高架桥初步设计

总目录(一)中英文摘要及关键词-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2(二)桥梁设计总说明-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2一、概述-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2二、设计内容-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2三、设计基本资料-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2四、桥位选择------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3五、地质情况------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3六、各设计方案简介----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------31、比较方案一：预应力混凝土连续梁桥-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------32、比较方案二：无桥台斜腿钢构桥-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------33、比较方案三：中承式钢管混凝土拱桥------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4七、方案比较推荐------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------51、各方案工程量比较----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------52、各方案经济技术比较-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------53、最优方案推荐---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6（三）总结致谢------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7（四）参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7（五）设计方案附图-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7（一）中英文摘要及关键词摘要：本次毕业设计主要结合桥位处具体地形、地质和水文等条件进行桥梁初步设计。初步拟定预应力混凝土变截面连续梁桥、无桥台斜腿钢构桥、中承式钢管混凝土拱桥三种桥型方案，进行立面、平面和横断面布置，拟定主要尺寸，并提出施工方案意见，通过桥梁设计原则和经济技术等方面比较，选择合理的桥型方案作为推荐方案。关键词：桥梁；初步设计；桥型；方案比选Abstract：Inthisgraduationproject,apreliminarydesignofabridgeisfinishedmainlycombinedwiththespecificconditionsonthebridgelocationoftopography,geology,hydrology,etc.Threebridgetypes,prestressedconcretecontinuousgirderbridge,slantlegrigidframebridgewithoutabutment,half-throughconcretefilledsteeltubulararchbridge,werestudiedoutincludingarrangementofelevation,planeandcrosssection.Maindimensionsweredraftedandconstructionschemewereproposedforeverytype.Determinedwhichtypewasrecommendedasthebestprogramthroughthedesignprinciplesofbridges,economyandtechnologyandetc.KeyWords:bridge;preliminarydesign;bridgetype;schemecomparison(二)桥梁设计总说明一、概述本设计系中南林业科技大学2023级道路与桥梁工程专业毕业设计之桥梁设计部分。其主要内容，根据任务书的要求进行桥梁的初步设计。先进行桥型方案设计，然后通过对各方案在经济、施工技术、美观等方面的比较，提出推荐方案，最后完成文件编制汇总工作。本设计的重点是桥型方案的设计。本设计共拟定了三个方案，详见桥型方案设计部分。二、设计内容本设计根据提供的桥位平面图、桥位工程地质剖面图及设计资料进行桥梁桥型方案的初步设计。其包括：桥梁分孔；确定桥下通航净空和桥面标高；合理选择基础形式；桥头接线及纵坡；材料选用；绘制方案图。三、设计基本资料(1)道路等级：双向四车道高速公路；(2)计算行车速度：80km/h；(3)桥面宽度：24.0m[包括中央分隔带2.0m+左侧路缘带2×0.5m+行车道2×7.5m+右侧路肩宽度（含右侧路缘带）2×2.5m+右侧防撞护栏2×0.5m]；(4)桥梁设计荷载：公路I级；(5)桥梁最大纵坡：4%；（6)桥面横坡：2%；（7)设计洪水频率：1/300；设计洪水位：371.52m；假设雍水、浪高、波浪雍高等因素总和为1.0m高；（8)通航等级：VI(1）；最高通航水位：370.00m；(9)设计寿命：100年；（10）地震动参数：设计重现期100年，超越概率10%的地震峰值加速度为0.05g；（11）其他基本指标按交通部《公路工程技术指标》（JTJ001-2003）执行；（12）桥梁起止里程：起始点：K53+835；终止点：K54+060两端接线标高：K53+000方向：393.65mK55+000方向：385.15m.四、桥位选择桥位的确定见附录中设计图纸。五、地质情况由桥位工程地质剖面图可得出如下的地质情况：整座桥跨位置处K53+000方向地质情况稍好，多为条带状灰岩，呈薄层状，弱风化，岩性坚硬。K55+000方向多为碎裂岩，岩石呈碎裂结构，岩石被压碎呈薄片、碎石状，岩性较软，易碎裂，遇水易软化。六、各设计方案简介方案一：预应力混凝土变截面连续梁桥1、方案简述本方案设计主桥采用57.5+100+57.5m三跨布置形式，有利于标准化制作，对称施工，可以有效加快建桥速度，缩短工期，同时也可减少模板规格。2、桥梁分孔及标高的确定本方案拟定采用57.5m+100m+57.5m连续梁梁桥，桥梁全长为225m.桥面标高确定：据设计基本资料，两端桥面接线标高：K53+000方向：393.65mK55+000方向：385.15m.3、上部结构该方案上部结构采用双箱单室箱型截面结构形式，根据已往的工程实例、并对照设计规范进行箱型截面尺寸选定。横断面：0.5m×2（防撞护栏）+2.5m×2（右侧路肩宽度）（含右侧路缘带）+7.5m×2（行车道）+0.5×2（左侧路缘带）+2.0m（中央分隔带）=24m，桥面横坡为2%。4、下部结构（1）桥墩与基础：采用直接为2.00m的实体圆柱墩，墩顶用盖梁联结，盖梁高为2.00m，基础采用深挖桩基础，具体局部详细尺寸见附图。（2）桥台：采用肋板式轻型桥台，其具体尺寸见附图。桥台处设置聚四氟乙烯滑板式橡胶支座，支座规格可根据计算确定。5、施工方案全桥上部构造采用悬臂施工法，从桥墩处进行对称施工，使工期大为缩短，且质量容易控制，可以集中生产，从而降低工程成本，方案二：无桥台斜腿钢构桥1、方案简述本方案设计采用主桥为60+100+60m三跨形式斜腿钢构桥.采用悬臂施工，中部合龙的方法施工。主梁截面采用单箱双室的箱型截面。2、桥梁分孔及标高的确定桥梁孔径划分的大小，不仅影响到使用效果和施工难易等，而且在很大程度上影响到桥梁的总造价，在满足适用和技术要求的前提下，通常采用最经济的分孔方式。单孔不设铰的无桥台斜腿钢构桥受力与三跨连续梁有相类似之处，但主孔中有较大的轴向压力，对结构受力有利，主孔跨径可以相应增大一些；副孔中存在一定拉力，属弯拉受力构件，对结构受力不利，所以跨径宜减小一些。根据分跨比的优化，确定分跨比为0.6.主桥为60+100+60，桥梁总长为225m。桥面标高确定：据设计基本资料，两端桥面引线标高——K53+000方向393.65m，K55+000方向为385.15m.3、上部结构本方案上部结构采用变截面单箱双室箱型梁。无桥台斜腿钢构桥主梁一般采用变截面梁高，考虑到主孔中又轴向压力，与受弯构件相比可以减少钢筋用量，故主孔跨中梁高可偏低取用，这里取2.5m。对于斜腿支承处的主梁，因承受较大的负弯矩和剪力，其梁高一般取跨中梁高的1.5-2.0倍，这里取5.0m。横断面：0.5m×2（防撞护栏）+2.5m×2（右侧路肩宽度）（含右侧路缘带）+7.5m×2（行车道）+0.5×2（左侧路缘带）+2.0m（中央分隔带）=24m，桥面横坡为2%。4、下部结构（1）斜腿：斜腿分双幅各7米宽固结在箱底，节点处设有竖隔板、平隔板和斜隔板，节点刚性强。除腿趾5米范围内采用实心矩形截面外均采用空心变截面矩形截面，其具体截面尺寸见附图。（2）基础：本桥采用圆柱摩擦桩基础，桩直径为1.5米。5、施工方法全桥采用悬臂拼装施工。方案三：中承式钢管混凝土拱桥1、方案简述本方案采用中承式单跨拱桥，计算跨径192.8m，矢跨比1/5，净矢高38m，桥长225米。2、桥梁分孔及标高的确定本方案拟采用单跨一个主拱圈直接跨越，节省施工复杂性，使桥型简单直接，净跨径190m。两端桥面板简支在拱座支墩和桥台。桥面标高确定：据设计基本资料，两端桥面引线标高：K53+000方向：393.65mK55+000方向：385.15m.3、上部结构该桥面采用42cm厚空心板，横梁厚1.5m，并设有两根加劲纵梁。横断面：0.5m×2（防撞护栏）+2.5m×2（右侧路肩宽度）（含右侧路缘带）+7.5m×2（行车道）+0.5×2（左侧路缘带）+2.0m（中央分隔带）=24m，桥面横坡为1.5%。4、下部结构（1）桥墩与基础：基础采用桩基础，30m深摩擦桩并设有斜桩抵抗水平推力。具体局部详细尺寸见附图。（2）桥台：采用肋板式轻型桥台，其具体尺寸见附图。桥台处设置板式橡胶支座，高为0.2m，支座规格可根据计算确定。5、施工方案全桥采用竖转加平转的施工方法，即利用半跨主拱拱肋、拱座、边拱拱肋及扣索、塔柱撑脚组成竖转、平转的转动体系。1、安装承台上的转体环道、拱座及竖转铰，沿河岸搭设边拱劲性拱架、主拱拱肋卧拼用支架；2、安装转体塔架、边拱劲性骨架、主拱拱肋；3、安装边拱端部及其他设计规定部位压重钢筋混凝土；4、安装转体用扣索、千斤顶及施工监测设备；5、两岸主拱拱肋分别竖转；6、两岸转动体系分别平转到桥位。七、方案比较推荐1、各方案工程量比较预应力混凝土连续梁桥材料结构混凝土用量（m3）上部结构主梁(C25)1289.34下部结构墩台(C25)3897.26基础(C25)3421.69总计8608.29无桥台斜腿钢构桥材料结构混凝土用量（m3）上部结构主梁(C25)1241.54下部结构墩台(C25)2977.35基础(C25)3233.32总计7452.21中承式钢管混凝土拱桥材料结构混凝土用量（m3）上部结构主梁(C25)618.65下部结构墩台(C25)4136.54基础(C25)3189.72总计7944.912、各方案经济技术比较序号方案项目ⅠⅡⅢ预应力混凝土变截面连续梁桥无桥台斜腿钢构桥中承式钢管混凝土拱桥1两端标高393.65m385.15m393.65m385.15m393.65m385.15m2桥长2252252253桥面纵坡-3.78%-3.78%-3.78%4主跨100m100m190m5工艺技术要求采用悬臂施工，施工技术较为成熟，工艺要求较严格，设备占地少。采用悬臂拼装法施工，施工精度要求较高，施工过程有多次体系转换，控制难度高。可选择预制安装法、转体法，但施工中技术精度要求较高，施工难度较大。6使用效果属于超静定结构，受力较好主桥桥面连续无伸缩缝，有支座能够很好的满足纵向变形需求，易养护，行车条件好。属超静定结构，主桥桥面连续无伸缩缝，行车条件好，桥型美观。桥型美观，行车连续，有良好的视觉效果。7造价及用材工程量较小，劳动力较少，造价较低，较普遍使用桥梁对材料，施工要求较高。桥梁后期维护费用较高。8优缺点优点：无伸缩缝，行车条件好，施工技术熟练，易养护。缺点：支座处难维护。优点：桥型美观，跨度大，有较大的通航净空。缺点：施工复杂，对地基要求较高，极易产生内力对桥梁受力不利。优点：桥型美观，通航净空较大。缺点：施工中技术精度要求较高，施工难度较大，后期维护费用较高。3、最优方案推荐初步设计中拟定的三个桥型方案都有其独自的特点，方案推荐要本着适用、经济、安全、美观等原则进行综合比较，其中以安全、经济为主要考虑因素，从中选出较理想的方案。方案一：预应力混凝土变截面连续梁桥。属于超静定结构，能够适应不良地质的要求；施工较为简单，能够标准化预制大量构件，施工进度快，易于控制施工质支撑量；桥梁分孔对通航很合理。桥面无接缝，行车平顺，又属于超静定结构，承载潜力大，桥型也美观、轻巧；上部结构具有连续梁施工的一般特点，具有较好的技术经济性；采用悬臂施工，施工技术较为成熟，在修筑中取得较好的效果，可节省模板，降低工程造价且易于控制质量；综合考虑，该方案可行。方案二：无桥台斜腿钢构桥。斜腿钢构桥有良好的力学性能与纤细优美的造型以及质量轻、材料省等特点。同时由于边斜杆的存在，同时用块石护坡代替笨重的桥台，大量节省了圬工材料。但是这种桥型对地基要求较高，随着时间的推移桥梁将产生较大附加内力，对桥梁不利。应特别注意混凝土收缩、常年温差等引起的内力。方案三：中承式钢管混凝土拱桥。该方案桥的跨径能力大，桥型美观，以抗压能力强的钢管混凝土作为拱肋，对拱座处有较大水平推力。该方案施工难度大，桥梁建设总造价高，后期维护费用高，故不推荐此方案。综上述及通过各方案工程数量比较、各方案经济技术比较，在拟定的三种方案中，本人推荐