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1、公路桥梁毕业设计方案比选精品 桂江大桥设计方案比选 1 概述： 广西桂林至梧州高速公路马江至梧州段是国家规划西部8条省际公路中阿荣旗至北海公路南宁至桂林支线的重要组成路段，也是国家重点公路临汾至三亚的规划路段，同时是广西公路骨架的重要组成部分。桂江大桥作为跨越桂江的主要结构物，对保障交通畅通和城镇发展，起着不可替代的作用，它是路网建设中的关键节点。桂江大桥的设计方案方案选择也就显的尤为重要。 综合考虑目前的造价控制以及高速公路施工企业桥梁施工的普遍水平，高速公路上合理桥型的选择总结起来有以下几点：1)桥型方案选择力求能适应当地的恶劣环境和交通运输条件的限制，合理选择上部结构形式。2)桥型方案选
2、择应结合桥梁重载车辆多的特点，不但要选用结构受力明确、造型简捷、技术先进、可靠，工程方案经济、合理，施工方便，质量易于控制的桥型，而且还要充分考虑结构的耐久性和运营期间的养护费用。 根据当地实际地形，参考当地地质条件及施工条件，初步拟定引桥部分均为预应力混凝土简支T梁，采用预制安装施工；主桥部分拟定如下4种方案： 预应力混凝土连续梁桥方案 预应力混凝土连续钢构方案 梁拱组合体系桥方案 斜拉桥方案 2 桥型方案的提出及结构介绍 2.1 预应力混凝土连续梁桥 （1）桥型介绍 预应力混凝土连续箱粱是常用的一种桥梁结构形式，属于超静定体系。其在恒载、活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用
3、，使其内力状态比较均匀合理。结构刚度大，变形小，动力性能好，丰梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。可采用悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法施工，充分应用预应力技术的优点使施工设备机械化，生产工厂化；采用预制厂，预制主梁，然后安装就位，张拉负弯矩钢筋，形成连续结构，施工速度快。 （2）尺寸拟定 桥跨布置 当采用多跨连续梁时，中间跨一般采用等跨布置，边跨跨径约为中跨的0.50.7倍，按此经验初步确定桥跨布置为： 50+290+50，总长为280m.布置图如图1所示。 引桥部分 图1 桥型布置图（连续梁） 截面尺寸 超过60m跨径的桥梁一般采用变截面梁较实惠，根据已建成的桥梁资料分析，支点截面的梁高H支约
4、为（1/161/18）l(l为中间跨长)，跨中梁高H中约为（1/1.51/2.5）H支。据此经验，支点梁高H支为5.5m，跨中梁高H中为2.5m,梁底按照二次抛物线变化。截面细部构造图如图2所示。 40x2040x2040x2040x2040x2040x2040x20 40x20 40x4040x4040x4040x40 40x4040x4040x4040x40 支点截面跨中截面 2%2% 图2 截面细部构造图（连续梁桥、连续钢构） 下部结构 主桥桥面标高较高，墩身采用圆端型空心墩，桥台采用柱式桥台，基础采用钻孔灌注桩基础。其构造图如图3所示。 连续梁桥墩连续钢构桥墩 图3 桥墩细部构造图 （
5、4）施工方案设计 连续梁桥的施工方法有先简支后连续法、顶推施工法、悬臂施工法，本次施工采用悬臂浇筑法施工。 （5）工程量估算 主梁采用C50标号的混凝土，墩身采用C30标号的混凝土，预应力钢筋为12-7 5低松弛钢绞线，普通钢筋为HRB335钢筋。 主梁混凝土用量：桥梁半幅截面平均面积为115395.8235cm2,则全桥每延米混凝土用量为23.2m3，总用量为6496 m3. 预应力钢筋用量：采用悬臂浇筑法施工，钢绞线总长大概为23730*2=47460m. 普通钢筋用量：根据截面最小配筋率的要求，普通钢筋的截面面积为346cm2全桥总长280m，则钢材用量为76*2=152t。 橡胶支座：
6、全桥需8个3000KN的盆式橡胶支座。 墩身混凝土用量：截面面积为42319cm2,桥墩每延米混凝土用量为4.3m3. 2.2 预应力混凝土连续刚构桥 （1）桥型介绍 预应力混凝土连续刚构是将连续梁的桥墩与梁部固结，减小了支座处的负弯矩，增强结构的整体性；结构上主墩无支座、施工体系转换方便、伸缩缝少、行车舒适、顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度大、受力性能好，顺桥向抗推刚度小，对温变、混凝士收缩徐变及地震均有利。 从施工上考虑，连续刚构桥施工状态和成桥状态保持一致，悬臂挂篮平衡施工技术成熟，操作相对简单。此外，墩梁固结也在一定程度上克服了大吨位支座设计与制造的困难，也省去了连续梁施工过程中墩梁临时
7、固结、合龙后再行调整的这一施工环节。 （2）尺寸拟定 桥跨布置 预应力混凝土连续钢构与连续梁桥的桥跨布置一样，只是将连续梁的桥墩与梁部固结，使结构形成一个整体。其布置如图4所示。 引桥部分 图4 桥型布置图（连续钢构） 截面尺寸 连续钢构的细部尺寸大致与连续梁桥相同，其截面细部构造图如图2所示。 下部结构 从受力性能上考虑，连续刚构桥利用高墩的柔性来减小主梁跨中弯矩，同时减小桥墩的尺寸；双薄壁墩对主梁支点的负弯矩有明显的削峰作用，结构受力合理、性能优越。此桥桥墩采用双薄壁矩形墩，桥台采用柱式桥台，基础为钻孔灌注桩。其构造图如图3所示。 （4）施工方法设计 连续钢构因敦梁固结，在采用悬臂浇筑法施
8、工时免去了临时固结的施工和解除，因此其最佳施工方法为悬臂浇筑法施工，对于本桥采用此方法施工。 （5）工程量估算 主梁采用C50标号的混凝土，墩身采用C30标号的混凝土，预应力钢筋为12-7 5低松弛钢绞线，普通钢筋为HRB335钢筋。 主梁混凝土用量：桥梁半幅截面平均面积为115395.8235cm2,则全桥每延米混凝土用量为23.2m3，总用量为6496 m3. 预应力钢筋用量：采用悬臂浇筑法施工，钢绞线总长大概为23730*2=47460m. 普通钢筋用量：根据截面最小配筋率的要求，普通钢筋的截面面积为346cm2全桥总长280m，则钢材用量为76*2=152t。 墩身混凝土用量：墩身截面
9、面积为210000cm2,桥墩每延米混凝土用量为21m3. 2.3 梁拱组合体系桥 （1）桥型介绍 拱桥是我国公路上使用较广泛的一种桥型。拱桥与梁桥的区别，不仅在于外形不同，更重要的是两者的受力性能有较大的差别。由力学知，拱桥结构在竖向荷载作用下，两端将产生水平推力。正是这个水平推力，使拱内产生轴向压力，从而大大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的应力分布与受弯梁的应力相比，较为均匀。因此，可以充分发挥主拱截面材料强度，使跨越能力增大。 （2）尺寸拟定 桥跨布置 根据桥涵水文计算，在满足通航要求的前提下，桥跨布置为40+1002+40，总长为280m.拱上建筑为520的简支梁桥
10、，其布置图如图5所示。 引桥部分 图5 桥型布置图（梁拱组合体系桥） 截面尺寸 主拱圈采用等截面箱型钢筋混凝土截面，拱上简支梁的跨径为20m ，拟定采用T 型截面钢筋混凝土截面，根据经验初步拟定其细部构造图，如图6所示。 下部结构 拱上建筑的墩身采用圆柱形墩身加钢筋混凝土盖梁，主拱圈基础采用群桩基础。 （4）施工方法设计 对于主拱圈的施工，常见的施工方法有悬臂浇筑法、悬臂拼装法、转体施工法，对于此桥，考虑到施工环境的影响，采用缆索吊装拼装法。拱上建筑简支T 梁采用预制安装法，以缩短工期。 （5）工程量估算 主拱圈采用C45的钢筋混凝土，拱上建筑墩身采用C30钢筋混凝土，简支T 梁采用C30钢筋
11、混凝土。钢筋为HRB335钢筋。 主拱圈混凝土用量：主拱圈截面面积为112400cm 2,主拱圈混凝土用量为2248m 3. 简支T 梁混凝土用量：一片T 梁截面面积为8467.5cm 2，则总用量为245m 3. 墩身混凝土用量：墩身截面面积为31400cm 2,墩身每延米混凝土用量为3.14m 3。 钢筋用量：由于没进行内力计算，只能按照截面配筋率大致估算，估算平均截面配筋率 为1%，则钢筋用量为（112400+31400+84675）*1%=2284.75cm 2,则钢筋重量为501t 。 20x2022x2022x2022x2022x2022x2022x2022x20 20x20 20
12、x2022x2022x2022x2022x2022x2022x20主拱圈及拱上建 筑细部尺寸图简支T梁细部尺寸图 图6 截面细部构造图（拱桥） 2.4 斜拉桥 （1）桥型介绍 斜拉桥主要由主梁、索塔、斜拉索三大部分组成，主梁在斜拉索的各点支撑作用下，像多跨弹性支承的连续梁一样，使得弯矩值得以大大的降低，这不但可以使主梁尺寸大大减小，而且由于结构自重显著减轻，既节省了结构材料，又能大幅度的增大桥梁的跨越能力。此外， 斜拉索轴力的水平分力对主梁施加了预压力，从而可以增加主梁的抗裂性能，节约了主梁中的预应力钢材的用量。 （2）桥跨布置 对于主梁支撑于塔敦的支撑体系，为承受支点截面较大的负弯矩，在局部
13、区段可加大梁高或加厚翼缘板厚度。主梁高度要大于横梁高度，横梁高度取决于横梁的跨度。从横向风力稳定性角度考虑，采用双索面，其搞垮比一般为1/1001/150。混凝土主梁间距取为610m,多数取8m ，拉索布置为扇形。根据主梁的受力要求或为了减小索面，拉索的竖直分力越大越好，考虑到主塔上拉索不能过于密集，主塔上拉索间距一般取1.62.2m 。 桥跨布置 此桥采用单塔双索面斜拉桥，跨度为140+140，主塔上斜拉索间距取2m,主梁上斜拉索间距取8m,根据塔高跨比为1/41/7，设其塔高为35m,其布置图如图7所示。 图7 桥型布置图（斜拉桥） 截面尺寸 根据高跨比的经验值，取梁高为1.3m,全桥采用
14、等截面箱型截面，其细部构造图如图8所示。 主梁截面H型主塔截面一支截面2% 2% 15x2022x20 图8 截面细部构造图（斜拉桥） 下部结构 主塔为整个结构的受力基础，其基础为钻孔灌注桩，承台施工时采用双壁钢围堰浇筑水下混凝土。 （4）施工方法设计 对于斜拉桥可以采用现浇施工，也可采用拼装预制梁的方法施工，还可采用转体施工。就施工条件而论，转体施工无法进行，此桥采用拼装施工可以缩短工期，而且还可保证量的质量。 （5）工程量估算 主梁采用C30混凝土，截面面积为134618.0831cm2,主梁混凝土用量为3769m3. 主塔混凝土用量：主塔采用C50号混凝土，截面面积为125500.195
15、3 cm2,则混凝土用量为451 m3。 斜拉索用量：斜拉索总长为2640m。 钢筋用量：设截面配筋率为1%，则钢筋截面积为260118 cm2,钢筋总重为57t. 3.方案比选 各方案各指标如表1所示。 表1 方案比选指标 经过比较，我们选择连续梁桥方案作为桂江大桥的设计方案。 桥梁设计前期方案比选重要性浅析2022-03-08 14:18:18来源：土木工程网收集整理 RSS打印复制链接 | 大中小 1、安全是桥梁结构设计的前提随着改革开放的力度加大，城市车辆的飞速发展，城市交通运输十分繁忙，车速也在不断提高，桥梁结构不光要求结构自身的受力安全，而且要求桥梁构造的安全。在作乐山市大渡河龚嘴
16、电站大桥设计中，我们设计组也进行了许多方案比选，有河中设墩的连续箱梁，有连续刚构，有上承式拱桥等桥梁结构形式。根据实际的地形、地质、地物，最后综合比较选择了中承式拱桥，一跨135米跨过，保证了急流的大渡河流水断面和桥梁结构自身安全（该桥验算荷载为特种荷载-300，已于1999年10月通车，并进行了动、静载实验，运行良好）。又如在大营坡立交桥设计中，桥墩是采用圆柱还是方柱问题上，我们设计组也进行了结构分析和讨论，最终一致选择用方柱，保证桥墩的结构刚度（因上部结构传下的偏心弯矩较大），方柱的四角采用了R15cm的圆角，以尽量减少桥下车辆对桥墩摩擦引起桥梁结构的不安全和增强桥梁建筑的美观。 2、经济
17、是桥梁结构设计的保证一座桥梁建筑设计的再如何漂亮，若它的造价比看上去一般化的桥梁高出许多，这座漂亮的桥梁设计也是失败的。在乐山市大渡河龚嘴电站大桥设计中，定下采用中承式拱桥后，拱圈是用钢筋砼呢，还是钢管砼？经过比选，我们设计组采用了变截面钢筋砼拱圈。因为本桥地处偏远大山之中的大渡河上，当地的砂、石料 比较丰富，可就地取材，而钢管拱不仅昂贵，且钢管运距也相当远。故在桥梁设计中，在满足结构安全的前提下，应尽量地考虑经济。 3、功能在桥梁结构设计中也不应忽视 城市桥梁不同于公路桥梁，在城市交通日益剧增的情况下，桥梁方案设计中，交通组织功能也要摆在重要的地位上，尤其是立交桥，不光桥上有车辆，桥下车辆也
18、川流不息。如果不综合考虑交通功能，下行车辆撞击桥墩或有关桥梁部分，导致桥梁坍塌，这种事故在国内外都有发生。作为桥梁设计人员必须注意这一点来进行桥梁方案比选，乃至方案确定后的桥梁分跨。在贵阳市都司路高架桥跨越中华路的大南门交叉口位置，设计者在地面设置了交通导流环岛，一跨20米跨径的桥梁正好处于环岛内。桥梁建成后，随着城市的发展，车辆的增多，该交叉口经常塞车，不得已取消了地面环岛。由于该交叉口的桥梁跨径较小，导致左转车辆的行车轨迹不顺畅，司机抱怨连天，这无疑是桥梁设计败笔。 4、美观是桥梁设计必须考虑的一部分 城市桥梁建筑不仅是交通工程中的重点建筑物，而且也是美化环境的点缀品，所以设计必须精心方案
19、比选、精心设计、精心施工，以期求得在增加投资不多的条件下，取得桥梁美观的效果。比如在城区建一座二、三十米跨度的立交桥，不管用钢还是预应力砼，通常的做法是用一根等截面梁跨越，但由于人们的视觉有错觉，所以往往把这根梁看成是带下垂挠度的弯梁，看起来很不舒服，甚至有怕它掉下来的危险。我们在贵阳市中心环南线朝阳洞路玉厂路立交桥方案设计中，有意把梁底线作成反拱线，在桥墩支点处稍微增加一点材 料，但给桥下车辆和行人一种安全美的感觉。实际上呈反拱的下弦就等于是一根弧形托梁，这是一种最简单的支承，它融合在梁体内，变得看不出，可它能起到美化桥梁的作用。 综合考虑以上四项标准来进行桥梁方案比选，最后的设计、施工将会
20、变得容易，建成后的桥梁才是安全美、经济美、功能美与环境、视角美。 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12.20C，最冷月平均气温-40C，七月平均气温26.40C。 （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
21、上到下依次为人工堆积层、新近沉积层、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=100KP a； b.粉质黏土，中密，厚度15m，?k=150 KP a； c.粉质黏土，密实，厚度15m，?k=180KP a； d.粉质黏土，密实，厚度10m，?k=190KP a。 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求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。