桥梁初步设计方案比选--149994237.docx

《桥梁初步设计方案比选--149994237.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁初步设计方案比选--149994237.docx（14页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、桥梁初步设计方案比选-149994237 桥梁初步设计 一工程概况 1.地理位置 拟建金沙江特大桥位于云南省丽江纳西族自治县石鼓附近，桥梁全，桥宽12m，在线路测设里程K260+297K260+897之间，桥轴线近斜50度跨越金沙江，该处江谷宽约70m，山坡地表植被不发育，河边有简易公路与国道相连，交通较便利。 2. 气象、水文 项目区属亚热带高原季风气候，垂直气候分带显著，冬春季寒冷干燥，多寒潮入侵，夏无酷暑，常有劲风。区域性温差较大，自北而南，气温随海拔降低而升高，降雨量则相反。年平均气温C，极端最高气温C，极端最低气温C，年无霜期长达295310天。年平均降水在8001000mm之间，多

2、集中于五至十月份。系云南省年平均气温低，降雨较少的地区之一。 金沙江发源于青海境内唐古拉山脉的格拉丹冬雪山北麓，是西藏和四川的界河。它在西藏的江达县和四川的石渠县交界处（江达县邓柯乡的盖哈河口）进入昌都地区边界，经江达、贡觉和芒康等县东部边缘，至巴塘县中心线附近的麦曲河口西南方小河的金沙汇口处入云南，然后在云南丽江折向东流，为长江上游。金沙江在昌都地区段河长587公里，江面海拔自3340米至2296米，落差1044米，流域面积2 . 3万平方公里，年平均流量为立方米/秒，年径流量亿立方米（巴塘站）。 金沙江落差3,300公尺，水力资源一亿多瓩，占长江水力资源的40%以上。流域内矿物资源丰富，但

3、流急坎陡，江势惊险，航运困难。由于河床陡峻，流水侵蚀力强，金沙江是长江干流宜昌站泥沙的主要来源 二设计规范 1.公路工程技术标准(JTG B01-2022) 2.公路路线设计规范(JTG D20-2022) 3.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2022） 4.公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2022） 5.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2022) 6.公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2022） 7.公路工程概算定额（JTG/T B06-01-2022） 三技术标准 根据设计要求，主要技术指标如下： 1.道路等级：高速公路(半幅)。 2.设计行

4、车速度： 80公里/小时。 3.设计荷载：公路级 4.桥面宽度：路基宽，桥梁比路基宽1m。 5.设计洪水频率： 1/300。 6.地震烈度：度。 7.桥面横坡：双向2。 8.高程：黄海高程系。 9.坐标：北京坐标系 四水文地质概况 1.地形、地貌 桥址区为云贵高原，属中山河谷地貌，金沙江北西岸中上部，地势总体走向近东向西，倾向金沙江，地形陡峻，坡角4055，金沙江切割强烈，形成“U”形沟谷，相对高差约140m, 海拔介于之间。 2.地层岩性 根据钻探揭露，桥址区地层为第四系更新统角砾、碎石；二叠系上统峨眉山玄武岩组强(弱,微)风化玄武岩，分为5个工程地质层，现由新至老分述如下： 角砾：黄褐灰色

5、，骨架颗粒呈棱角状，分选性差，颗粒成份以强-弱风化玄武岩为主，充填角砾、砂、粘性土等，局部为角砾或块石。稍湿,密实。 0=800kPa， 1 =120kPa。 二叠系上统峨眉山玄武岩组 全风化玄武岩：灰绿、灰黄色，原岩结构全部破坏，岩芯呈泥砂状, 少量 角砾，稍湿，中密。 0=300kPa， i =80kPa。仅在ZK1中揭露。 强风化玄武岩：灰色，微晶结构，裂隙发育，岩芯呈碎石、砂状，锤击不 易碎，表部薄层全风化层，钻进困难。 0=800kPa， 1 =120kPa。仅在ZK1和 ZK3中揭露。 弱风化玄武岩：灰绿色，微晶结构，裂隙发育，岩芯呈块状，局部短柱状， 锤击不易碎，钻进困难。 =2

6、000kPa。 微风化玄武岩：灰黑色-灰绿色，微晶结构，裂隙较发育，岩芯呈柱状， 局部块状，锤击不易碎，钻进困难。 =4500kPa。 3.地质构造及地震 桥址区地质构造不发育。桥址区位于我国地震活动最强烈的南北地震带东侧，云南省七大地震带中，影响该区的有两条，地震活动十分频繁。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2022）桥址区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度，反应谱特征周期。 4.水文地质条件 桥址区地表水系为金沙江。自东向西流泄，据初勘资料，2022年11月20日流量50m3/s,无色、无味、无嗅、透明，雨季流量50100 m3/s,常年不干。水 质类型为HCO 3-Ca2+型，

7、PH值，无侵蚀性CO 2 ，水对砼无侵蚀性。 桥址区玄武岩属含水性弱的裂隙含水层，地下水贫乏，钻孔中均未见地下水位，地表无泉水出露。 5.不良地质现象 桥址区未见滑坡、泥石流等不良地质现象。但桥址区地形陡峻，岩石节理裂隙发育,易产生崩塌等不良地质现象。 6 .工程地质评价 a.桥址区场地稳定性一般，无全新活动断裂通过，适宜建桥。 b.根据建筑抗震设计规范（GB50011-2022）桥址区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度，反应谱特征周期。 c.桥基的各层岩土中，和层厚度薄，物理力学性能较差，不宜做基础持力层；建议桥台采用天然地基,扩大基础,以层弱风化玄武岩为基础；桥墩采用天然地基, 桩基础

8、,以层微风化玄武岩为基础；桩径、桩长应验算桥基荷载确定，桩型采用钻孔灌注端承桩。 d.修建期间应清除危险孤石，修建完成后对整个坡面进行植被防护，以封山育林种草为主。 五、本桥采用材料 1.混凝土：主梁采用C50 混凝土，拱肋钢管内采用C50 微膨胀混凝土。 2.钢材：拱肋钢管及横撑均采用Q345qE 钢材，技术标准符合桥梁用结 构钢（GB/T714）。 3.纵向预应力筋：高强度低松弛钢铰线，公称直径=，OVM 锚 具。钢铰线抗拉强度fpk=1860MPa，弹性模量Ep=195GPa，技术条件符合预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224）的规定。 4.非预应力钢筋：HRB335 钢筋应符合钢筋混凝

9、土用热轧带肋钢筋（GB/T1499），Q235 钢筋应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋（GB/T13013）。 六大桥设计方案 1. 大桥总体方案构思 全面贯彻“安全、实用、经济、美观”的技术方针。 1）造价要求。所选桥型力求技术先进, 结构独特有别于附近已建桥梁, 同时满足工程数量省、造价低、投资少、经济合理的原则。 2）施工要求。所选桥型应满足有成熟施工经验、所需施工设备少、工艺简单的要求, 以减小施工难度、加快施工进度、节省投资金额、保证施工质量。 3）通航要求。为减少船舶撞墩的机率, 确保桥梁的安全, 适当增大和合理布置通航孔跨径, 并且抵抗船舶撞击具有足够的安全, 同时所选桥应保证在施工

10、时不能影响船只通行。 4）景观要求。桥梁作为一种功能性的结构物，同时也是一种美学的艺术。所以在满足桥梁实用功能和桥下通航要求的前提下，力求桥梁造型美观，使大桥与周围环境相协调。并应最大限度地减少施工对河水及周围环境的污染。 基于以上原则再结合地质实际情况以及中国现有的常见桥型，本次设计选取了四种桥型：连续刚构桥，独塔双索面斜拉桥，三跨连续下承式钢管混凝土拱桥，自锚式混凝土悬索桥。最后综合各种因素，选取连续刚构桥作为推荐方案。 2. 方案一：连续刚构桥 1）主桥设计 (1）总体布置 a方案构思 随着交通运输特别是一级级公路的迅速发展，对行车平顺舒适提出了更高的要求。而悬臂梁桥和T形刚构桥由于形变

11、比较大的原因均难满足这个要求，超静 定结构的连续钢构桥以其结构刚度大、变形小、伸缩缝少和行车平稳舒适等突出优点而得到迅速发展。与连续梁桥相比，连续刚构桥在墩顶处由恒载产生的弯矩要小，所以在特大跨连续梁体系桥中，一般考虑采用连续刚构桥。变截面连续刚构桥立面多采用不等跨布置，边主跨比一般为，梁底曲线可采用二次抛物线、折线和介于折线与二次抛物线之间的次抛物线，其中抛物线的变化规律应与连续梁的弯矩变化规律接近。 本桥河床较为平坦，基岩埋深较浅，可以使用较大跨径以满足通航和泄洪要求。由于是III-(2)级航道，通航净宽为150m，设一个通航孔，考虑到桥墩布置、地质、地形和通航富余等条件，取主跨为150m

12、。连续刚构桥的边主跨比为：之间，本桥考虑取两桥台之间长度为720m。由于桥位地质条件好，而引桥的标准跨为一般30m、40m 或50m,，故跨径布置为： 70+150+70（预制预应力简支T梁）=290m，这时边主跨比70/150=满足要求。 图连续刚构桥方案总体布置图（单位:cm） b桥面标高确定： （1）竖曲线设计：根据公路工程技术规范高速公路竖曲线半径一般取值为4500m、最小值为3000m，但考虑到避免桥台高度过低，在桥梁竖曲线和纵坡满足规范的前提下，本方案竖曲线半径采用R3000m。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=270m、切线长T135m、竖曲线外距E=。 （2）桥面标高：本桥桥面标

13、高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两 端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。 按设计水位计算桥面标高，计算公式如下： min j j o H H h h =+?+? 式中： min H 桥面最低高程（m ）； j H 设计水位（m ）（设计水位记入壅水、波浪高度等）； j h ?桥向净空安全值（m ）； o h ?桥梁上部结构建筑高度。 min H =+3+ =(主桥跨中桥面标高) 按通航水位计算桥面标高： min th M o H H H h =+V 式中： min H 桥面最低高程（m ） th H 设计最高通航水位（m ） M H 通航净空高度（m ） o h V 桥梁上部结

14、构建筑高度，包括桥面铺装层高度（m ）。 min H =+10+3+=（主桥跨中桥面标高） 按路堤通车处计算桥面标高： 路堤通车处通车净空，上部结构建筑高度，设计跨中桥面标高为：+3+= m 。 综合上述标高，本方案标高取为（跨中桥面标高），由路堤通车处跨线标高 确定。 （2）上部结构设计 主桥上部结构采用变截面箱梁， C50混凝土，桥梁宽度，箱梁顶板宽度取 .0m ，底板宽取。根据桥梁工程通常梁性刚柔桥，支点处箱梁截面的高跨比在1/161/20之间，跨中截面梁高约为支点截面梁高的1/1/，故本桥支点处梁 高取，高跨比为1/20，跨中梁高取4m，跨中截面梁高为支点梁高1/3，高跨比为1/60。

15、箱梁顶板厚取30cm，腹板及底板采用变截面，腹板厚度由墩跨中40cm厚逐渐过渡至墩顶60cm厚 , 底板厚度由墩跨中35cm厚逐渐过渡至墩顶80cm厚。梁高、底板厚度按二次抛物线变化，以满足受力及桥梁线形上的需要，腹板厚度按直线变化。本桥方案由于桥面宽度的要求，考虑采用单箱单室断面，单箱单室断面构造简单，受力明确，施工方便。 图连续刚构桥方案主梁横截面图（单位:cm） （3）下部结构设计 本桥地形平坦，通航孔布置范围较广，由钻探资料，本桥主要地层第一层为沙砾层、第二层为砂卵层，采用端承桩，入岩深度大于三倍桩直径，因此主桥基础采用端承桩基础。主桥桥墩为双肢薄壁桥墩，主桥设4m厚钢筋混凝土承台。主

16、桥基础采用钻孔灌注桩，选择在枯水季节钻孔施工，主墩每墩桩数为24根，桩端入持力层厚度亦大于桩直径3倍。 图连续刚构桥方案主桥桥墩大样图（单位:cm） 2 ) 引桥设计 （1）桥跨布置 70+150+70 （2）上部结构设计 引桥上部结构采用标准跨径为40m的预应力简支T梁，梁高为2m，预制宽度为2m，主梁吊装就位后浇筑的湿接缝，T梁间距为2m，跨中腹板厚度为，跨中马蹄宽度为，高度为，斜坡高度，支点截面腹板厚度变为。 图连续刚构桥方案引桥主梁截面图（单位:cm） （3）下部结构设计 引桥桥墩采用圆柱式桥墩，桥墩直径为，每一横截面共设有四个桥墩，每一个桥墩下面设置 m直径的圆柱桩，中心距为倍桩径，

17、圆柱桩之间设置横系梁。（4）桥台设计 本方案中，桥下地基良好，桥台接线处填土高度大约为10m左右，采用构造简单，费用较低的重力时桥台是比较合理的选择。具体桥台的尺寸请参照相关图纸。 3.方案二：独塔双索面斜拉桥 1）主桥设计 （1）总体布置: 640m预应力混凝土简支T梁140m150m（双塔双索面斜拉桥）40m+30m 预应力混凝土简支T梁600m。 图斜拉桥型总体布置图（单位：cm） a.方案构思： 独塔斜拉桥在河床地质、地形条件较好时，经济性比较好，可以省去一个桥塔，无索区比双塔斜拉桥长，拉索用量少；其次，其活载最大挠度发生在拉索区，对受力有利，受收缩徐变及温度梯度的影响较小；再次，其结

18、构布置灵活，施工也比较方便，可采用悬臂浇筑、转体施工等方法。 鉴于这些优点，并结合当地的地质条件，桥位处基岩埋深较浅，且均匀一致，承载力高，河槽偏于西岸，属于不对称情形，同时河面宽度约400m，在其经济跨径的范围内，另外，桥位处视野开阔，高耸的桥塔进一步增加了大桥雄伟的气势，因此独塔斜拉桥是一个很具有竞争力的方案。 b桥面标高确定： （1）竖曲线设计：根据公路工程技术规范高速公路竖曲线半径一般取值为10000m、最小值为6500m，但考虑到避免桥台高度过高，在桥梁竖曲线和纵坡满足规范的前提下，本方案竖曲线半径采用R10000m。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=400m、切线长T200m、竖曲线外距E=2m。（ ( 2）桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。 按设计水位计算桥面标高，计算公式如下：