【《金牛洞景区的一座跨越200米河流的桥梁方案必选分析案例》2400字】

PAGE1金牛洞景区的一座跨越200米河流的桥梁方案必选分析案例第一章桥梁基本设计工况1.1桥梁设计概述金牛洞预应力连续刚构桥位于某市金牛洞景区的一座跨越一条宽为200米的河流，在前期通过对金牛洞景区地质条件的勘探，按在规范规定的要求合理选择桥型及桥跨，进行桥梁主梁的设计，并且运用MIDAS完成建模和CAD完成施工图纸的绘制。1.2桥梁设计参数1.2.1要求的技术指标(1)设计车速：100km/h。(2)桥面布置：双向四车道+双侧人行道。(1.5m+4*3.75m+1.5m)(3)设计使用年限：100年。(4)桥跨布置：55+90+55m三跨预应力连续刚构桥。(5)汽车荷载等级：公路I级。(6)平面线形：直线。(7)整体温度：系统温度（升温：25℃；降温：-5℃）。(8)桥面坡度：不设置纵坡。(9)施工方式：悬臂对称逐段浇筑，先边跨合龙，最后中跨合龙。1.2.2所需材料规格(1)主梁混凝土材料：C50，容重26kN/m³。（具体数值如表1.2-1）表1.2-1C50混凝土材料性能表强度等级弹性模量Mpa容重kN/m3轴心抗压设计强度Mpa轴心抗拉设计强度Mpa轴心抗压标准强度Mpa轴心抗拉标准强度MpaC503.45*1042622.41.8332.42.65(2)预应力钢束纵向设置的预应力钢束采用15.2-1860-GB预应力钢绞线，抗拉强度标准值为fpk=1860Mpa，主梁纵向预应力钢束管道用波纹管成孔。(3)支座：桥梁盆式橡胶支座。 第二章桥梁方案比选2.1桥梁设计概述根据前期地质勘探的数据，初步拟定了三种桥型方案，通过对规范各种桥梁设计相关原则对三种方案进行科学客观的分析比较，综合各方面，选出本次课题所要求的最优方案。2.2桥梁方案拟定2.2.1地质勘探数据通过对金牛洞所在地区地质勘探得出数据，绘制出了相关地质图如下：图2.2-1地质图2.2.2桥型方案初步拟定根据前期的桥位地质勘测(如图2.2-1)，水位地质条件以及以往的公路梁桥的设计经验，在建设前期提出了以下三种桥型：80+120m独塔斜拉桥，55+90+55m预应力混凝土连续刚构桥，4*50m预应力混凝土简支梁桥。2.3桥梁方案拟定按照下列几种原则进行桥梁方案的必选：(1)适用性：考虑交通量的增长，满足车辆安全通行。桥下满足河流泄洪及船只通行要求，保证使用年限及检测维修要求。(2)安全性：满足使用过程中强度、刚度、稳定性和耐久性要求。(3)经济性：桥梁建设中的工程造价要合理，考虑养护和维修费用。(4)美观性：考虑桥梁周围环境和地质条件，建成后不与周边景观冲突。(5)环保性：桥梁建设保证对周边生态环境影响最小化，减少对环境的污染，并且在建设与设计过程中多运用新技术和新材料。2.4三种桥型方案详细介绍2.4.1独塔斜拉桥(80+120m)(1)桥型介绍(如图2.4-1)斜拉桥主要是由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成。斜拉桥受力特点是斜拉索梁端分别锚固在主梁和索塔上，将主梁的恒载和车辆荷载传递到索塔，再通过索塔传至地基。因而主梁在斜拉索的各点支承作用像多跨弹性支承的连续梁一样，使弯矩值得以大大降低，不但可以使主梁尺寸大大地减小，而且由于结构自重显著减轻，既节省结构材料又能大幅度地增加桥梁的跨越能力。(2)桥跨布置及施工方式：孔径采用80+120m，采用悬臂施工法。(3)结构构造设计：横断面采用单箱单室。图2.4-1独塔斜拉桥布置(单位：cm)2.4.2预应力混凝土连续刚构桥(55+90+55m)(1)桥型介绍(如图2.4-2)预应力混凝土连续刚构桥是大跨度梁桥主要的桥型之一，结合了连续梁桥和T型刚构桥两类桥的受力特点。在实际的工程中是最为常见的桥型之一。连续刚构桥和连续梁桥的主梁结构受力性能相似，通过墩梁固结而承重的薄壁墩，通过增加墩高，使薄壁墩底部的弯矩和主梁的轴力减小。三跨连续中，主跨可以满足大型船只的通行，两侧边跨满足小型船只通航。(2)桥跨布置及施工方式：孔径采用55+90+55m，施工方式采用平衡悬臂施工法。(3)结构构造设计：横断面采用单箱单室。图2.4-2预应力连续刚构桥布置(单位：cm)2.4.3预应力混凝土简支梁桥(4*50m)(1)桥型介绍(如图2.4-3)预应力混凝土简支梁桥是一种年代久远的桥型结构，相对形式也比较简单，在该桥型的运用方面，使用最早也最广泛。该桥型受力简单，主要承受正弯矩，在后期的使用过程中不会产生附加内力，并且桥型的受力简单，对桥位的地基要求低。但是桥梁跨径相比较与其他桥型要短，跨数要多，所以需要较多的下部结构。(2)桥跨布置及施工方式：孔径采用4*50m，施工方式采用工程预制法。(3)结构构造设计：横断面采用单箱单室。图2.4-3预应力混凝土简支梁桥布置(单位：cm)2.5桥型方案比选通过上述经济性、适用性、安全性、美观性这四个原则列出下列表格：表2.5-1C50桥型方案比选表类别独塔斜拉桥方案预应力混凝土连续刚构桥方案预应力混凝土简支梁桥方案经济性斜拉桥计算复杂困难，斜拉索施工繁复，且维修耗费大量费用相比于其他两种桥型，施工成熟，可以优化设计，减少成本前期工程化预制投入巨大，且需要建设预制梁场，对于小批量预制梁生产浪费资源适用性采用悬臂施工法，但斜拉桥属于高次超静定，需要包含许多设计变量，给建设初期带来困难采用悬臂施工法，对于河道影响小，施工技术成熟。主跨满足大型船只通航，边跨满足小型船只通航采用预制拼装法，施工工期短，梁体质量保证率高，但下部结构多，对河道和周边环境影响大安全性与连续刚构桥同等力学条件下，跨中正弯矩相对于连续刚构桥不利跨中弯矩值较小，但支点存在负弯矩，但同等力学条件下比简支梁桥跨中正弯矩小得多同等力学条件下，简支梁桥跨中正弯矩相对较大，受力情况更不利美观性建桥地属于风景区，高耸的桥塔会与景区的风景形成反差，不协调，不美观与周围环境相协调，且桥型美观下部结构多，施工会有损景区的自然环境2.6最优桥型方案确定通过表2.5-1中的四个原则的比较，本次设计选择预应力混凝土连续刚构桥。2.7主梁尺寸拟定预应力混凝土连续刚构桥是采用变截面设计的，在横断面上，各个截面的尺寸不同，但都是根据主要截面和二次抛物线进行截面变化。预应力混凝土连续刚构桥，支点负弯矩和剪应力较大，所以支点截面尺寸设置较大，梁高7.5m，腹板厚度为0.6m,底板厚度为1m,顶板厚度为0.3m。(如图2.7-1)图2.7-1主梁支点截面尺寸(单位