【《京杭运河某公路特大桥的方案比选分析案例》5100字】

-PAGEIII-京杭运河某公路特大桥的方案比选分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u31803京杭运河某公路特大桥的方案比选分析案例 161491.1方案比选的标准 175241.1.1安全 2314881.1.2适用 2289781.1.3经济 263921.1.4耐久 272381.1.5美观 354831.1.6技术先进 320451.1.7环境保护和可持续发展 383741.2方案比选的步骤 49707（1）明确各种标高的要求 41567（2）桥梁分孔和初拟桥型方案草图 415417（3）方案初选 425405（4）详绘桥型方案 427114（5）方案选定和文件汇总 470791.3方案拟定 5190281.4比选方案 5294541.4.1预应力混凝土连续梁设计方案 564791.4.2上承式钢管混凝土拱桥 8187321.4.3单塔斜拉桥 1015101.5方案比较 1236341.6方案选定 131.1方案比选的标准桥梁方案比选应综合考虑梁的受力特点，建桥材料，适应跨度，施工条件，经济安全等方面来综合比较，最终选定一种构造合理造价经济的优美适用的桥型。（1）认真贯彻国家的各项政策,法规及国家和部门颁布的标准，规范和办法；（2）适用安全耐久，保养维修方便，行车舒适；（3）技术先进可靠，施工方便，快捷，便于工厂化生产，标准化施工，确保施工周期；（4）经济上合理适度，上，下部工程投资适当，节省投资；（5）充分考虑提防要求，满足江堤要求防线和跨度的净空需求；（6）尽量减拆迁，改线的工程量少，降低投资；1.1.1安全安全标准可以从行车安全，通航安全，基础地质条件的安全与施工安全等几个方面考虑。行车安全主要通过桥面设施的布置来实现，如根据公路等级和车流具体情况决定是否需设置中央分隔带、分车带或护栏以保证行车安全。通航安全以通航净空来保证，还应注意是否有拖船组成的船队通过，另外桥下水流方向是否与桥梁垂直，如遇这些情况均应加大桥梁的跨径。基础的安全一方面应满足规范中规定的基础埋深与河流的冲刷深度和冰冻深度的关系，另一方面应检查基础附近是否有裂缝、断层、溶洞等不良地质现象存在，由此检查桥梁分孔是否合理。施工期间的结构安全也是应该考虑的重要方面，要注意洪水和飓风对桥梁施工的不利影响。1.1.2适用在比选的三个方案中应选择传力路线直接，简捷的结构形式，以保证结构受力的合理性。桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；桥跨结构的下面有利于泄洪、通航（跨河桥）或车辆和行人的通行（旱桥）；应考虑非正常运营条件下（如地震，风载）能保证结构功能的实施，要考虑抗震性能好的桥型。同时方案中需要考虑其他因素破坏后的修复难易问题，一般来说，梁式体系比较好修复。从这一意义上讲，小跨能满足功能要求的就不做大跨；能用标准设计或通用设计的宜优先考虑。1.1.3经济（1）应选择能够因地制宜，就地取材和施工方便的桥梁方案；（2）经济的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或中断交通的时间最短；（3）应选择工期较短的方案，一座桥梁建设工期的长短与造价有很大关系，早一天交付使用，可以使国民经济早一天获益，否则损失就很难估算。（4）选择的方案可优先考虑工厂化，预制装配程度高的，上下部结构可平行施工的方案。1.1.4耐久（1）桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量(包括行人通道)；（2）桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；（3）桥跨结构的下方要有利于泄洪、通航(跨河桥)或车辆(立交桥)和行人的通行(早桥)；（4）桥梁的两端要便于车辆的进入和疏散，而不致产生交通堵塞现象等；（5）考虑综合利用，方便各种管线(水、电气、通信等)的搭载。1.1.5美观一座桥梁应具有优美的外形，而且这种外形从任何角度看都应该是优美的，结构布置必须精炼，并在空间有和谐的比例。桥型应与周围环境相协调，城市桥梁和游览地区的桥梁，可较多地考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，结构细部的美学处理也十分重要，另外，施工质量对桥梁美观也有重大影响。设计时应考虑结构的造型与当地地形、景物的协调，桥梁轮廓尺寸应比例匀称，各部结构要协调平衡，如梁式桥应避免头重脚轻的肥梁瘦柱外形；桁架桥要求腹杆方向变化少、避免重复交叉；拱桥上建筑的跨中高度与墩台上的高度比例不能相差悬殊；中承式拱应注意桥面上下部分的比例协调，黄金分割是建筑中常用的确定比例的规则；风景区跨谷桥的桥墩，由中孔至两侧边孔的距离以递减收小较为美观；跨线立交桥，主梁或上部结构与桥墩以纤细为美，切忌桥台侧墙太长，既耗费圬工，有碍观瞻，又妨碍视线，影响车速，这在高速公路中更显得必要；桥墩外形亦可作多种变化；风景区的桥梁外表，必要时也可着色美化。1.1.6技术先进在考虑因地制宜的前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺，认真汲取国内外的先进技术，把学习和创新结合起来,淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西。1.1.7环境保护和可持续发展随着经济发展到一定程度，人们越来越重视环境保护和可持续发展的问题。尤其是桥梁工程这样大型项目，必须从桥位选择、跨径布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等多方面全方位考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，将不利影响减至最小。在因地制宜的前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺，必须认真学习国内外的先进技术，充分利用最新科学技术成就，把学习和创新结合起来，淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西。只有这样才能提高我国的桥梁建设水平，赶超世界先进水平。桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、空气、噪声等几方面，应从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等多方面全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。1.2方案比选的步骤（1）明确各种标高的要求在桥位纵断面图上，先行按比例绘出设计水位、通航水位、堤顶标高、桥面标高、通航净空、堤顶行车净空位置图。（2）桥梁分孔和初拟桥型方案草图在上述确定了各种标高的纵断面图上，根据泄洪总跨径的要求，作桥梁分孔和桥型方案草图。作草图时思路要宽广，只要基本上可行，尽可能多绘一些草图，以避免遗漏可能的桥型方案。（3）方案初选对草图方案作技术上和经济上的初步分析和判断，筛去弱势方案，从中选出2～4个构思好、各具特点的方案，做进一步详细研究和比较。（4）详绘桥型方案根据不同桥型、不同跨度、宽度和施工方法，拟定主要尺寸，并尽可能细致地绘制各个桥型方案的尺寸详图。对于新结构，应作初步的力学分析，以准确拟定各方案的主要尺寸。（5）方案选定和文件汇总全面考虑建设造价、养护费用、建设工期、营运实用性、美观等因素，综合分析，阐述每一个方案的优缺点，最后选定一个最佳的推荐方案。在深入比较过程中，应当及时发现并调整方案中的不尽合理之处，确保最后选定的方案是强中选强的方案。上述工作全部完成之后，着手编写方案说明。说明书中应阐明方案编制的依据和标准、各方案的主要特色、施工方法、设计概算以及方案比较的综合性评述。对于推荐方案应作较详细的说明。各种测量资料、地质勘察和地震烈度复核资料、水文调查与计算资料等应按附件载入。1.3方案拟定方案简介根据当地的地形地质条件、水文条件和技术标准，且由于该桥有通航要求，在布跨的时候桥墩的位置不能影响通航，拟选出以下三个初选方案分别为：方案一：40m+70m+40m的预应力混凝土连续梁桥；方案二：175m上承式钢管混凝土拱桥；方案三：60m+90m的单塔斜拉桥。从总体布局、环境协调、技术先进性、施工可能、景观要求、技术经济等多方面考虑，且在老师的指导下，选择方案一、三、四来作工程量计算，作进一步比较。1.4比选方案1.4.1预应力混凝土连续梁设计方案图1.1：连续梁立面图（单位：cm）图1.2：箱梁支座横截面（单位：cm）图1.3：箱梁跨中横截面（单位：cm）（1）尺寸拟定要求在预应力混凝土连续梁桥的设计中分跨、主梁高度、横截面形式和主要尺寸的拟定是方案设计中的关键所在。通过以上资料对比，当主桥采用多跨连续梁时，中间部分采用等跨布置，边跨跨径约为中跨跨径的0.65~0.7倍。当边跨采用主跨径的0.5倍或更小时，则在桥台上要设置拉力支座。当跨径超过60m时，易采用变截面梁，主梁高度根据统计资料:变截面梁跨中截面高度h1=(1/30~1/50)L变截面梁支座截面高度h2=(1/16~1/25)Lh1/h2=1.0~3.0箱型截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位，箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶，以适应受压要求。底板厚度约为梁高1/10~1/12。跨中底板内需要配置一定数量的钢索和钢筋，跨中底板厚度一般在20~25cm。腹板应考虑最小厚度，若腹板内有预应力管道布置时，可采用25~30cm。腹板在支点处的最大厚度约为30~60cm.(2）孔径布置此桥是一座预应力混凝土连续梁桥，跨径组合为40m+70m+40m,边中跨比值为0.57，设计洪水频率为1/100；地震动峰值加速度为0.10g（相当于地震基本烈度7度）；设置2%路拱横坡；桥总长150m。(3)桥跨结构构造桥跨采用三跨预应力混凝土连续梁，中跨=70m，边跨=40m，边跨与中跨比为0.57，截面按二次抛物线变化,全长150m。主梁采用变截面箱梁，做成单箱单室，支座梁高4m，跨中梁高2m，桥面宽28m，两边各悬出3m翼缘板，箱梁底宽6m。符合结构及经济要求。(4)下部结构桥墩墩采用双柱式；基础采用钻孔灌注桩，桩长10m。(5)施工方法连续梁最成熟的施工方法是挂蓝悬臂浇注的施工方法，为保证施工过程中结构的稳定可靠，采用0号块梁段与桥墩临时固结。其具体措施是将0号块梁段临时支撑在扇形或门式托架的二侧。第一步:首先从B、C墩临开始对称悬臂施工。第二步:两边跨合拢，释放B、C墩临时固结措施，形成单悬臂梁。第三步:合拢中跨。图1.4：悬臂施工示意图1.4.2上承式钢管混凝土拱桥图1.5：上承式钢管混凝土拱桥立面图（单位：cm）图1.6：钢管混凝土拱桥A-A横截面（单位：cm）（1）尺寸拟定要求矩形截面的拱肋施工简单，一般用于中、小跨径的拱桥，拱肋的高度为跨径的1/70~1/40,肋宽为肋高的0.5~1.0倍;工字形和箱形截面常用于大跨径的拱肋。为了保证两片拱肋的横向刚度和稳定以承受作用在拱肋、桥面及吊杆上的横向水平力，一般须在两片分离的拱肋间设置横向联系。横向联系可做成横撑对角撑或空格式构造等形式，横撑的宽度不应小于其长度的1/15。（2）桥孔径布置主跨为150m上承式钢管混凝士拱桥，全长150m。(3)桥跨结构构造主拱拱肋采用矩型截面，肋高1.8m，肋宽0.75m，主跨拱肋矢跨比1/5，矢高18m。拱肋与加劲梁刚接，并在连接处设置强大横梁，横梁采用T型截面，横梁以上浇筑混凝土桥面板。预应力束通过加劲纵梁，使横梁与纵梁形成整体框架。吊杆用预应力钢绞线，外套波纹管钢管，其间灌注混凝土。(4)下部结构桥墩采用双柱式，基础采用钻孔灌注桩。（5）施工方案首先浇筑桥墩和和桥台，同时预制主跨纵梁、横梁;搭设支架，留出通航孔;先安装拱肋和横系梁及纵梁湿接头混凝土;张拉部分纵梁预应力束;安装吊杆，泵送混凝土、张拉吊杆、浇筑桥面板，最终桥面系施工。1.4.3单塔斜拉桥（1）尺寸拟定要求独塔双跨式斜拉桥的主跨跨径L与边跨跨径之间的比例关系一般为=(0.5~0.8)L，但多数接近于=0.66L，两跨相等时，由于失去了边跨及辅助墩对主跨变形的有效约束作用，因而这种形式较少采用。图1.7：桥梁立面图（单位：cm）图1.8：主梁断面图（单位：cm）图1.9：索塔立面图（单位：cm）(2)桥孔径布置主跨为单塔对称双跨，可以节省一个塔和基础，缩短斜拉索总长，可取的较好的经济效益跨度为90m＋60m。(3)桥跨结构构造主梁截面截面为单索面箱形截面，主梁梁高为3m，为主跨的1/30，为等高粱。截面纵向为等截面，桥面宽28m，采用单箱四室截面形式。本桥为塔梁固结体系。这种结构存在的主要缺点是上部结构重量和活载力都需由支座传给桥墩，需要设置很大吨位的支座,造价较高。（4）下部结构桥台为钢筋混凝土重力式U型桥台，基础为柱桩基础。（5）施工方案本桥施工利用悬臂拼装法。1.5方案比较表一：方案比较序号方案一二三桥梁名称变截面箱型预应力混凝土连续梁桥上承式钢管混凝土拱桥单塔斜拉桥1跨径布置（m）40m+70m+40m175m90m+60m2跨中梁高（m）1.2m1.2m3m3支座梁高（m）4.2m1.2m3m4施工方法悬臂浇筑法悬臂浇筑法悬臂拼装法5优点跨越能力大；桥型美观；受力合理；节省材料，能增大桥下净空高度，造价低；构造简单，施工方便；施工阶段主梁刚度大，且内力与运营阶段的主梁内力基本一致。跨越能力较大；2、能充分就地取材；节省的钢材和水泥；3、耐久性能