宽扎河桥方案设计说明正文

1、目 录1 1 工程概况工程概况 .1 12 2 方案介绍方案介绍 .1 12.1 连续系杆拱桥方案 .12.1.1 桥型与孔跨布置 .12.1.2 桥面横向布置 .12.1.3 桥梁结构设计 .22.1.4 主体结构施工方法及工期 .42.1.5 投资估算 .62.2 独塔斜拉桥方案 .72.2.1 孔跨与桥型布置 .72.2.2 桥面横向布置 .72.2.3 桥梁结构设计 .82.2.4 施工及工期 .92.2.5 投资估算 .102.3 5X40M简支 T 梁方案 .112.3.1 上部结构 .112.3.2 下部结构 .112.3.3 施工及工期 .112.3.4 投资估算 .112.4

2、 方案比较表 .13宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 1 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司1 工程概况宽扎河为安哥拉的母亲河，桥位处为宽扎河的上游，水量充沛。既有宽扎河铁路桥为 440m 下承式钢桁梁桥，在内战期间已被炸毁，现已不能使用。根据局指的要求，在既有铁路桥上游约 10m 处拟新建532m 混凝土 T 梁铁路桥。在既有铁路桥上游约 100m 处为一简易的轮渡码头，过往宽扎河的车辆均由此渡口渡过。考虑到当地通行的方便，安哥拉军方要求在既有轮渡码头附近新建一座公路桥，据此进行本次方案研究。本次方案设计共提出三个方案，分别为连续系杆拱桥方案及独塔斜拉桥以及 540m 简支梁

3、方案。下面就桥型、结构及施工投资等方面进行介绍，重点介绍前两个方案。2 方案介绍2.1 连续系杆拱桥方案连续系杆拱桥方案系杆拱桥具有建筑高度低，造型优美，受力合理的特点，本方案针对河流宽度采用三跨下承式拱桥，在水平向呈现中心略高，两侧偏低的三条曲线，在平坦地区勾画出优雅的弧度，使得主梁有生气却毫不张扬。2.1.1 桥型与孔跨布置该方案采用三孔连续（84+128+84）m 下承式钢管混凝土简支系杆拱桥，桥全长 300.6m (台尾台尾)。2.1.2 桥面横向布置整幅桥面横向布置为：0.4m 栏杆+1.5m 人行道+0.5m 分隔带+8.0m机动车道+0.5m 分隔带+1.5m 人行道+0.4m

4、栏杆。桥面全宽为 12.8m。为宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 2 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司避免拱肋间距过小造成视觉繁复感，特拱肋设在桥面外侧。全桥横断面布置2.1.3 桥梁结构设计1）上部结构设计本桥边孔拱肋理论计算跨径为 84m，计算矢高 16.8m，矢跨比 1/5，理论拱轴线方程为抛物线。桥面结构采用纵横梁体系、整体桥面板，以提高结构的整体刚度。宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 3 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司主要结构构造如下：拱肋及风撑拱肋采用哑铃型钢管混凝土结构，中孔拱肋截面高 3m,上下弦管采用 1200 x14mm 钢管，缀板采用

5、壁厚 14mm 钢板缀板间距 60cm；边孔拱肋截面高 2.5m,上下弦管采用 1000 x14mm 钢管，缀板采用壁厚 14mm 钢板缀板间距 50cm；拱肋上下弦管内均填充 C50 微膨胀混凝土，采用泵送顶升灌注。拱肋钢管在拱顶设一组排气孔,在拱座处各设一组进料口,待泵送混凝土完毕后,封死排气孔及进料口；拱肋之间在桥墩台处固接，两榀拱肋横向间距为 14.8m。横向连接系沿拱肋中心轴线两侧各对称设置 1 道钢管混凝土 K 型风撑及两道一字型风撑。风撑截面为圆形截面，直径 D=100cm，钢管壁厚 16mm，风撑钢管内不灌混凝土。 拱角处设置端横梁，端横梁采用单箱双室截面预应力混凝土结构。吊杆

6、主孔拱肋每榀设 20 根厂制吊杆，吊杆间距为 5.0m。吊杆采用 PE7-127 半平行钢丝成品索，外包双层高密度聚乙烯（PE）护套，配套锚具采用带有纠偏装置的 DS(K)7-127 镦头锚，吊杆标准强度 fpk=1670MPa，破断力 Nb=8162kN，吊杆张拉采用单端张拉，张拉端设于纵梁底部，固定端设于拱肋顶部，吊杆锚垫板上下导管外设加强螺旋筋及钢筋网格，以弥补吊杆锚固对纵梁和拱肋截面的削弱。系杆本桥设置体外系杆，系杆标准强度 fpk=1860Mpa，每片拱肋均在在拱脚处设置系杆，并绕过拱肋锚固在帽梁上。桥面系桥面系由横梁、空间钢管钢夹桁梁组成，全桥中孔设 24 道预应力混凝土中横梁(吊

7、杆处横梁)，采用 T 形截面，上翼缘为整体桥面板。横梁预应力钢束采用 j15.24 mm 的高强度低松弛钢绞线。配套锚具采用宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 4 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司OVM 锚具，金属波纹管成孔加劲纵梁采用箱形预应力混凝土结构，路线外侧的纵梁高 150cm，宽 0.8cm，预应力钢束采用 s15.24mm 高强度低松弛钢绞线，标准强度fpk=1860MPa。配套锚具采用 OVM 锚具，金属波纹管成孔。2）下部结构设计本桥下部结构桥墩采用双柱式桥墩，直径 3.5m，墩高约 12m。视觉通透性好，桥墩基础采用 150cm 钻孔灌注桩基础，钢筋混凝土承台

8、厚度为 3m，桩基按摩擦桩设计。3）桥面工程及其它桥面铺装及桥面排水桥面铺装均采用 10cm 厚 C40 钢筋混凝土+8cm 厚沥青混凝土铺装；全桥每隔 10m 设置铸铁桥面排水管，桥面雨水直接排于桥下河道。人行道板、路缘石及栏杆人行道板采用 8cm 钢筋混凝土板，上设 2cm 厚水泥砂浆压花抹面，其上设置景观防滑面砖；路缘石采用现浇 C30 钢筋混凝土路缘石；人行道栏杆采用外表美观、强度高、价格低的碳素钢复合钢管。伸缩缝在桥台处各设一道 D120 型伸缩缝，全桥共设 2 道。支座本桥支座采用转动性能好、承载力高、寿命长的盆式橡胶支座。2.1.4 主体结构施工方法及工期1）缆索吊装施工法由于宽

9、扎河河面开阔，水流湍急，无法在水中进行大规模支架架设方法施工或拼设栈桥施工。同时本方案主孔跨度超过 100m，吊装重量大，因此结合当地实际及施工机具，可以采用缆索吊装法，所有安装构件包括钢管拱肋均采用事先预制、制作、现场组拼的方法。具体如下：宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 5 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司合拢段工作缆起吊跑车主塔扣索塔吊索钢管拱肋节段主桥墩锚地向通边墩主缆扣索边拱通向地锚图四：主缆悬挂法安装钢管拱肋施工示意图主缆悬挂法安装钢管拱肋施工示意图预埋地锚，架设塔架，安装主索和吊索；安装吊运拱肋的工作索， 将上下游两段拱肋用两排贝雷架相连组成框架，以两组工作索跑

10、车抬吊，由工作索吊运拱肋移交给主缆和吊索悬吊。由拱脚到拱顶两岸对称安装，先吊装两岸拱脚段和第二段钢管拱肋，用斜扣索扣好后，焊接接头角钢。以后在吊装其它段时，均不连接，各自自由悬挂。当全部阶段均悬挂后，用吊索进行调整、拼接。然后吊运拱顶段合拢。全拱合拢后通过调整拱轴线，用电焊连接各接头后选择合适温度实施拱脚固接。2）施工及工期由于连续系杆拱桥构造复杂，需要机械设备及辅助设置较多，因此施工工期较长，施工过程中主要存在的技术难点有： 缆索吊装系统构造复杂，索跨较大； 吊重大，本方案主孔节段按照 16m 考虑，吊重在 100t 左右；加上吊具等重量更重，因此吊运难度较大； 索塔高度大，如何保证稳定是难

11、点；拱肋对位精度要求高，需做好施工期间检测及控制。宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 6 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司工期安排见下表：整个工期预计 17 个月，因安哥拉雨季、旱季水位差别较大，可利用枯水期调整施工方案，加快施工进度。2.1.5 投资估算1）主要工程数量部位部位工程项目工程项目单位单位数量数量钢管：480tt480钢板：42tt42C50 微膨胀混凝土M31212吊杆钢绞线 12tt12拱肋OVM 群锚体系套208钢管t280桥面系预应力钢绞线t30项项 目目时时 间间20087月8月9月10月11月12月20091月2月3月94月5月6月7月8月9月10月1

12、1月施工准备拱肋，纵横梁加工制作建造水中基础，墩台预制地锚，架设塔架安装主索，吊索吊装主孔拱肋安装吊杆，施工桥面系架设边孔拱肋桥面铺装，各种安装工程各项清理及验收工作，开通桥梁宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 7 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司混凝土M3380普通钢筋t60OVM 锚具个624墩台身 C30 混凝土M32352普通钢筋Tt1501.5m 钻孔桩M1280墩台桩基盆式橡胶支座个8路面铺装M22400人行道M2900伸缩缝M26附属工程照明灯具套50工程桥梁建筑面积为 3800m2，单位造价为 9,000RMB/m2，估算总造价为 3410 万。2.2 独塔斜拉

13、桥方案独塔斜拉桥方案独塔斜拉桥是比较适合 200m 左右跨径的桥梁类型，主梁高度低，索塔挺拔，兼具轻盈稳重的特点，外型简洁而富于变化。2.2.1 孔跨与桥型布置该方案采用独塔单索面预应力斜拉桥，全长 267.65m (台尾台尾)。主跨两侧孔跨分布为（100+135）m。采用梁、塔、墩固结体系。2.2.2 桥面横向布置整幅桥面横向布置为：0.4m 栏杆+1.5m 人行道+0.5m 分隔带+4.0m机动车道+2m 中央分隔带（包含索塔）+4m 机动车道+0.5m 分隔带+1.5m人行道+0.4m 栏杆。桥面全宽为 14.8m。宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 8 页 共 14 页 中铁上海设

14、计院集团有限公司全桥横断面布置2.2.3 桥梁结构设计1）上部结构设计本方案采用梁、墩、塔固结体系，索塔高 63.968m。梁高 2.2m，跨高比为 100:1，具体布置如下： 拉索采用扇式布置，梁上索间距为 10m，塔上索间距为5.7735m，全桥共布置 9 对斜拉索。拉索材料采用低松弛高强度镀锌平行钢丝束，标准强度 fpk=1770Mpa，为双层 PE 防护。 索塔结构为单柱式，索塔根部与主梁固结，塔身采用 C50 混凝土， 主梁，采用单箱双室预应力混凝土箱梁，梁高 2.2m。宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 9 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司3）下部结构设计主墩采用圆

15、端型桥墩，基础采用 2.0 钻孔灌注桩，按锚桩设计。承台厚度 4m。桥面工程及其它附属工程与方案一基本相同，不再叙述。2.2.4 施工及工期1）悬臂拼装施工法由于桥面宽度不大，对于 10m 的节段，吊装重量较小，可以采用悬臂拼装法，主要施工步骤如下：浇筑塔墩，同时预制主梁节段； 制作拉索； 将预制节段吊装就位； 安装斜索； 逐步推进吊装，并调节拉索预应力。2）施工及工期斜拉桥的施工关键节点较多，包括索塔施工、拉索安装及主梁拼装，施工过程中的控制因素也较多，悬臂法对施工安全要求也比较高，因此，斜拉桥的施工难度较大。工期安排见下表：项项 目目时时 间间20087月8月9月10月11月12月2009

16、1月2月3月4月施工准备主梁预制建造水中基础，墩台滑模浇筑索塔安装拉索吊装主梁边孔施工桥面铺装，各种安装工程各项清理及验收工作，开通桥梁宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 10 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司2.2.5 投资估算1）主要工程数量部位部位工程项目工程项目单位单位数量数量塔身 C50 混凝土M3580塔身钢筋t38斜拉索t110OVM 群锚体系套36塔内锚箱t65连续箱梁 C50 混凝土M32800预应力钢绞线t101普通钢筋t566OVM 锚具个1960上部结构波纹管m24000墩台身 C40 混凝土M31640普通钢筋t27基础 C25 水下混凝土M31580

17、1.5m 钻孔桩m1280墩台桩基盆式橡胶支座个12路面铺装M22160人行道M2810伸缩缝m26附属工程照明灯具套44工程桥梁建筑面积为 3770m2，单位造价为 12,000RMB/m2，估算总造价为 4524 万。宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 11 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司2.3 5x40m5x40m 简支简支 T T 梁方案梁方案采用 T 梁方案，结构构造简单，技术及施工条件成熟，经济指标优良，维修也较特殊构造桥梁容易，不失为一个经济可行的方案。2.3.1 上部结构全桥横向由 6 道预应力混凝土 T 梁构成，T 梁顶宽 1.7m，梁高2.5m，单孔起吊重

18、量 130 吨，现浇带 0.4m 宽。全桥总宽 12.6m。2.3.2 下部结构下部结构采用轻型桥台，桩柱式桥墩。基础采用 1.2m 钻孔灌注桩。2.3.3 施工及工期全桥采用整孔架设施工，先预制 T 梁，简支安装，再实施纵向结构连续的施工方法，过程较简单，具体不再叙述。整个工期预计 8 个月。2.3.4 投资估算1）主要工程数量部位部位工程项目工程项目单位单位数量数量T 梁 C50 混凝土m31508现浇带 C50 混凝土m392预应力钢束t86OVM 锚具个908普通钢筋t268波纹管m12260上部结构波纹管m24000墩台桩盖梁混凝土m394宽扎河桥方案设计2021-12-8 第 12 页 共 14 页 中铁上海设计院集团有限公司盖梁钢筋t11.2墩台身 C30 混凝土m3220墩台身钢筋t26普通钢筋t27基础 C25 水下混凝土m34801.2m 钻孔桩m1920基