橋型方案比選

橋型方案比選(設(shè)計原始資料

1.地形、地貌、氣象、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、地震烈度等自然狀況

（1）氣象：天津地區(qū)氣候?qū)儆谂瘻貛喅睗翊箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，部分地區(qū)受

海洋氣候影響。四季分明，冬季寒冷干旱，春季大風(fēng)頻繁，夏季酷熱多雨，雨量集中，秋季冷暖變化顯著。年平均氣溫12.20C，最冷月平均氣溫-40C，七月平均氣溫26.40C。

（2）工程地質(zhì)：天津地鐵一號線經(jīng)過地區(qū)處于海河沖積平原上，地形平坦，

地勢低平，地下水位埋深較淺，沿線分布了較多的粉砂、細(xì)砂、粉土，均為地震可液化層，局部地段具有地震液化現(xiàn)象。沿線地層簡潔，第四系地層廣泛發(fā)育，地層分布從上到下依次為人工積累層、新近沉積層、上部陸相層、第一海相層、中上部陸相層、上部及中上部地層廣泛發(fā)育沉積有十幾米厚的軟土。

a.人工填土層，厚度5m，?k=100KPa；

b.粉質(zhì)黏土，中密，厚度15m，?k=150KPa；

c.粉質(zhì)黏土，密實，厚度15m，?k=180KPa；

d.粉質(zhì)黏土，密實，厚度10m，?k=190KPa。

第一章方案比選

一、橋型方案比選

橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋、梁拱組合橋和斜拉橋。任選三種作比較，從平安、功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。橋梁設(shè)計原則

1．適用性

橋上應(yīng)保證車輛和人群的平安暢通，并應(yīng)滿意將來交通量增長的需要。橋下應(yīng)滿意泄洪、平安通航或通車等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和修理。

2．舒適與平安性

現(xiàn)代橋梁設(shè)計越來越強(qiáng)調(diào)舒適度，要掌握橋梁的豎向與橫向振幅，避開車輛在橋上振動與沖擊。整個橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。

3．經(jīng)濟(jì)性

設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性一般應(yīng)占首位。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合進(jìn)展遠(yuǎn)景及將來的養(yǎng)護(hù)和修理等費用。

4．先進(jìn)性

橋梁設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采納先進(jìn)工藝技術(shù)和施工機(jī)械、設(shè)備，以利于削減勞動強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量和施工平安。

5．美觀

一座橋梁，尤其是座落于城市的橋梁應(yīng)具有美麗的形狀，應(yīng)與四周的景致相協(xié)調(diào)。合理

的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。

應(yīng)依據(jù)上述原則，對橋梁作出綜合評估。

梁橋

梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無水平推力的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋受力明確，理論計算較簡潔，設(shè)計和施工的方法日臻完善和成熟。

預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有以下主要特征：1）混凝土材料以砂、石為主，可就地取材，成本較低；2）結(jié)構(gòu)造型敏捷，可模型好，可依據(jù)使用要求澆鑄成各種外形的結(jié)構(gòu)；3）結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好，建成后修理費用較少；4）結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度較大，變性較??；5）可采納預(yù)制方式建筑，將橋梁的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；6）結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉大部分材料的強(qiáng)度，因而大大限制其跨越力量；7）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可有效利用高強(qiáng)度材料，并明顯降低自重所占全部設(shè)計荷載的比重，既節(jié)約材料、增大其跨越力量，又提高其抗裂和抗疲憊的力量；8）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋所采

第一文庫網(wǎng)用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)供應(yīng)了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進(jìn)一步擴(kuò)大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。拱橋

拱橋的靜力特點是，在豎直何在作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大削減。如在均布荷載q的作用下，簡直梁的跨中彎矩為qL2/8，全梁的彎矩圖呈拋物線形，而拱軸為拋物線形

的三鉸拱的任何截面彎矩均為零，拱只受軸向壓力。設(shè)計得合理的拱軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的'跨越力量比梁大得多。由于拱是主要承受壓力的結(jié)構(gòu)，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來建筑。石拱對石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費工，現(xiàn)在已很少采納。

由墩、臺承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺和地基必需承受拱端的強(qiáng)大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對于多跨連續(xù)拱橋，為防止其中一跨破壞而影響全橋，還要實行特別的措施，或設(shè)置單向推力墩以承受不平衡的推力。由于天津地鐵一號線所建位置地質(zhì)狀況是軟土地基，故不考慮此橋型。

梁拱組合橋

軟土地基上建筑拱橋，存在橋臺反抗水平推力的薄弱環(huán)節(jié)。為此采納大噸位預(yù)應(yīng)力筋以擔(dān)當(dāng)拱的水平推力；預(yù)應(yīng)力筋的寄體是系梁，即加勁縱梁，從而以梁式橋為基體，按各種梁橋的彎矩包絡(luò)圖用拱來加強(qiáng)。這樣可以使橋梁結(jié)構(gòu)輕型化，同時能提高這類橋梁的跨越力量。這類橋梁不僅技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、造價低廉，同時橋型美觀，反映出力與美的統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)形式與環(huán)境的和諧，增加了城市的景觀。

斜拉橋

斜拉橋的特點是依靠固定與索塔的斜拉索支撐梁跨，梁是多跨彈性支撐梁，梁內(nèi)彎矩與橋梁的跨度基本無關(guān)，而與拉索的間距有關(guān)。他們適用于大跨、特大跨度橋梁，現(xiàn)在還沒有其他類型的橋梁的跨度能超過他們。

斜拉橋與懸索橋不同之處是，斜拉橋直接錨于主梁上，稱自錨體系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受壓，因此塔、梁均為壓彎構(gòu)件。由于斜拉橋的主梁通過拉緊的斜索與塔直接相連，增加了主梁抗彎、抗扭剛度，在動力特性上一般遠(yuǎn)勝于懸索橋。懸索橋的主纜為承重索，它通過吊索吊住加勁梁，索兩端錨于地面，稱地錨體系。

斜拉橋具有施工便利、橋型美觀、用料省、主梁高度小、梁底直線簡單滿意通航和排洪要求、動力性能好的優(yōu)點，進(jìn)展特別快速，跨徑不斷增大。但實際跨度不大，此橋型不予考慮。

目前我國城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)一般考慮簡支梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式。簡支梁受力明確，受無縫鋼軌因溫度變化產(chǎn)生的附加力、特別力的影響小，設(shè)計施工易標(biāo)準(zhǔn)化、簡潔化；但其梁高較大，景觀稍差，行車條件也不如連續(xù)梁。連續(xù)梁結(jié)構(gòu)與同等跨度的簡支梁相比，可以降低梁高，節(jié)約工程數(shù)量，有利于爭取橋下凈空，并改善景觀；其結(jié)構(gòu)剛度大，具有良好的動力特性以及減震降噪作用，使行車平穩(wěn)舒適，后期的修理養(yǎng)護(hù)工作也較少。從城市美學(xué)效果來看，連續(xù)梁造型輕松、平整、線路流暢，將給城市爭色不少。但連續(xù)梁對基礎(chǔ)沉降要求嚴(yán)格，特殊是由于聯(lián)長較大，橋上無縫鋼軌因溫度變化而產(chǎn)生的水平力很大，使得梁體與墩臺之間的受力非常簡單，加大了設(shè)計難度?？紤]到天津地鐵工程地質(zhì)條件，綜合考慮，采納連續(xù)梁結(jié)構(gòu)作為高架區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)型式。

案經(jīng)濟(jì)上比第三方案好；跨徑上滿意要求，景觀與環(huán)境協(xié)調(diào)，比其次方案好；工期上較短，對整個工程進(jìn)度來說不會受其影響；施工難度較小，針對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)狀況，采納樁基，加強(qiáng)基礎(chǔ)強(qiáng)度。所以選擇第一方案作為首選。

二、梁部截面形式

梁部截面形式考慮了箱形梁、組合箱梁、槽型梁、T型梁等可采納的梁型。連續(xù)單箱梁方案該方案結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。景觀效果好。該方案需

采納就地澆筑，現(xiàn)場澆筑砼及張拉預(yù)應(yīng)力工作量大，但可全線同步施工，施工期間工期不受掌握,對橋下道路交通影響較其他方案稍大。

簡直組合箱梁結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。雙箱梁預(yù)制吊裝，鋪預(yù)制板，重量輕。但從橋下看,景觀效果稍差。從預(yù)制廠到工地的運(yùn)輸要求相對較低，運(yùn)輸費用較低。但橋面板需現(xiàn)澆施工,增加現(xiàn)場作業(yè)量，工期也相應(yīng)延長。但美觀較差，并且徐變變形大，對于無縫線路整體道床軌道結(jié)構(gòu)形式來說，存在著后期修理養(yǎng)護(hù)工作量大的缺點。

槽型梁為下承式結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點是造型輕松美觀，線路建筑高度最低,且兩側(cè)的主梁可起到部分隔聲屏障的作用，但下承式混凝土結(jié)構(gòu)受力不很合理，受拉區(qū)混凝土即車道板圬工量大，受壓區(qū)混凝土圬工量小，梁體多以受壓區(qū)(上翼緣)壓潰為主要特征，不能充分發(fā)揮鋼及混凝土材料的性能。同時，由于結(jié)構(gòu)為開口截面，結(jié)構(gòu)剛度及抗扭性較差，而且需要較大的技術(shù)儲備才能實現(xiàn)。

T型梁結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計及施工閱歷成熟,跨越力量大,施工可采納預(yù)制吊裝的方法，施工進(jìn)度較快。該方案建筑結(jié)構(gòu)高度最高，由于梁底部呈網(wǎng)狀,景觀效果差。同時，其帽梁雖較槽型梁方案短些，但較其他梁型長，設(shè)計時其帽梁也須設(shè)計成預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土帽梁，另外預(yù)制和吊裝的實施過程也存在著與其他預(yù)制梁同樣的問題。

相比之下，箱型梁抗扭剛度大，整體受力和動力穩(wěn)定性能好，外觀簡潔，適應(yīng)性強(qiáng)，在直線、曲線、折返線及過渡線等區(qū)間段均可采納，且施工技術(shù)成熟，造價適中。因此，結(jié)合工程特點和施工條件，選擇連續(xù)箱型梁。箱型梁截面圖如下：

三、橋墩方案比選

橋墩類型有重力式實體橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和拼裝式橋墩。重力式實體橋墩主要依靠自身重力來平衡外力保證橋墩的穩(wěn)定，適用于地基良好的橋梁。重力式橋墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，街面尺寸及體積較大，形狀粗大，很少應(yīng)用于城市橋梁。

空心橋墩適用于橋長而谷深的橋梁，這樣可削減很大的圬工。

柱式橋墩是目前大路橋梁、橋?qū)捿^大的城市橋梁和立交橋及中小跨度鐵路旱橋中廣泛采納的橋墩形式。這種橋墩既可以減輕墩身重量、節(jié)約圬工材料，又比較美觀、結(jié)構(gòu)輕松，橋下通視狀況良好。

輕型橋墩適用于小跨度、低墩以及三孔以下（全橋長不大