橋梁初步設(shè)計(jì)方案比選

1、 橋梁初步設(shè)計(jì)一 工程概況1. 地理位置擬建金沙江特大橋位于云南省麗江納西族自治縣石鼓附近，橋梁全600.0m，橋?qū)?2m，在線路測(cè)設(shè)里程K260+297K260+897之間，橋軸線近斜50度跨越金沙江，該處江谷寬約70m，山坡地表植被不發(fā)育，河邊有簡(jiǎn)易公路與國(guó)道相連，交通較便利。2. 氣象、水文項(xiàng)目區(qū)屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候，垂直氣候分帶顯著，冬春季寒冷干燥，多寒潮入侵，夏無酷暑，常有勁風(fēng)。區(qū)域性溫差較大，自北而南，氣溫隨海拔降低而升高，降雨量則相反。年平均氣溫12.112.7C，極端最高氣溫31.7C，極端最低氣溫-15.6C，年無霜期長(zhǎng)達(dá)295310天。年平均降水在8001000mm之間，多

2、集中于五至十月份。系云南省年平均氣溫低，降雨較少的地區(qū)之一。金沙江發(fā)源于青海境內(nèi)唐古拉山脈的格拉丹冬雪山北麓，是西藏和四川的界河。它在西藏的江達(dá)縣和四川的石渠縣交界處（江達(dá)縣鄧柯鄉(xiāng)的蓋哈河口）進(jìn)入昌都地區(qū)邊界，經(jīng)江達(dá)、貢覺和芒康等縣東部邊緣，至巴塘縣中心線附近的麥曲河口西南方小河的金沙匯口處入云南，然后在云南麗江折向東流，為長(zhǎng)江上游。金沙江在昌都地區(qū)段河長(zhǎng)587公里，江面海拔自3340米至2296米，落差1044米，流域面積2 . 3萬平方公里，年平均流量為957.3立方米/秒，年徑流量301.9億立方米（巴塘站）。金沙江落差3,300公尺，水力資源一億多瓩，占長(zhǎng)江水力資源的40%以上。流域內(nèi)

3、礦物資源豐富，但流急坎陡，江勢(shì)驚險(xiǎn)，航運(yùn)困難。由于河床陡峻，流水侵蝕力強(qiáng)，金沙江是長(zhǎng)江干流宜昌站泥沙的主要來源二 設(shè)計(jì)規(guī)范1.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)2.公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D20-2006)3.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）4.公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D61-2005）5.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)6.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）7.公路工程概算定額（JTG/T B06-01-2007）三 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主要技術(shù)指標(biāo)如下：1.道路等級(jí)：高速公路(半幅)。2.設(shè)計(jì)行車速

4、度： 80公里/小時(shí)。3.設(shè)計(jì)荷載： 公路級(jí)4.橋面寬度：路基寬12.0m，橋梁比路基寬1m。5.設(shè)計(jì)洪水頻率： 1/300。6.地震烈度：度。7.橋面橫坡：雙向2。8.高程：黃海高程系。9.坐標(biāo)：北京坐標(biāo)系四 水文地質(zhì)概況1.地形、地貌橋址區(qū)為云貴高原，屬中山河谷地貌，金沙江北西岸中上部，地勢(shì)總體走向近東向西，傾向金沙江，地形陡峻，坡角4055，金沙江切割強(qiáng)烈，形成“U”形溝谷，相對(duì)高差約140m, 海拔介于1240.001375.00m之間。2.地層巖性根據(jù)鉆探揭露，橋址區(qū)地層為第四系更新統(tǒng)角礫、碎石；二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組強(qiáng)(弱,微)風(fēng)化玄武巖，分為5個(gè)工程地質(zhì)層，現(xiàn)由新至老分述如下：

5、角礫：黃褐灰色，骨架顆粒呈棱角狀，分選性差，顆粒成份以強(qiáng)-弱風(fēng)化玄武巖為主，充填角礫、砂、粘性土等，局部為角礫或塊石。稍濕,密實(shí)。0=800kPa，1=120kPa。二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組全風(fēng)化玄武巖：灰綠、灰黃色，原巖結(jié)構(gòu)全部破壞，巖芯呈泥砂狀, 少量角礫，稍濕，中密。0=300kPa，i=80kPa。僅在ZK1中揭露。強(qiáng)風(fēng)化玄武巖：灰色，微晶結(jié)構(gòu)，裂隙發(fā)育，巖芯呈碎石、砂狀，錘擊不易碎，表部薄層全風(fēng)化層，鉆進(jìn)困難。0=800kPa，1=120kPa。僅在ZK1和ZK3中揭露。弱風(fēng)化玄武巖：灰綠色，微晶結(jié)構(gòu)，裂隙發(fā)育，巖芯呈塊狀，局部短柱狀，錘擊不易碎，鉆進(jìn)困難。0=2000kPa。微風(fēng)化

6、玄武巖：灰黑色-灰綠色，微晶結(jié)構(gòu)，裂隙較發(fā)育，巖芯呈柱狀，局部塊狀，錘擊不易碎，鉆進(jìn)困難。0=4500kPa。3.地質(zhì)構(gòu)造及地震橋址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育。橋址區(qū)位于我國(guó)地震活動(dòng)最強(qiáng)烈的南北地震帶東側(cè)，云南省七大地震帶中，影響該區(qū)的有兩條，地震活動(dòng)十分頻繁。根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）橋址區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g，反應(yīng)譜特征周期0.30s。4.水文地質(zhì)條件 橋址區(qū)地表水系為金沙江。自東向西流泄，據(jù)初勘資料，2003年11月20日流量50m3/s,無色、無味、無嗅、透明，雨季流量50100 m3/s,常年不干。水質(zhì)類型為HCO3-Ca2+型，PH值7.75

7、，無侵蝕性CO2，水對(duì)砼無侵蝕性。橋址區(qū)玄武巖屬含水性弱的裂隙含水層，地下水貧乏，鉆孔中均未見地下水位，地表無泉水出露。5.不良地質(zhì)現(xiàn)象 橋址區(qū)未見滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。但橋址區(qū)地形陡峻，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育,易產(chǎn)生崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。6 .工程地質(zhì)評(píng)價(jià)a.橋址區(qū)場(chǎng)地穩(wěn)定性一般，無全新活動(dòng)斷裂通過，適宜建橋。 b.根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）橋址區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g，反應(yīng)譜特征周期0.30s。c.橋基的各層巖土中，和層厚度薄，物理力學(xué)性能較差，不宜做基礎(chǔ)持力層；建議橋臺(tái)采用天然地基,擴(kuò)大基礎(chǔ),以層弱風(fēng)化玄武巖為基礎(chǔ)；橋墩采用天然地基, 樁基礎(chǔ)

8、,以層微風(fēng)化玄武巖為基礎(chǔ)；樁徑、樁長(zhǎng)應(yīng)驗(yàn)算橋基荷載確定，樁型采用鉆孔灌注端承樁。d.修建期間應(yīng)清除危險(xiǎn)孤石，修建完成后對(duì)整個(gè)坡面進(jìn)行植被防護(hù)，以封山育林種草為主。五、本橋采用材料1.混凝土：主梁采用C50 混凝土，拱肋鋼管內(nèi)采用C50 微膨脹混凝土。2.鋼材：拱肋鋼管及橫撐均采用Q345qE 鋼材，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合橋梁用結(jié)構(gòu)鋼（GB/T714）。3.縱向預(yù)應(yīng)力筋：高強(qiáng)度低松弛鋼鉸線，公稱直徑=15.20mm，OVM 錨具。鋼鉸線抗拉強(qiáng)度fpk=1860MPa，彈性模量Ep=195GPa，技術(shù)條件符合預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（GB/T5224）的規(guī)定。4.非預(yù)應(yīng)力鋼筋：HRB335 鋼筋應(yīng)符合鋼筋混凝土

9、用熱軋帶肋鋼筋（GB/T1499），Q235 鋼筋應(yīng)符合鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋（GB/T13013）。六 大橋設(shè)計(jì)方案1. 大橋總體方案構(gòu)思全面貫徹“安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀”的技術(shù)方針。1）造價(jià)要求。所選橋型力求技術(shù)先進(jìn), 結(jié)構(gòu)獨(dú)特有別于附近已建橋梁, 同時(shí)滿足工程數(shù)量省、造價(jià)低、投資少、經(jīng)濟(jì)合理的原則。2）施工要求。所選橋型應(yīng)滿足有成熟施工經(jīng)驗(yàn)、所需施工設(shè)備少、工藝簡(jiǎn)單的要求, 以減小施工難度、加快施工進(jìn)度、節(jié)省投資金額、保證施工質(zhì)量。3）通航要求。為減少船舶撞墩的機(jī)率, 確保橋梁的安全, 適當(dāng)增大和合理布置通航孔跨徑, 并且抵抗船舶撞擊具有足夠的安全, 同時(shí)所選橋應(yīng)保證在施工時(shí)不能影響船

10、只通行。4）景觀要求。橋梁作為一種功能性的結(jié)構(gòu)物，同時(shí)也是一種美學(xué)的藝術(shù)。所以在滿足橋梁實(shí)用功能和橋下通航要求的前提下，力求橋梁造型美觀，使大橋與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。并應(yīng)最大限度地減少施工對(duì)河水及周圍環(huán)境的污染。 基于以上原則再結(jié)合地質(zhì)實(shí)際情況以及中國(guó)現(xiàn)有的常見橋型，本次設(shè)計(jì)選取了四種橋型：連續(xù)剛構(gòu)橋，獨(dú)塔雙索面斜拉橋，三跨連續(xù)下承式鋼管混凝土拱橋，自錨式混凝土懸索橋。最后綜合各種因素，選取連續(xù)剛構(gòu)橋作為推薦方案。2. 方案一：連續(xù)剛構(gòu)橋1）主橋設(shè)計(jì)(1）總體布置 a方案構(gòu)思隨著交通運(yùn)輸特別是一級(jí)級(jí)公路的迅速發(fā)展，對(duì)行車平順舒適提出了更高的要求。而懸臂梁橋和T形剛構(gòu)橋由于形變比較大的原因均難滿足這

11、個(gè)要求，超靜定結(jié)構(gòu)的連續(xù)鋼構(gòu)橋以其結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、伸縮縫少和行車平穩(wěn)舒適等突出優(yōu)點(diǎn)而得到迅速發(fā)展。與連續(xù)梁橋相比，連續(xù)剛構(gòu)橋在墩頂處由恒載產(chǎn)生的彎矩要小，所以在特大跨連續(xù)梁體系橋中，一般考慮采用連續(xù)剛構(gòu)橋。變截面連續(xù)剛構(gòu)橋立面多采用不等跨布置，邊主跨比一般為0.50.692，梁底曲線可采用二次拋物線、折線和介于折線與二次拋物線之間的1.51.8次拋物線，其中拋物線的變化規(guī)律應(yīng)與連續(xù)梁的彎矩變化規(guī)律接近。本橋河床較為平坦，基巖埋深較淺，可以使用較大跨徑以滿足通航和泄洪要求。由于是III-(2)級(jí)航道，通航凈寬為150m，設(shè)一個(gè)通航孔，考慮到橋墩布置、地質(zhì)、地形和通航富余等條件，取主跨為150

12、m。連續(xù)剛構(gòu)橋的邊主跨比為：0.50.692之間，本橋考慮取兩橋臺(tái)之間長(zhǎng)度為720m。由于橋位地質(zhì)條件好，而引橋的標(biāo)準(zhǔn)跨為一般30m、40m 或50m,，故跨徑布置為：70+150+70（ 預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁 ）=290m，這時(shí)邊主跨比70/150=0.467滿足要求。圖1.1 連續(xù)剛構(gòu)橋方案總體布置圖（單位:cm）b橋面標(biāo)高確定：（1）豎曲線設(shè)計(jì)：根據(jù)公路工程技術(shù)規(guī)范高速公路豎曲線半徑一般取值為4500m、最小值為3000m，但考慮到避免橋臺(tái)高度過低，在橋梁豎曲線和縱坡滿足規(guī)范的前提下，本方案豎曲線半徑采用R3000m。豎曲線基本要素為：豎曲線長(zhǎng)度L=270m、切線長(zhǎng)T135m、豎曲線外距E

13、=3.04m。（2）橋面標(biāo)高：本橋橋面標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標(biāo)高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。 按設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面標(biāo)高，計(jì)算公式如下： 式中： 橋面最低高程（m）； 設(shè)計(jì)水位（m）（設(shè)計(jì)水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。 337.765+1.5+3+0.10 =342.365m(主橋跨中橋面標(biāo)高) 按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：式中：橋面最低高程（m） 設(shè)計(jì)最高通航水位（m） 通航凈空高度（m） 橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度，包括橋面鋪裝層高度（m）。=326.473+10+3+0.1=339.573m（主橋跨中橋面標(biāo)高） 按路堤通車處計(jì)

14、算橋面標(biāo)高：路堤通車處通車凈空4.5m，上部結(jié)構(gòu)建筑高度3.0m，設(shè)計(jì)跨中橋面標(biāo)高為：43.352+3+4.5=49.852 m。綜合上述標(biāo)高，本方案標(biāo)高取為49.852（跨中橋面標(biāo)高），由路堤通車處跨線標(biāo)高確定。（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主橋上部結(jié)構(gòu)采用變截面箱梁， C50混凝土，橋梁寬度17.5m，箱梁頂板寬度取17.5.0m，底板寬取10.0m。根據(jù)橋梁工程通常梁性剛?cè)針?，支點(diǎn)處箱梁截面的高跨比在1/161/20之間，跨中截面梁高約為支點(diǎn)截面梁高的1/2.51/3.5，故本橋支點(diǎn)處梁高取9.5m，高跨比為1/20，跨中梁高取4m，跨中截面梁高為支點(diǎn)梁高1/3，高跨比為1/60。箱梁頂板厚取30c

15、m，腹板及底板采用變截面，腹板厚度由墩跨中40cm厚逐漸過渡至墩頂60cm厚 , 底板厚度由墩跨中35cm厚逐漸過渡至墩頂80cm厚。梁高、底板厚度按二次拋物線變化，以滿足受力及橋梁線形上的需要，腹板厚度按直線變化。本橋方案由于橋面寬度的要求，考慮采用單箱單室斷面 ，單箱單室斷面構(gòu)造簡(jiǎn)單，受力明確，施工方便。圖1.2 連續(xù)剛構(gòu)橋方案主梁橫截面圖（單位:cm）（3）下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本橋地形平坦，通航孔布置范圍較廣，由鉆探資料，本橋主要地層第一層為沙礫層、第二層為砂卵層，采用端承樁，入巖深度大于三倍樁直徑，因此主橋基礎(chǔ)采用端承樁基礎(chǔ)。主橋橋墩為雙肢薄壁橋墩，主橋設(shè)4m厚鋼筋混凝土承臺(tái)。主橋基礎(chǔ)采用鉆

16、孔灌注樁，選擇在枯水季節(jié)鉆孔施工，主墩每墩樁數(shù)為24根，樁端入持力層厚度亦大于樁直徑3倍。圖1.3 連續(xù)剛構(gòu)橋方案主橋橋墩大樣圖（單位:cm）2 ) 引橋設(shè)計(jì)（1）橋跨布置70+150+70（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引橋上部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40m的預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，梁高為2m，預(yù)制寬度為2m，主梁吊裝就位后澆筑0.4m的濕接縫，T梁間距為2m，跨中腹板厚度為0.2m，跨中馬蹄寬度為0.5m，高度為0.25m，斜坡高度0.15m，支點(diǎn)截面腹板厚度變?yōu)?.5m。圖1.4 連續(xù)剛構(gòu)橋方案引橋主梁截面圖（單位:cm）（3）下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 引橋橋墩采用圓柱式橋墩，橋墩直徑為1.5m，每一橫截面共設(shè)有四個(gè)橋墩，每一

17、個(gè)橋墩下面設(shè)置1.0 m直徑的圓柱樁，中心距為2.5倍樁徑，圓柱樁之間設(shè)置橫系梁。（4）橋臺(tái)設(shè)計(jì) 本方案中，橋下地基良好，橋臺(tái)接線處填土高度大約為10m左右，采用構(gòu)造簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低的重力時(shí)橋臺(tái)是比較合理的選擇。具體橋臺(tái)的尺寸請(qǐng)參照相關(guān)圖紙。 3.方案二：獨(dú)塔雙索面斜拉橋1）主橋設(shè)計(jì)（1）總體布置: 640m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁140m150m（雙塔雙索面斜拉橋）40m+30m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁600m。 圖1.5 斜拉橋型總體布置圖（單位：cm）a.方案構(gòu)思 ：獨(dú)塔斜拉橋在河床地質(zhì)、地形條件較好時(shí)，經(jīng)濟(jì)性比較好，可以省去一個(gè)橋塔，無索區(qū)比雙塔斜拉橋長(zhǎng)，拉索用量少；其次，其活載最大撓度發(fā)生在拉

18、索區(qū)，對(duì)受力有利，受收縮徐變及溫度梯度的影響較小；再次，其結(jié)構(gòu)布置靈活，施工也比較方便，可采用懸臂澆筑、轉(zhuǎn)體施工等方法。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，橋位處基巖埋深較淺，且均勻一致，承載力高，河槽偏于西岸，屬于不對(duì)稱情形，同時(shí)河面寬度約400m，在其經(jīng)濟(jì)跨徑的范圍內(nèi)，另外，橋位處視野開闊，高聳的橋塔進(jìn)一步增加了大橋雄偉的氣勢(shì)，因此獨(dú)塔斜拉橋是一個(gè)很具有競(jìng)爭(zhēng)力的方案。b橋面標(biāo)高確定： （1）豎曲線設(shè)計(jì)：根據(jù)公路工程技術(shù)規(guī)范高速公路豎曲線半徑一般取值為10000m、最小值為6500m，但考慮到避免橋臺(tái)高度過高，在橋梁豎曲線和縱坡滿足規(guī)范的前提下，本方案豎曲線半徑采用R10000m。豎曲線基本

19、要素為：豎曲線長(zhǎng)度L=400m、切線長(zhǎng)T200m、豎曲線外距E=2m。（( 2）橋面標(biāo)高：本橋橋面標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標(biāo)高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。 按設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面標(biāo)高，計(jì)算公式如下： 式中： 橋面最低高程（m）； 設(shè)計(jì)水位（m）（設(shè)計(jì)水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。 337.765+1.5+2.5+0.10 =341.865m(主橋跨中橋面標(biāo)高) 按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：式中：橋面最低高程（m） 設(shè)計(jì)最高通航水位（m） 通航凈空高度（m） 橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度，包括橋面鋪裝層高度（m）。=326.473+10+

20、2.5+0.1=339.073m（主橋跨中橋面標(biāo)高）（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.主 塔：橋面以上主塔順橋向?qū)?m，橋面以下至承臺(tái)逐漸過渡到10m。橫橋向厚度為4m。橋塔總高度為108.8m，橋面以上高為89.50m。b.主 梁 ：主梁梁高為2.5m，橋面板行車道做成1的雙向橫坡，橋面全寬26.5m。主梁截面采用混凝土形式，其截面形式見圖：圖1.6 主梁截面形式（單位：cm）c.斜拉索：斜拉索采用直徑8mm的低松弛高強(qiáng)平行鍍鋅鋼絲束。斜拉索外層防護(hù)采用熱擠雙層PE防護(hù)套，外層防護(hù)套的顏色可根據(jù)景觀要求選用。邊跨斜拉索布置14m+178m+10m，主跨斜拉索布置15m+178m+29m，索橫向間距為25

21、.50m。全橋共設(shè)218對(duì)斜拉索。主塔兩側(cè)斜拉索的設(shè)計(jì)以避免產(chǎn)生較大的塔身彎矩為原則。斜拉索兩端用冷鑄錨分別錨固于索塔和主梁上。斜拉索與主梁上的耳板采用銷鉸式連接，通過耳板用高強(qiáng)螺栓與主梁連接，斜拉索中心線在耳板平面內(nèi)擺動(dòng)。(3) 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主橋基礎(chǔ)采用端承群樁基礎(chǔ)?？紤]到美觀性，枯水期樁不外露，承臺(tái)位置盡可能靠近最低水位，本設(shè)計(jì)取承臺(tái)中心面與最低水位平齊。承臺(tái)尺寸取為36.00m（橫橋向）12.00m(縱橋向)4.0m(高)?；A(chǔ)由21根直徑為2.0m的樁組成，縱向3排，間距4m，橫向7排，間距5m，持力層厚度大于三倍樁勁。2)引橋設(shè)計(jì)（1）橋跨布置640m（ 預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁 ）+主跨

22、部分+40m+30m。（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引橋上部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40m的預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，梁高為2m，預(yù)制寬度為2m，主梁吊裝就位后澆筑0.4m的濕接縫，T梁間距為2m，跨中腹板厚度為0.2m，跨中馬蹄寬度為0.5m，高度為0.25m，斜坡高度0.15m，支點(diǎn)截面腹板厚度變?yōu)?.5m。圖1.7 連續(xù)剛構(gòu)橋方案引橋主梁截面圖（單位:cm）（3）下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 引橋橋墩采用圓柱式橋墩，橋墩直徑為1.8m，每一橫截面共設(shè)有四個(gè)橋墩，每一個(gè)橋墩下面設(shè)置2.0 m直徑的圓柱樁，圓柱樁之間設(shè)置橫系梁。具體布置參考圖紙。（4）橋臺(tái)設(shè)計(jì) 本方案中，橋下地基良好，橋臺(tái)接線處填土高度大約為10m左右，采用構(gòu)造簡(jiǎn)單，

23、費(fèi)用較低的重力時(shí)橋臺(tái)是比較合理的選擇。具體橋臺(tái)的尺寸請(qǐng)參照相關(guān)圖紙。4. 方案三：三跨連續(xù)下承式鋼管混凝土拱橋1)主梁設(shè)計(jì)（1）總體布置方案取為三跨連續(xù)中承式鋼管混凝土拱橋。主橋長(zhǎng)600m，主跨長(zhǎng)290m，采用對(duì)稱布置。圖1.8 拱橋橋型總體布置圖（單位：cm）a.方案構(gòu)思 拱橋是我國(guó)公路上使用廣泛的一種橋型，在豎向荷載作用下，兩端產(chǎn)生水平推力，使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，大大減小了拱圈的彎矩，應(yīng)力分布均勻，跨越能力較大，拱圈的弧形使結(jié)構(gòu)擺脫了單純的直線組合，形式鮮活美觀。下承式拱橋不僅保持了拱橋一般的力學(xué)特點(diǎn)，特別是橋梁標(biāo)高受限時(shí)，采用下承式拱橋可以降低橋面標(biāo)高，方便兩端的接線，更重要的是下承式拱橋

24、的拱圈中的巨大水平推力可以由系桿來承受，從而減小拱橋?qū)Φ鼗囊?，使基礎(chǔ)造價(jià)降低b橋面標(biāo)高確定（1）豎曲線設(shè)計(jì)：根據(jù)公路工程技術(shù)規(guī)范高速公路豎曲線半徑一般取值為4500m、最小值為3000m，但考慮到避免橋臺(tái)高度過高，在橋梁豎曲線和縱坡滿足規(guī)范的前提下，本方案豎曲線半徑采用R3000m。豎曲線基本要素為：豎曲線長(zhǎng)度L=270m、切線長(zhǎng)T135m、豎曲線外距E=3.04m。（2）橋面標(biāo)高：本橋橋面標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標(biāo)高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。 按設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面標(biāo)高，計(jì)算公式如下： 式中： 橋面最低高程（m）； 設(shè)計(jì)水位（m）（設(shè)計(jì)水位記入壅水、波浪高度

25、等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。 337.765+1.5+2+0.10 =341.365m(主橋跨中橋面標(biāo)高) 按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：式中：橋面最低高程（m） 設(shè)計(jì)最高通航水位（m） 通航凈空高度（m） 橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度，包括橋面鋪裝層高度（m）。=326.473+10+2+0.1=338.573m（主橋跨中橋面標(biāo)高）綜合上述標(biāo)高，本方案標(biāo)高取為338.573（跨中橋面標(biāo)高），由路堤通車處跨線標(biāo)高確定。（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.拱肋設(shè)計(jì)引橋上部主跨采用中承式懸鏈線無鉸拱，結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土桁架，六支桁式斷面，沿拱軸拱肋采用變高度（拱腳鋼管中心距8m,拱頂鋼管中心距4m），預(yù)

26、制寬度為4m，邊拱拱肋采用上承式雙肋懸鏈線半拱，計(jì)算跨徑為75m，矢高為35m，矢跨比為1/4.3,每肋由高4m,寬4m鋼筋混凝土箱梁組成，兩肋間設(shè)有一組“K”字和一組“米”字鋼管桁式架橫撐，它們與邊拱端部固結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土端橫梁一起，組成一個(gè)穩(wěn)定的空間梁系結(jié)構(gòu) b.系桿及吊桿設(shè)計(jì)系桿設(shè)計(jì)是拱橋中的一個(gè)關(guān)鍵問題，一方面要考慮系桿與拱肋的連接，保證系桿能很好的與拱肋共同受力；另一方面又要考慮系桿與行車道之間的相互作用，避免橋面因阻礙系桿的受拉而遭破壞。該橋系桿布置箱梁的中間室內(nèi)，兩端錨固于邊跨混凝土箱梁梁段橫梁處錨體之上，錨體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用C50混凝土，錨體及拱座處埋設(shè)系桿預(yù)埋鋼管。吊桿

27、在同一截面內(nèi)設(shè)置雙吊桿，以有利于拱肋橫向穩(wěn)定。一般吊桿間距為410m,吊桿間距初步擬定為7.0m，全橋共設(shè)37對(duì)吊桿。每根吊桿采用7的低松弛鋼絞線，采用雙層HDPE全防腐體系，雙層HDPE之間設(shè)一隔離層，錨具采用OVM-LZM冷鑄墩頭錨，分別錨固與拱肋鋼管頂端和箱梁錨固室內(nèi)的腹板上。2) 引橋設(shè)計(jì)（1）橋跨布置70+150+70（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引橋上部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40m的預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，梁高為2m，預(yù)制寬度為2m，主梁吊裝就位后澆筑0.4m的濕接縫，T梁間距為2m，跨中腹板厚度為0.2m，跨中馬蹄寬度為0.5m，高度為0.25m，斜坡高度0.15m，支點(diǎn)截面腹板厚度變?yōu)?.5m。圖1.

28、9 連續(xù)剛構(gòu)橋方案引橋主梁截面圖（單位:cm）（3）下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 引橋橋墩采用圓柱式橋墩，橋墩直徑為1.8m，每一橫截面共設(shè)有四個(gè)橋墩，每一個(gè)橋墩下面設(shè)置2.0 m直徑的圓柱樁，圓柱樁之間設(shè)置橫系梁。具體布置參考圖紙。(4) 橋臺(tái)設(shè)計(jì) 本方案中，橋下地基良好，橋臺(tái)接線處填土高度大約為10m左右，采用構(gòu)造簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低的重力時(shí)橋臺(tái)是比較合理的選擇。具體橋臺(tái)的尺寸請(qǐng)參照相關(guān)圖紙。5.方案四：自錨式混凝土懸索橋1)主橋設(shè)計(jì)（1） 總體布置a方案構(gòu)思自錨式懸索橋與傳統(tǒng)懸索橋的最大區(qū)別有兩個(gè)，其一是主纜錨固于邊跨加勁梁（即錨跨），因而可以利用加勁梁的水平支承能力來平衡主纜水平分力；利用錨跨自重來平衡主纜

29、拉力的豎向分力，可節(jié)省龐大的錨碇工程。其二，可利用主纜水平分力為加勁梁提供壓應(yīng)力，因而加勁梁可采用普通混凝土結(jié)構(gòu)，節(jié)省了預(yù)應(yīng)力費(fèi)用。自錨式懸索橋具有傳統(tǒng)懸索橋的主要審美特征，又能夠給我們一種格外的厚重、敦實(shí)、雄偉的感受?，F(xiàn)代橋梁除了滿足自身的結(jié)構(gòu)要求外，也越來越注重景觀設(shè)計(jì)，因此，自錨式懸索橋應(yīng)用前景是很樂觀的。表1.1 國(guó)內(nèi)外自錨式懸索橋參數(shù)：橋名跨度矢跨比加勁梁地點(diǎn)三汊磯湘江大橋132+328+1281/5.0鋼梁中國(guó)蘇州竹園大橋33+90+331/8.0鋼-混凝土梁中國(guó)日本此花大橋120+300+1201/6.0鋼梁日本韓國(guó)永宗大橋125+300+1251/5.0鋼梁韓國(guó)參考上表設(shè)計(jì)資料

30、，本橋總體布置為：540m（預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁）70m+150m+70m（自錨式混凝土懸索橋）+40m+30 m（預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁） 圖1.10 自錨式懸索橋方案總體布置圖（單位：cm）b.橋面標(biāo)高確定本橋橋面標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標(biāo)高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。 按設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面標(biāo)高，計(jì)算公式如下： 式中： 橋面最低高程（m）； 設(shè)計(jì)水位（m）（設(shè)計(jì)水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。 36.61+1.5+2.8+0.10 =41.01m(主橋跨中橋面標(biāo)高) 按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：式中：橋面最低高程（m） 設(shè)

31、計(jì)最高通航水位（m） 通航凈空高度（m） 橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度，包括橋面鋪裝層高度（m）。=32.05+10+2.8+0.1=44.95m（主橋跨中橋面標(biāo)高） 按路堤通車處計(jì)算橋面標(biāo)高：路堤通車處通車凈空4.5m，上部結(jié)構(gòu)建筑高度2.1m，設(shè)計(jì)跨中橋面標(biāo)高為：39.052 +2.1+4.5+2.05=47.702 m。綜合上述標(biāo)高，本方案標(biāo)高取為47.702m（跨中橋面標(biāo)高）。（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.加勁梁自錨式懸索橋中的恒載由主纜來承受，而活載還需要由主梁來承受，所以主梁必須有一定的抗彎剛度，主梁的形式以采用具有一定抗彎剛度的箱形斷面較為合適。本方案選用鋼箱梁，減輕了體系的自重，在一定的跨度允

32、許范圍內(nèi)，使橋梁的安全性指標(biāo)、適用性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、美觀性指標(biāo)得到了完美的統(tǒng)一。對(duì)結(jié)構(gòu)受力而言，由于采用了自錨體系，將索錨固于主梁上，利用主梁來抵抗水平軸力 。圖1.11 主梁斷面圖（單位：cm）b.橋塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)本橋索塔塔高42m（主梁底部以上），采用鋼筋混凝土門式橋塔，由兩根塔柱及一道橫梁組成，塔柱在縱向、橫向均為等寬度。塔柱底面高程24.805m，塔頂高程為95.702m。索塔包括塔柱、橫梁以及索塔附屬設(shè)施（索塔內(nèi)爬梯、除濕系統(tǒng)）。為加強(qiáng)索塔橫向連系，提高索塔橫向穩(wěn)定性，索塔設(shè)置一道預(yù)應(yīng)力混凝土箱形橫梁。（3）下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塔基采用鉆孔群樁基礎(chǔ)，塔基采用 21根直徑2.0m的鉆孔樁，樁底

33、嵌入基巖層1.5-2倍樁徑；樁長(zhǎng)15.56m，承臺(tái)厚度為4m。2)引橋設(shè)計(jì) 參見此前引橋設(shè)計(jì)方案。6. 橋型方案比選在橋梁方案比選中，要注意下列四項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn)：安全、功能、經(jīng)濟(jì)與美觀，其中自然以安全與經(jīng)濟(jì)為重。下面對(duì)四個(gè)方案進(jìn)行簡(jiǎn)述：橋型方案比較表:方案項(xiàng)目第一方案第二方案第三方案第四方案預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋獨(dú)塔斜拉橋下承式連續(xù)鋼管拱橋自錨式混凝土懸索橋1分孔740 m +100 m +180 m +100 m +50 m +40 m640m +160m+180m+40m+0 m840m +95+110m+95m+40m+50m+40m 740m +75m+230m+75m+50m+40m2橋長(zhǎng)750m750m750m750m3縱坡2%1114施工難易主橋主跨跨度180m，跨度很大，對(duì)于懸臂施工技術(shù)以及所采用的材料有較高的要求，引橋預(yù)制吊裝，質(zhì)量易保證，工序簡(jiǎn)單。索力調(diào)整控