2)上部结构设计mTmm梁图连续刚构桥方案引桥主梁截面图(单位:cm)(3)下部结构设计引桥桥墩采用圆柱式桥墩，桥墩直径为，每一横截面共设有四个桥墩，每一个桥墩下m布置参考图纸。(4)桥台设计本方案中，桥下地基良好，桥台接线处填土高度大约为10m左右，采用构造简单，费用较低的重力时桥台是比较合理的选择。具体桥台的尺寸请参照相关图纸。方案四：自锚式混凝土悬索桥(1)总体布置(即锚跨)，因而可以利用加劲梁的水平支承能力来平衡主缆水平分力；利用锚跨自重来平衡主缆拉力的竖向分力，可节省庞大的锚碇工程。其二，可利用主缆水平分力为加劲梁提供压应力，因而加劲梁可采用普通混凝土结构，节省了预应力费用。自锚式悬索桥具有传统悬索桥的主要审美特征，又能够给我们一种格外的厚重、敦实、雄伟的感受。现代桥梁除了满足自身的结构要求外，也越来越注重景观设计，因此，自锚式悬索桥应用前景是国内外自锚式悬索桥参数：韩国永宗大桥125+300+125钢梁韩国7×40m(预制预应力混凝土T形梁)＋75m+230m+75m(自锚式混凝土悬索桥)+50m+40：cm)本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航(通车)净空、桥两端引道标高的需要，并结式中：Hmin——桥面最低高程(m)；——设计水位(——设计水位(m)(设计水位记入壅水、波浪高度等)；jhj——桥向净空安全值(m)；oh——桥梁上部结构建筑高度。oHmin=+++式中：Hmin——桥面最低高程(m)Hth——设计最高通航水位(m)HHM——通航净空高度(m)o——桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度(m)。Hmin桥面标高)H综合上述标高，本方案标高取为(跨中桥面标高)。(2)上部结构设计承受，所以主梁必须有一定的抗弯刚度，主梁的形式以采用具有一定抗弯刚度的箱形断面较为合适。本方案选用钢箱梁，减轻了体系的自重，在一定的跨度允许范围内，使桥梁的安全性指标、适用性指标、经济性指标、美观性指标得到了完美的统一。对结构受力而言，由于采用了自锚体轴力。图图梁断面图(单位：cm)本桥索塔塔高42m(主梁底部以上)，采用钢筋混凝土门式桥塔，由两根塔柱及一道，塔柱在纵向、横向均为等宽度。塔柱底面高程，塔顶高程为。索塔包括塔柱、横梁以及索塔附属设施(索塔内爬梯、除湿系统)。为加强索塔横向连系，提高索塔横向(3)下部结构设计塔基采用钻孔群桩基础，塔基采用21根直径的钻孔桩，桩底嵌入基岩层倍桩径；桩案比选中，要注意下列四项主要标准：安全、功能、经济与美观，其中自然桥型方案比较表:1分孔2桥长3纵坡4施工难易0m+100m++50m+40m易160m+180m+50m+40m技术+95+110m+95m+40m+50m+40m墩架设拱建临时m+230m+75m+50m+40m，需要567高观观比较优美，但施工相对困难，造价相对过高。根据则，综合考虑地形、地质、水文、河床特征、环境协混凝土连续刚构桥。连续刚构桥受力均匀线条简洁明sdsd