桥型方案比选

1、桥型方案比选（参考示例）上（设计原始资料1. 地形、地貌、气象、工程地质及水文地质、地震烈度等自然情况（1） 气象：天津地区气候属于暖温带亚湿润大陆性季风气候区，部分地区受 海洋气候影响。四季分明，冬季寒冷干旱，春季大风频繁，夏季炎热多 雨，雨量集中，秋季冷暖变化显著。年平均气温12.2C,最冷月平均气温-4C,七月平均气温 26.4C。（2） 工程地质：天津地铁一号线经过地区处于海河冲积平原上，地形平坦， 地势低平，地下水位埋深较浅，沿线分布了较多的粉砂、细砂、粉土， 均为地震可液化层，局部地段具有地震液化现象。沿线地层简单，第四 系地层广泛发育，地层分布从上到下依次为人工堆积层、新近沉积层

2、、 上部陆相层、第一海相层、中上部陆相层、上部及中上部地层广泛发育 沉积有十几米厚的软土。a. 人工填土层，厚度 5m， ?k=1KPa；b. 粉质黏土，中密，厚度 15m， ?k=15 KPa；c. 粉质黏土，密实，厚度 15m， ?k=18KPa；d. 粉质黏土，密实，厚度 1m，?k=19KPa。第一章 方案比选一、桥型方案比选桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，从 安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。桥梁设计原则1 适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通， 并应满足将来交通量增长的需要。 桥下 应满足泄洪、 安全通航或通车等要

3、求。 建成的桥梁应保证使用年限， 并便于检查 和维修。2舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆 在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过 程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。3经济性设计的经济性一般应占首位。 经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等 费用。4先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。 应便于制造和架设， 应尽量采用先进工 艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量 和施工安全。5美观一座桥梁， 尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相 协调。合理的结构布局

4、和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。梁桥梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平 推力的桥梁。 预应力混凝土梁式桥受力明确， 理论计算较简单， 设计和施工的方 法日臻完善和成熟。预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征： 1）混凝土材料以砂、石为主，可 就地取材，成本较低； 2）结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各 种形状的结构； 3）结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少； 4）结构 的整体性好，刚度较大，变性较小； 5）可采用预制方式建造，将桥梁的构件标 准化，进而实现工业化生产； 6）结构自重

5、较大，自重耗掉大部分材料的强度， 因而大大限制其跨越能力； 7）预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并 明显降低自重所占全部设计荷载的比重， 既节省材料、 增大其跨越能力， 又提高 其抗裂和抗疲劳的能力； 8）预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装 配式结构提供了最有效的拼装手段， 通过施加纵向、 横向预应力， 使装配式结构 集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。拱桥 拱桥的静力特点是， 在竖直何在作用下， 拱的两端不仅有竖直反力， 而且还 有水平反力。 由于水平反力的作用， 拱的弯矩大大减少。 如在均布荷载 q 的作用 下，简直梁的跨中弯矩为 qL2/8 ，全梁的弯矩图呈抛物

6、线形，而拱轴为抛物线形的三铰拱的任何截面弯矩均为零， 拱只受轴向压力。设计得合理的拱轴，主要承 受压力，弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受压 力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差、 抗压性能较好的石料，混凝土等来 建造。石拱对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在已很少采用。由墩、台承受水平推力的推力拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端 的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。对于多跨连续拱桥，为防止 其中一跨破坏而影响全桥，还要采取特殊的措施，或设置单向推力墩以承受不平 衡的推力。由于天津地铁一号线所建位置地质情况是软土地基， 故不考虑此桥型。梁

7、拱组合桥软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。为此采用大吨位 预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵梁，从而以梁 式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。这样可以使桥梁结构轻型化， 同时能提高这类桥梁的跨越能力。这类桥梁不仅技术经济指标先进、造价低廉， 同时桥型美观，反映出力与美的统一、结构形式与环境的和谐，增加了城市的景 观。斜拉桥斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁， 梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。他们适用于大跨、特大 跨度桥梁，现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过他们。斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥

8、直接锚于主梁上，称自锚体系，拉索承 受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。由于斜 拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度，在动力 特性上一般远胜于悬索桥。悬索桥的主缆为承重索，它通过吊索吊住加劲梁，索 两端锚于地面，称地锚体系。斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足 通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。但实际跨 度不大，此桥型不予考虑。目前我国城市轨道交通高架桥结构一般考虑简支梁和连续梁结构形式。简支梁受力明确，受无缝钢轨因温度变化产生的附加力、 特殊力的影响小，设计施工 易标准化、简单化；

9、但其梁高较大，景观稍差，行车条件也不如连续梁。连续梁 结构与同等跨度的简支梁相比，可以降低梁高，节省工程数量，有利于争取桥下 净空，并改善景观；其结构刚度大，具有良好的动力特性以及减震降噪作用，使 行车平稳舒适，后期的维修养护工作也较少。从城市美学效果来看，连续梁造型 轻巧、平整、线路流畅，将给城市争色不少。但连续梁对基础沉降要求严格，特 别是由于联长较大，桥上无缝钢轨因温度变化而产生的水平力很大， 使得梁体与 墩台之间的受力十分复杂，加大了设计难度。考虑到天津地铁工程地质条件，综 合考虑，采用连续梁结构作为高架区间的标准型式。方案比选比较项目第一方案第二方案第三方案主桥跨桥型预应力混凝土连

10、续梁预应力混凝土简 直梁梁拱组合桥主桥跨结构特点预应力混凝土连 续梁桥在垂直何 载的作用下，其 支座仅产生垂直 反力，而无水平 推力。结构造型 灵活，可模型好， 可根据使用要求 浇铸成各种形状的结构，整体性 好，刚度较大， 变性较小。受力 明确，理论计算 较简单，设计和 施工的方法日臻 完善和成熟在垂直荷载的作 用下，其支座仅 产生垂直反力， 而无水平推力。 结构造型灵活， 整体性好，刚度 较大，其跨径较小；且 简直梁梁高较 大，与城市的景 观不协调软土地基上建造 拱桥，存在桥台 抵抗水平推力的 薄弱环节。为此 采用大吨位预应 力筋以承担拱的 水平推力；预应 力筋的寄体是系梁， 即加劲纵梁，从

11、而以梁式桥为 基体，按各种梁 桥的弯矩包络图 用拱来加强。这 样可以使桥梁结 构轻型化，同时 能提高这类桥梁 的跨越能力建筑造型侧面上看线条明晰，与当地的地 形配合，显得美 观大方跨径一般，线条 明晰，但比较单 调，与景观配合 很不协调。跨径较大，线条 非常美，与环境 和谐，增加了城市的景观养护维修量小小较大设计技术水平经验较丰富，国 内先进水平经验丰富，国内 先进水平经验一般，国内 一般水平施工技术满堂支架法：结 构不发生体系转 换，不引起恒载 徐变二次矩，预 应力筋可以一次 布置，集中张拉 等优点。施工难 度一般预制 T 型构件， 运至施工地点， 采用混凝土现 浇，将 T型梁连 接，其特点

12、外型 简单、制造方便， 整体性好转体施工法：对 周围的影响较 小,将结构分开 建造，再最后合 拢，可加快工期， 是近十年来新兴 的施工方法，施工难度较大工期较短较短较长由上表可知，根据天津地铁一号线的情况，结合桥梁设计原则，选择第一方 案经济上比第三方案好；跨径上满足要求，景观与环境协调，比第二方案好；工 期上较短，对整个工程进度来说不会受其影响； 施工难度较小，针对当地地质情 况，采用桩基，加强基础强度。所以选择第一方案作为首选。二、梁部截面形式梁部截面形式考虑了箱形梁、组合箱梁、槽型梁、 T 型梁等可采用的梁型。连续单箱梁方案该方案结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。景观效果好。该方案需采

13、用就地浇筑， 现场浇筑砼及张拉预应力工作量大， 但可全线同步施工， 施工期 间工期不受控制 , 对桥下道路交通影响较其他方案稍大。简直组合箱梁结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。双箱梁预制吊装，铺 预制板，重量轻。但从桥下看 , 景观效果稍差。从预制厂到工地的运输要求相对 较低，运输费用较低。 但桥面板需现浇施工 ,增加现场作业量， 工期也相应延长。 但美观较差，并且徐变变形大， 对于无缝线路整体道床轨道结构形式来说， 存在 着后期维修养护工作量大的缺点。槽型梁为下承式结构，其主要优点是造型轻巧美观，线路建筑高度最低, 且两侧的主梁可起到部分隔声屏障的作用， 但下承式混凝土结构受力不很合理，

14、受 拉区混凝土即车道板圬工量大，受压区混凝土圬工量小，梁体多以受压区 （ 上翼 缘）压溃为主要特征，不能充分发挥钢及混凝土材料的性能。同时，由于结构为 开口截面，结构刚度及抗扭性较差，而且需要较大的技术储备才能实现。T 型梁结构受力明确，设计及施工经验成熟，跨越能力大，施工可采用预制吊 装的方法，施工进度较快。该方案建筑结构高度最高，由于梁底部呈网状 , 景观 效果差。同时，其帽梁虽较槽型梁方案短些，但较其他梁型长，设计时其帽梁也 须设计成预应力钢筋混凝土帽梁， 另外预制和吊装的实施过程也存在着与其他预 制梁同样的问题。相比之下，箱型梁抗扭刚度大，整体受力和动力稳定性能好，外观简洁，适 应性强

15、，在直线、曲线、折返线及过渡线等区间段均可采用，且施工技术成熟， 造价适中。因此，结合工程特点和施工条件，选择连续箱型梁。箱型梁截面图如 下：三、桥墩方案比选桥墩类型有重力式实体桥墩、 空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。重力式实体桥墩主要依靠自身重力来平衡外力保证桥墩的稳定， 适用于地基 良好的桥梁。重力式桥墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑， 街面尺寸及体积较大， 外形粗壮，很少应用于城市桥梁。空心桥墩适用于桥长而谷深的桥梁，这样可减少很大的圬工柱式桥墩是目前公路桥梁、 桥宽较大的城市桥梁和立交桥及中小跨度铁路旱 桥中广泛采用的桥墩形式。 这种桥墩既可以减轻墩身重量、 节省圬工材料， 又比 较美观、结构轻巧，桥