xA橋梁初步設(shè)計(jì)方案比選

xA橋梁初步設(shè)計(jì)方案比選橋梁初步設(shè)計(jì)一工程概況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，在線路測設(shè)里程K260+297～K260+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，河邊有簡易公路與國道相連，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12.1～12.7°C，極端最高氣溫31.7°C，極端最低氣溫-15.6°C，年無霜期長達(dá)295～310天。年平均降水在800～1000mm之間，多集中于五至十月份。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，為長江上游。金沙江在昌都地區(qū)段河長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，占長江水力資源的40%以上。流域內(nèi)礦物資源豐富，但流急坎陡，江勢驚險(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)》(JTGB01-2003)2.《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD20-2006)3.《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）4.《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD61-2005）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》(JTGD62-2004)6.《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-2007）7.《公路工程概算定額》（JTG/TB06-01-2007）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：高速公路(半幅)。2.設(shè)計(jì)行車速度：80公里/小時(shí)。3.設(shè)計(jì)荷載：公路Ι級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：Ⅶ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，地勢總體走向近東向西，傾向金沙江，地形陡峻，坡角40~55°，金沙江切割強(qiáng)烈，形成“U”形溝谷，相對高差約140m,海拔介于1240.00～1375.00m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：①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)。[σ0]=800kPa，τ1=120kPa。二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組②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。[σ0]=300kPa，τi=80kPa。僅在ZK1中揭露。③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。[σ0]=800kPa，τ1=120kPa。僅在ZK1和ZK3中揭露。④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。[σ0]=2000kPa。⑤微風(fēng)化玄武巖：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。[σ0]=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50～100m3/s,常年不干。水質(zhì)類型為HCO3-—Ca2+型，PH值7.75，無侵蝕性CO2，水對砼無侵蝕性。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)評價(jià)a.橋址區(qū)場地穩(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，①和②層厚度薄，物理力學(xué)性能較差，不宜做基礎(chǔ)持力層；建議橋臺采用天然地基,擴(kuò)大基礎(chǔ),以④層弱風(fēng)化玄武巖為基礎(chǔ)；橋墩采用天然地基,樁基礎(chǔ),以⑤層微風(fēng)化玄武巖為基礎(chǔ)；樁徑、樁長應(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Φ=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河水及周圍環(huán)境的污染?；谝陨显瓌t再結(jié)合地質(zhì)實(shí)際情況以及中國現(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)輸特別是一級級公路的迅速發(fā)展，對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0.5～0.692，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1.5～1.8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150m。連續(xù)剛構(gòu)橋的邊主跨比為：0.5～0.692之間，本橋考慮取兩橋臺之間長度為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R＝3000m。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=270m、切線長T＝135m、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。①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)②按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：式中：QUOTEQUOTE——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）③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3.0m，設(shè)計(jì)跨中橋面標(biāo)高為：43.352+3+4.5=49.852m。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1/16～1/20之間，跨中截面梁高約為支點(diǎn)截面梁高的1/2.5～1/3.5，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30cm，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。主橋基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，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，每一個(gè)橋墩下面設(shè)置1.0m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）橋臺設(shè)計(jì)本方案中，橋下地基良好，橋臺接線處填土高度大約為10m左右，采用構(gòu)造簡單，費(fèi)用較低的重力時(shí)橋臺是比較合理的選擇。具體橋臺的尺寸請參照相關(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:6×40m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁＋140m＋150m（雙塔雙索面斜拉橋）＋40m+30m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支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，拉索用量少；其次，其活載最大撓度發(fā)生在拉索區(qū)，對受力有利，受收縮徐變及溫度梯度的影響較??；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，因此獨(dú)塔斜拉橋是一個(gè)很具有競爭力的方案。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R＝10000m。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=400m、切線長T＝200m、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。①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)②按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：式中：QUOTEQUOTE——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+2.5+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+17×8m+10m，主跨斜拉索布置15m+17×8m+29m，索橫向間距為25.50m。全橋共設(shè)2×18對斜拉索。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)。考慮到美觀性，枯水期樁不外露，承臺位置盡可能靠近最低水位，本設(shè)計(jì)取承臺中心面與最低水位平齊。承臺尺寸取為36.00m（橫橋向）×12.00m(縱橋向)×4.0m(高)?；A(chǔ)由21根直徑為Φ2.0m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6×40m（預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡支T梁）+主跨部分+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2.0m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）橋臺設(shè)計(jì)本方案中，橋下地基良好，橋臺接線處填土高度大約為10m左右，采用構(gòu)造簡單，費(fèi)用較低的重力時(shí)橋臺是比較合理的選擇。具體橋臺的尺寸請參照相關(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600m，主跨長290m，采用對稱布置。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螅够A(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R＝3000m。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=270m、切線長T＝135m、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。①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+0.10=341.365m(主橋跨中橋面標(biāo)高)②按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：式中：QUOTEQUOTE——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)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4~10m,吊桿間距初步擬定為7.0m，全橋共設(shè)37對吊桿。每根吊桿采用Φ7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1.9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2.0m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)橋臺設(shè)計(jì)本方案中，橋下地基良好，橋臺接線處填土高度大約為10m左右，采用構(gòu)造簡單，費(fèi)用較低的重力時(shí)橋臺是比較合理的選擇。具體橋臺的尺寸請參照相關(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鋼梁中國蘇州竹園大橋33+90+331/8.0鋼-混凝土梁中國日本此花大橋120+300+1201/6.0鋼梁日本韓國永宗大橋125+300+1251/5.0鋼梁韓國參考上表設(shè)計(jì)資料，本橋總體布置為：5×40m（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+30m（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。①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)②按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：式中：QUOTEQUOTE——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）。=32.05+10+2.8++0.1=44.95m（主橋跨中橋面標(biāo)高）③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=47.702m。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，樁底嵌入基巖層1.5-2倍樁徑；樁長15.56m，承臺厚度為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。下面對四個(gè)方案進(jìn)行簡述：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7×40m+100m+180m+100m+50m+40m6×40m+160m+180m+40m+0m8×40m+95+110m+95m+40m+50m+40m7×40m+75m+230m+75m+50m+40m2橋長750m750m750m750m3縱坡2%1％1％1％4施工