【《城市建筑桥梁结构方案比选分析案例》3000字】

城市建筑桥梁结构方案比选分析案例1.1结构形式该桥的主体设计工程总长度约150m。在大跨度的城市桥中通常所采用的桥梁结构形态主要有:简支式梁桥、连续性梁桥、拱桥。现将各种不同类型桥型的主要优缺点分别叙述如下:1.简支梁:由于各种桥型在施工选择简支梁时的整体截面一般需要使用圆或T形的横截面,T型简支梁的整体结构性和承载力明确,设计和制造施工过程管理工作经验成熟,跨越桥梁能力大,施工中也通常可以综合考虑同时采用桥梁预制或半自动桥梁吊装等多种方法,施工进度比较快。（1）孔径布置：5×30m，全长150m。图1.1支梁整体构造图（2）结构构造：该桥采用五跨简支梁桥，梁截面采用带马蹄的T型截面。图1.2简支梁桥横断面图简支梁承载力清晰;无缝钢轨因温度和压力而改变所产生的附加应力、特殊应力影响较小;容易做到产品设计的标准化、制造厂家一体化,安装和架设方便,施工速度快;不怕支点沉降,各个桥墩的受力均衡下部结构就能得到尽量最大限度的改善;而且不需要增大支撑处的横梁高度等优势。缺点:梁高较大,景观略微偏差;行驶条件与连续式横向梁不相上。1.连续梁:当我们需要选择一种连续梁时,断面结构形态的大多数都会直接采用箱型截面。箱梁桁架结构类型是一种实用而完美的大型桥梁结构类型,由于其良好的总重量承载能能力和较大受力的特点,舒展挺拔的结构外形,在国内外各种类型现代化的大型市政高架桥、轨道交通和公路高架桥等大型建筑物结构领域都一直占有重要的技术主导地位。箱梁板材抗压耐扭性和刚度大,整体横向承载力和驱引运动物的横向稳定移动性能好,外观简单美观,行车平稳,冲击性小,适应力强,在箱梁垂直、曲线、折返过渡线及横向过渡线等条件下各个高度区间段都得以可进行采用,且其箱梁建筑施工处理工艺技术成熟,造价适中。(1)横跨孔径尺寸规划横跨布置:40m+70m+40m,全长150m,边跨约束度设计为中间孔边跨的0.57倍。图1.3预应力混凝土连续梁桥（2）结构总体性质和结构特征:从新型预应力结构钢筋混凝土连续桥梁构总体抗承受力结构性质和总体特征结构角度出发来对其进行结构分析,连续梁体独立面宜将其选择为可变形或不可变形截面式桥梁进行结构布置。根据对已经开工建和完成的两座桥梁支点进行以及相关基础资料的综合分析,支点比桥高:H=(1/16～1/20)l=(1/16～1/20)×70m=(1.8～3.5)m,取H=3.5m。中跨跨中梁高：h=(1/30～1/50)l=(1/30～1/50)×70m=(1.4～1.33)m，取h=1.8m。为了方便于计算和施工,边跨中间梁高度采用了与中间跨相同的数值。因此,该新型桥梁的主体桥梁结构设计采用三跨连续式箱梁结构桥,梁截面结构设计采用了不可改变桥梁截面的新型单箱三跨双室梁式预应力箱梁钢筋混凝土结构箱形桥梁截面,支点跨中梁的最高跨度设计为3.5m,跨中梁高1.8m。与同一等宽度的大型简支梁街道建筑结构相比,它不仅可以极大地有效降低梁高,节省了建筑工程量,有利于同时为桥下街道创造一个自然净空,并且同样能够有效改善城市风光和自然景观;其它的优点主要是横梁结构简单刚度大且同时具备良好的机械驱动力减震性能以及具有降低阻力减震和隔音抗噪等重要作用,使得后者行车平稳、舒适,后期行车维修和日常养护上的任务也较少;从这座城市街道建筑的整体美学视觉效果设计角度分析来看,连续式行车横梁的结构造型轻巧、平整、线条流畅,将为这座大型城市的未来发展前景增色不小。不足之处:对于大桥基础结构沉降的质量要求比较严格,特别重要的一点是由于两座桥梁之间的横向联长较大,桥上的双层无缝焊接钢轨因冬季气候和场地温度的不同变化而所产生的高水平沉降应力较大,使得整个梁桥主体与大桥墩台之间的结构承载力都非常复杂,加大了大桥建筑物结构设计的困难和施工质量;万一桥梁孔洞被破坏循环,修复困难。3．组合拱桥：（1）孔径布置：40m+70m+40m。拱肋的失跨比为1/7（1/5~1/8）。图1.4桥梁立面图桥梁主桥的主体结构及其构造:该两种类型的桥梁主桥一般认为是一种采用系杆中承式梁拱结构组合的主桥(也被人们统称称之为系杆式中承梁拱桥)。加劲横向纵梁梁截面采用了不可改变桥梁截面的预应力钢筋混凝土结构箱形桥梁截面;拱肋横梁是一种用于采用单根钢管支撑混凝土的横向双片横梁拱肋。拱式结构是在竖向荷载的作用下,支撑部位不但会对其产生一定的竖向逆力,也会对其产生一定的水平推动。正式这一种水平推动力的存在,使得桥梁拱的弯矩将远远低于相同长度和跨径的横梁弯矩,整个桥梁主要是承受的压力。这样的拱不但可以有效地利用钢、砼、混凝土等建筑材料进行修筑,而且还能够更具有拱的这个最大受力优势,充分利用了抗压性能好但是抗拉性能不佳的其他材料进行修筑。由于这座拱桥本身自重较大,相应的水平拉力也比较大,要求具备庞大的桥墩、平台和优良的地基,拱桥在设计上施工困难,造价较高,工期长,同时这一项目的建设属于大型城市桥梁,路堤与桥体之间连接的工程量将随着路堤与桥体之间横向交叉作用的增大,或者导致使得桥面纵坡作用的增大,既极大地增加了其造价又对行车不利。1.2拟定方案1.1.1外形比较从城市建筑桥梁结构的整体外形上来讲,比较以上几种新型设计方案来说,拱形的整体建筑造型更新颖、美观,有利于与其它的周围环境相互互动协调,因而更加接近符合现代城市的公路桥梁;连续梁形是目前在我国城市综合建筑和公路桥梁中广泛使用的一种新型设计方案这一类型,其主要特点之一是整体结构合理、技术成熟;简支式连梁形桥,外形简单,制造方便,肋内部的主梁配筋结构能够直接做成一个刚劲坚固的大型钢筋结构骨架,主梁之间的筋可以通过借助一个纵向的钢筋横梁和隔梁连接进行无缝连接,整体主梁性能比较好,接头也比较方便。1.1.2施工比较从设计和施工的难度来看,拱桥的设计和施工略微复杂,且其工期也相对较长;连续式梁桥的建造使得该桥的建筑整体性相对较好,且建造的工期相对较短;简支梁桥由于其上部结构是采用自动化的工厂预制,其上下部分及主体结构的浇筑和设计都可以同时完成,但是该构件的横截面形状不稳定,运输和维修较麻烦;而这种横向的接头恰恰位于大桥面板的纵向承载跨中,不利于板的承载。总的来说上述这些方案都是符合了安全、功能要求,因此我们应该从建筑的经济、美观等多个方面着手,选取一种造价低、施工周期短、使用效果好、结构轻巧美观的建筑方案来做为我们所推荐的方案。经过综合分析考虑后,本次设计将选取三跨式连续箱型梁桥做为最终设计。与其它钢筋混凝土结构钢筋梁桥建筑体系相比,连续箱型梁桥建筑技术成熟,所占施工的场地少,施工方便,维修和工作量小,养护和工程量小,造价相对而言也比较低,且整个大桥具备良好的防水和抗震性能。1.1.3拟定桥型方案初步设计（1）孔径布置：40m+70m+40m，全长150m，边跨约为中跨的0.6倍。图1.5预应力混凝土连续梁桥（2）结构构造：本公路桥桥梁主体设计采用单箱三跨连续钢桁梁结构桥,梁截面主体设计结构为一个采用不可改变单箱箱式预应力的钢筋混凝土结构箱形桥梁截面,支点跨中梁高度为3.5m,跨中梁高1.8m。（3）桥墩及基础：结合本设计的地质情况，柱式桥墩是最合适的墩型。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，桥下通视情况良好。所以设计该工程桥墩一般需要选择大型双柱梁墩,