橋梁的方案比選共15頁文檔

1、第二章橋式方案比選2.1 概述隨著橋梁理論的不斷成熟，在橋梁設(shè)計中要求橋的適用性強、舒適安全、建橋費用經(jīng)濟、 科技含量高。對建在城市中的橋梁還特別注重美觀大方。由此，對于一定的建橋條件，根據(jù)側(cè) 重點的不同可能會作出基于基本要求的多種不同設(shè)計方案，只有通過技術(shù)經(jīng)濟等方面的綜合比較才能科學(xué)的得出完美的設(shè)計方案。在方案比較中主要有以下三項任務(wù)： 一是擬定橋梁圖式，二是編制方案，三是技術(shù)經(jīng)濟比 較和最優(yōu)方案的選定。編制設(shè)計方案，通常是從橋梁分孔和擬定橋粱圖式開始。對一般的大跨度 橋梁，依據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗，主跨與邊跨的比值有一個范圍，再由此選定可能實現(xiàn)的橋型圖式， 鼓勵新式橋式的大膽采用。一般選幾個（通

2、常24個）構(gòu)思好、各具優(yōu)點、但一時還難以斷定孰 優(yōu)孰差的圖式，作為進一步詳細研究而進行比較的方案。對每一圖式可在跨度、高度、矢度等方 面大致按比例畫在同樣大小的橋址斷面圖上。 編制方案中，主要指標(biāo)包括：主要材料（普通鋼筋、 預(yù)應(yīng)力鋼筋、碎）用量、勞動力數(shù)量、全橋總造價（分上、下部結(jié)構(gòu)列出卜工期、養(yǎng)護費用、運 營條件、有無困難工程、特種機具。其目的在于為每個橋式提供全面的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，以便相 互比較，科學(xué)的從中選定最佳方案。在編制方案中要擬定結(jié)構(gòu)主要尺寸，并計算主要工程量。 有了工程量，采取相應(yīng)的材料和勞動力定額以擴大單價，就可以確定全橋造價。并且在每個方 案中繪制出河床斷面及地質(zhì)分層的立面圖和

3、橫斷面圖。設(shè)計方案的評價和比較要全面考慮上述各項指標(biāo)，綜合分析每一方案的有缺點，最后選定 一個最佳的推薦方案。按橋梁的設(shè)計原則、造價低、材料省、勞動力少和橋型美觀的應(yīng)是優(yōu)秀 方案。但當(dāng)技術(shù)因素或是使用性質(zhì)候特殊要求時就另當(dāng)別論，注重考慮設(shè)計的側(cè)重點。技術(shù)高,造價必然會高，個個因素是相互制約的。所以在比較時必須從任務(wù)書提出的要求以及地形資料 和施工條件，找出所面臨的問題的關(guān)鍵所在，分清主次。在方案比較中，除了繪制方案比較圖外，還應(yīng)編寫方案比較說明書。其中應(yīng)闡明編制方案 的主要原則，擬定方案的理由，方案比較的綜合評述，對于推薦方案的詳細說明等。有關(guān)擬定結(jié)構(gòu)主要尺寸所作的各種計算資料，以及為估算三材

4、指標(biāo)和造價等所依據(jù)的文件名稱，均以附件的形式載入。在對本橋的設(shè)計中，選定三種橋式名分別是：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋斜拉橋拱橋2.2 各種設(shè)計橋式特點1、 2.1預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋2、 構(gòu)思宗旨：1、在40200m的跨徑范圍內(nèi)，與其它結(jié)構(gòu)體系比較，常成為最佳的橋型方案。2、預(yù)應(yīng)力碎充分發(fā)揮了高強材料的特性，具有可靠強度、剛度以及抗裂性能。3、結(jié)構(gòu)在車輛運營中噪音小，維修工作量小。4、其施工方法已達到相當(dāng)先進的水平，工期短效益明顯。5、伸縮縫少，行車舒適，滿足高速行車的要求。再用滑動支座時，連續(xù)長度可增大。溫 度、碎收縮徐變產(chǎn)生的附加內(nèi)力較小。且全橋有較好的抗震性能。6、連續(xù)梁內(nèi)力的分布較合理，其

5、剛度搭，對活載產(chǎn)生的動力影響較小?；炷潦湛s徐變 引起的變形也是最小的。連續(xù)梁超載時有可能發(fā)生內(nèi)力重分布，提高梁部結(jié)構(gòu)的承載力。7、除動墩外，連續(xù)梁的橋墩及基礎(chǔ)尺寸都可以做得小些。3、 成橋經(jīng)驗資料連續(xù)梁的邊主跨的比值在0.60.7之間，較其它兩種橋式比值要大，支點梁高與跨中梁高 比值要小，在2.0左右。表21國內(nèi)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋分析表橋名跨組合徑邊主跨比梁高H中H中/LH支H支/ H中珠江三橋80+110+ 800.732.71 /40.75.52.04常德大橋84.7+3X120+84.70.731/30.06.82.27沙洋漢大橋62.4+6X111+62.40.562.51/44.462

6、.4華北大橋70+100+700.73.31/30.361.82松花江大橋59+7X90+590.6631月30日5.41.8尺寸擬定在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計中分跨、主梁高度、橫截面形式和主要尺寸的擬定是方案 設(shè)計中的關(guān)鍵所在。通過以上資料對比，當(dāng)主橋采用多跨連續(xù)梁時，中間部分采用等跨布置， 邊跨跨徑約為中跨跨徑的0.650.7倍。當(dāng)邊跨采用主跨徑的0.5倍或更小時，則在橋臺上要設(shè) 置拉力支座。當(dāng)跨徑超過60m時，易采用變高梁高度梁，主梁高度根據(jù)統(tǒng)計資料： 變高度梁跨中截面h1= (1/301/50) L 變高度支點截面公路橋h2= (1/161/25) Lh1/h2=2.03.0箱型截面

7、的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負彎矩的主要工作部位，箱梁底板厚度隨箱梁負彎矩的增大而逐漸加厚直至墩頂，以適應(yīng)受壓要求。底板厚度約為梁高 1/101/12。跨中底板內(nèi)需要配置一定數(shù)量的鋼索和鋼筋，跨中底板厚度一般在2025cm。腹板應(yīng)考慮最小厚度，若腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力管道布置時，可采用2530cm。腹板在支點處的最大厚度約為 3060cm.1、上部結(jié)構(gòu)(1)孔徑布置此橋是一座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，它由主橋和引組成，跨徑組合為70m+112m+70m,邊中跨比值為0.63,橋下為三級通航，縱坡1%,橋總長252m。(2)順橋尺寸跨中梁高為3.0m,支點梁高6.0m,為主跨的1/20,梁底按二次拋物線變化。第

8、9頁(3)橫橋向的尺寸截面縱向為變截面，橋面寬25m,采用雙幅單箱室。頂板厚30cm，取全橋一致，支點處底板 厚60cm,跨中厚為30cm,以方便布置預(yù)應(yīng)力鋼筋?？v向上，梁底按二次拋物線變化，腹板在 距支點四分之一跨度處以4m階段直線變化。頂部承托采用1: 2的比例，高度分別為30cmX 60cm；底部采用1:1的比例，高度分別為30cmx 30cm。橋面設(shè)20%的單向橫坡。圖2-1 連續(xù)梁橋支點處截面單位：cm圖2-2連續(xù)梁橋跨中截面單位：cm(4人行道板其形式采用擱置式具體尺寸見下圖：2、下部結(jié)構(gòu)主橋橋面標(biāo)高高，采用矩形截面柔性墩，柔性墩有足夠的柔度，在減小水平力的作用時很有效。其它橋墩均

9、為空心墩?；A(chǔ)工程采用樁基型式，樁基施工雖采用比較復(fù)雜的機具，但可節(jié)約不少材料和開挖基坑的 土方量，施工過程中也不會遇到像深基坑那樣的防水、防漏和防土等復(fù)雜問題；此外，它 還具有承載力高，沉降量小，且均勻，能承受較大的垂直和水平荷載等特點。在橋梁基礎(chǔ) 中，樁基是一種常用的型式。本基礎(chǔ)采用柱樁。四、 施工方案連續(xù)梁最成熟的施工方法是掛藍懸臂澆注的施工方法，為保證施工過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠，采用0號塊梁段與橋墩臨時固結(jié)。其具體措施是將 0號塊梁段臨時支撐在扇形或門式托架的二側(cè)第一步：首先從B、C墩臨開始對稱懸臂施工。第二步：兩邊跨合攏，釋放B、C墩臨時固結(jié)措施，形成單懸臂梁第三步：合攏中跨圖23懸臂

10、施工示意圖施工流程如下:拼裝模板，施工主墩搭設(shè)墩旁托架施工 0#V架設(shè)掛藍，安裝箱梁底模板，安裝鋼筋，預(yù)留張拉管道稱懸臂澆注，養(yǎng)生拆模后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋|合攏邊跨合攏中跨五、工程數(shù)量工程數(shù)量是技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)之一，它很直觀的反映了一座橋梁建造的水平。目前我國以每平 方米橋面的三材（混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼筋，普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預(yù)應(yīng)力混 凝土橋梁技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)?；炷翗?biāo)號C50,墩身為C25, 127（|）5的低松弛鋼絞線，II級普通鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋65.7kg/nf非預(yù)應(yīng)力鋼筋89.5 kg/nf混凝土0.846 m3/m2表22工程數(shù)量表材料預(yù)應(yīng)力鋼筋普通鋼筋混凝土規(guī)格12-7（|）5鋼絞

11、線II級鋼筋C50C25單位ttM3M3上部結(jié)構(gòu)453.33617.555837.4卜部結(jié)構(gòu)3713.72.2.2預(yù)應(yīng)力混凝土雙肢薄壁剛構(gòu)橋連續(xù)剛構(gòu)是墩梁固結(jié)的連續(xù)結(jié)構(gòu)，它利用高墩的柔度來適應(yīng)結(jié)構(gòu)由預(yù)應(yīng)力、碎收縮、徐變和溫度變化引起的位移，是一種很有競爭潛力的橋型。1、 構(gòu)思宗旨：1、 沿用橋位舊址處雙肢薄壁鐵路橋，橋型新穎簡潔輕巧，外形美觀，橋凈空大，橋下視野開闊。2、 柔性雙薄墩減小了主梁支墩凈距，能有效消減墩頂彎矩峰值。梁高小，跨度大，帶有橫梁的雙肢薄壁墩具有一定的聯(lián)合剛度，要承受較大彎矩，而各壁板內(nèi)彎矩并不 大。3、 因墩與上部結(jié)構(gòu)周結(jié)，在大跨度連續(xù)結(jié)構(gòu)中減少了安裝大型支座和養(yǎng)護上的麻

12、煩，減少了橋墩及基礎(chǔ)工程的材料用量，適用于較高橋墩。4、 施工體系轉(zhuǎn)換方便，伸縮縫少，行車舒服。5、 順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度大，受力性能好。6、 順橋向抗推剛度小，對溫度、碎收縮徐變及地震影響均有利。7、 由于無支座，省掉了施工中體系轉(zhuǎn)換和墩上的臨時固結(jié)措施。8、 此橋型可進一步增大跨徑，上部結(jié)構(gòu)不斷輕型化且連續(xù)長度可增長，由此可進一步簡化預(yù)應(yīng)力索類型。二、成橋經(jīng)驗資料表由以下統(tǒng)計質(zhì)料可以總結(jié)如下規(guī)律：連續(xù)剛構(gòu)的邊主跨徑比在0.50.6之間，支點梁高為跨中梁高的3倍左右，頂板厚在25cm左右，腹板和底板是沿全橋變化底，腹板跨中為 40cm 左右，支點處為60100cm之間。表2-3國內(nèi)部

13、分連續(xù)剛構(gòu)橋分析表橋名跨徑組合邊主跨比梁高板厚跨中根部數(shù)值(m)與中跨比數(shù)值(m)與跨中比頂板(cm)底板(cm)腹板(cm)虎門大橋150+270+ 1500.5651/5414.83.425321304060重慶黃花園大橋137+3X250+ 1370.5484.31/5813.83.425281504070黃石長江大橋146+3X250+1460.5844.11/61133.125321355080江津長江大橋162 + 3X245+ 1620.6634.21/5313.53.225321205080重慶嘉陵江大橋140+240+ 1400.5833.61/6725321204060南澳

14、跨海大橋122+221 + 1220.55231/73113.625321204060華南大橋110+ 190+1100.5731/639.52.828321203555三、尺寸擬定剛構(gòu)橋底主要尺寸包括主梁跨度、墩柱高度、橋梁橫向?qū)挾取＿@些尺寸要取決于主 梁和支柱底剛度或兩者的比例，主梁與支柱底剛度比決定了剛構(gòu)橋的內(nèi)力分布。剛度比 很大，受力趨于簡支梁，剛度比較小趨向于周端梁受力情況。剛架橋兩端懸出長度為中 跨跨度的0.20.5兩者之間。若懸臂加長，端支柱彎矩可以減小，跨中正彎矩也可以減 小，但主梁變形較大，中跨主梁彎矩變化也較大。對于主梁彎矩較大的三跨連續(xù)剛架橋， 邊跨一般為中跨的0.7倍。

15、主梁高度約為中跨跨度的1/301/40左右。當(dāng)采用變高度梁 時，端部梁高可為跨中梁高的1.22.5倍，適當(dāng)加大端部的主梁高度，可以減小截面正 彎矩，這樣可使大多數(shù)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置在主梁的頂部，使其構(gòu)造簡單且施工簡單。1、上部結(jié)構(gòu)(1)孔徑布置主橋為三跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋，引橋為預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁主橋橋孔布置為 70m+112m+70m。邊跨與中跨的比值為0.63。(2)縱橋向梁的尺寸第1 3頁梁高采用變截面形式，梁底按二次拋物線變化，跨中梁高為3.0m,約為跨度的1/37.3,支點梁高為6m,為跨中梁高的2倍。(3)橫截面尺寸圖2-4剛構(gòu)橋支點處橫截面圖單位：cm頂板厚30cm，取全橋一致，支點處

16、底板厚 60cm,跨中厚為30cm,以方便布置預(yù)應(yīng)力鋼 筋。底板頂面按二次拋物線變化，腹板在距支點四分之一跨度處以4m階段直線變化。頂部承托采用1:2的比例，高度分別為30cmx 60cm；底部采用1:1的比例，高度分別為30cmx 30cm。 橋面設(shè)20%的單向橫坡。2、下部結(jié)構(gòu)主橋采用有兩個橫聯(lián)的雙肢薄壁墩，承擔(dān)縱向水平力的作用，頂部與梁周結(jié)，中 間設(shè)兩個箱型橫聯(lián)。主墩的基礎(chǔ)采用樁基，大量減少基礎(chǔ)工程量。橋臺為鋼筋混凝土重力式 U型橋臺，其它橋墩均為混凝土空心墩，基礎(chǔ)為樁型基礎(chǔ)。四、施工方案本橋上部結(jié)構(gòu)施工采用掛藍懸臂澆注法施工。合攏的順序是先邊跨后中跨，邊跨和 中跨的合攏均采用支架法，且

17、邊跨合攏段與邊跨同時澆注施工。兩個箱梁分開澆注，分別合攏 后，再澆注橫梁和橋面板。在墩柱兩側(cè)設(shè)墩旁托架澆注0號塊，掛藍的施工階段最長為4m,其它為3.5m、3.0m 長，由于是墩梁固結(jié)的形式，如此就省去了臨時固結(jié)的措施。施工掛籃為斜拉式，其主要特點 為自重輕，結(jié)構(gòu)受力明確，拼裝方便。施工流程如下：拼裝模板，施工主墩搭設(shè)墩旁托架施工 0班¥第1 4鳳架設(shè)掛藍，安裝箱梁底模板，安裝鋼筋，預(yù)留張拉管道稱懸臂澆注，養(yǎng)生拆模后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋合攏邊跨*合攏中跨五、工程數(shù)量工程數(shù)量是技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)之一，它很直觀的反映了一座橋梁建造的水平。目前我國以每平 方米橋面的三材（混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼筋，普通鋼筋）

18、用量與每平方米橋面造價來表示預(yù)應(yīng)力混 凝土橋梁技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)?；炷翗?biāo)號50,墩身為C25, 127（|）5的低松弛鋼絞線，II級普通鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋65.7kg/nf非預(yù)應(yīng)力鋼筋89.5 kg/nf混凝土0.846 m3/m2表2-4 材料用表項目預(yù)應(yīng)力鋼筋普通鋼筋混凝土規(guī)格12-7（|）5車岡絞線II級鋼筋C50C25單位ttm33 m上部結(jié)構(gòu)313.165726.336368卜部結(jié)構(gòu)6862.92.2.3斜拉橋斜拉橋依靠固定于索塔的斜拉索或主纜支承梁跨，梁似多跨彈性支承，梁內(nèi)彎矩與橋梁的跨度基本無關(guān)，而與拉索或吊索的間距有關(guān)，適用于大跨度橋梁，是一種跨越能力極強的橋型 一、構(gòu)思宗旨1、鑒于主

19、梁增加了中間的斜索支承，彎矩顯著減小，與其他體系的大跨度橋梁比較，混凝土 斜拉橋的鋼材和混凝土用量均較節(jié)省；2、借斜索的預(yù)壓力可以調(diào)整主梁的內(nèi)力，使之分布均勻合理，獲得經(jīng)濟效果，并且能將主梁 做成等截面，便于制造和安裝；3、斜索的水平分力相當(dāng)于對混凝土梁施加的預(yù)壓力，借以提高梁的抗裂性能，并充分發(fā)揮了 高強材料的特性；4、結(jié)構(gòu)輕巧，適用性強。利用梁、索、塔三者的組合變化成不同體系，可適用不同的地形和 地質(zhì)條件；5、建筑高度小，主梁高度一般為跨度的1/401/100 ,能充分滿足橋下凈空和美觀要求，并能 降低引道填土高度；6、豎向剛度及抗扭剛度均較強，抗風(fēng)穩(wěn)定性要好的多，用鋼量較小以及鋼索的錨固

20、裝置較簡單；9、 便于懸臂法施工和架設(shè)，施工安全可靠。缺點：斜拉橋是高次超靜定的組合體系，與其他體系梁橋相比較，包含有較多的設(shè)計變量，全 橋總的技術(shù)經(jīng)濟合理性，不宜簡單的由結(jié)構(gòu)體積小，重量輕或滿應(yīng)力等概念準確表示出來，是 選橋型方案和尋求合理設(shè)計帶來一定困難。索力調(diào)整是斜拉橋主梁受力均勻，以達到經(jīng)濟安全 的重要措施。2、 橋經(jīng)驗數(shù)據(jù)表2-5國內(nèi)斜拉橋成橋資料表橋名跨度（m）體系梁截面橋?qū)捔焊咚髅嫠骶嗨哌|寧長興島83.2+176+83.2支座支承單箱三室101.75雙640濟南黃河104+220+104懸浮雙三角箱19.52.25雙853.8上海浙港85+200+85剛構(gòu)掛梁分離雙室122.2

21、雙6.544天津永和125+260+125懸浮雙三角箱14.52雙11.850.5長沙湘江北105+210+105剛構(gòu)單箱三室30.13.4單852.7武漢長江二180+440+180支座支承雙梯形箱29.23雙890重慶長江二169+444+169懸浮雙主肋242.5雙9110屏陽漢江86+414+86地錨單箱四室15.62雙892三、尺寸擬訂斜拉橋主梁通常為等高度梁。對主梁支承于塔墩上的支承體系，為承受支承截面較大負彎 矩，在局部區(qū)段可加大梁高或加厚下翼緣厚度。 現(xiàn)代斜拉橋都為密索體系，主梁高度越來越小， 向著桁式體系轉(zhuǎn)換。密索體系梁高一般為跨徑的1/701/200 ,或為節(jié)段長的/51/

22、18。對于單索面，要適當(dāng)加大梁高，取梁跨比的上限，以提高梁的抗扭剛度。在選擇梁高時，要考慮以下 因素：索間距、主梁承受的壓力、橫梁跨度、索與梁的錨固要求等。主梁為彈性支承多跨連續(xù) 梁，梁內(nèi)彎矩決定于彈性支承位移、索間距及梁的剛度，梁的剛度越大，彎矩越大。主梁承受 的拉索水平分壓力與橋的跨度有關(guān)，一般靠墩塔處壓力最大，必要時局部加大截面。主梁高度 要大于等于橫梁高度，橫梁高度取決于橫梁的跨度。從橫向風(fēng)力穩(wěn)定性角度考慮，橋?qū)捙c梁高 之比宜大于8,最低限度不宜大于6?，F(xiàn)代斜拉橋均采用密索體系。密索體系有以下優(yōu)點：有利于降低梁高；便于懸臂法施工、索力小，使錨固構(gòu)造簡單，且便于換索?；炷林髁核鏖g距取為

23、610m,多數(shù)取8m。拉索布置為扇形，為此要擬訂拉索錨于塔上的間距。根據(jù)主梁的受力要求或為了減小索面積，拉索的豎 直分力越大越好，因此應(yīng)盡量減小拉索在上的間距，一般取為1.62.2m,它決定于拉索錨頭布置及張拉空間的要求。1、上部結(jié)構(gòu)(1)橋孔徑布置主跨為單塔對稱雙跨，可以節(jié)省一個塔和基礎(chǔ)，縮短斜拉索總長，可取的較好的經(jīng)濟效益。跨度為 112m+ 112m。(2)順橋向尺寸梁高為3.2m,為主跨的1/35,為等高粱。(3)橫橋向尺寸截面縱向為等截面，橋面寬25m,采用單箱四室截面形式。本橋為塔梁固結(jié)體系。這種結(jié) 構(gòu)存在的主要缺點是上部結(jié)構(gòu)重量和活載力都需由支座傳給橋墩，需要設(shè)置很大噸位的支座， 造價較高。(4)橫截面圖圖25斜拉橋橫截面圖2、下部結(jié)構(gòu)橋臺為鋼筋混凝土重力式U型橋臺，基礎(chǔ)為柱樁基礎(chǔ)。5、 施工方案本橋施工利用懸臂拼裝法。6、 工程數(shù)量混凝土標(biāo)號C50,預(yù)應(yīng)力鋼筋12-7(|)5橋面混凝土1m3/itf預(yù)應(yīng)力鋼筋65kg/