方案评选1.1桥位基本概况
1.1.1 水文地质
一、地质描述:本桥属高速公路桥,桥址覆盖层为块石土,厚1.5m~3m,下伏基岩为砂岩。
二、 水文情况:通航水位为765.1m,设计洪水频率1/100。 1.1.2 地形地貌
图0清水河大桥地质图
1.2方案简介
本设计的步骤为:根据设计任务要求,依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件,经初选后提出了预应力混凝土连续刚构、上承式混凝土拱桥、预应力连续梁桥三个比选桥型。按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则,比较三个方案的优缺点。比选后把预应力混凝土连续刚构桥作为推荐设计方案,进行了结构细部尺寸拟定、静活载内力计算、配筋设计及控制截面强
度、应力验算,活载变形验算等。经分析比较及验算表明该设计计算方法正确,内力分布合理,符合设计任务的要求。
在方案比较中主要有以下三项任务:一是拟定桥梁图式,二是编制方案,三是技术经济比较和最优方案的选定。编制设计方案,通常是从桥梁分孔和拟定桥梁图式开始。对一般的大跨度桥梁,依据以往的设计经验,主跨与边跨的比值有一个范围,再由此选定可能实现的桥型图式,一般选几个(通常2~4个)构思好、各具优点、但一时还难以断定孰优孰差的图式,作为进一步详细研究而进行比较的方案。对每一图式可在跨度、高度、矢度等方面大致按比例画在同样大小的桥址断面图上。编制方案中,主要指标包括:主要材料(普通钢筋、预应力钢筋、混凝土)用量、劳动力数量、全桥总造价(分上下部结构列出)、工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、特种机具。其目的在于为每个桥式提供全面的技术经济指标,以便相互比较,科学的从中选定最佳方案。在编制方案中要拟定结构主要尺寸,并计算主要工程量。有了工程量,采取相应的材料和劳动力定额以扩大单价,就可以确定全桥造价。并且在每个方案中绘制出河床断面及地质分层的立面图和横断面图。
设计方案的评价和比较要全面考虑上述各项指标,综合分析每一方案的有缺点,最后选定一个最佳的推荐方案。按桥梁的设计原则、造价低、材料省、劳动力少和桥型美观的应是优秀方案。但当技术因素或是使用性质候特殊要求时就另当别论,注重考虑设计的侧重点。技术高,造价必然会高,各个因素是相互制约的。所以在比较时必须从任务书提出的要求以及地形资料和施工条件,找出所面临的问题的关键所在,分清主次。
在方案比较中,除了绘制方案比较图外,还应编写方案比较说明书。其中应阐明编制方案的主要原则,拟定方案的理由,方案比较的综合评述,对于推荐方案的详细说明等。有关拟定结构主要尺寸所作的各种计算资料,以及为估算三材指标和造价等所依据的文件名称,均以附件的形式载入。在对本桥的设计中,选定三种桥式名分别是:预应力混凝土连续刚构桥,上承式混凝土拱桥,预应力混凝土连续梁桥。
1.3 设计资料
1、道路等级:高速公路 2、设计荷载:公路—Ⅰ级
3、桥面布置:双向四车道(分离式)2x11.00m(行车道)+4x0.5m(防撞护栏)+0.5(分隔带)=24.5m
4、桥下净空:满足泄洪要求及通航要求。
5、冲刷深度:一般冲刷线低于河床0.5m,最大冲刷线低于河床1m 6、气温:当地月平均最高温度为33℃,月平均最低温度为0℃。 7、桥面横坡:1.5% 8、不考虑地震影响
1.4方案比选
方案一:预应力混凝土连续刚构桥,总跨径:199.0m(52m+96m+52m),桥
型布置如下图所示:
图1预应力混凝土连续刚构桥布置示意图
方案构成:主桥上部结构采用(52m+95m+52m)预应力混凝土变截面连续箱梁,箱梁截面按照1.8次抛物线变化,主梁截面采用双幅单箱单室箱梁结构;下部结构为双薄壁实心桥墩,钻孔灌注桩群桩基础。
1.横截面尺寸拟定
跨中截面:箱梁高2.5m;顶板宽12m;底板宽6.4m;顶板厚40cm;底板厚32cm;腹板厚50cm;桥面设1.5%单向横坡;
支点截面:箱梁高6.0m;;顶板宽12m;底板宽6.4m;顶板厚40cm;底板厚120cm;腹板厚75cm;桥面设1.5%单向横坡;
图2 跨中及支点截面示意图 2.基础
主桥桥墩采用双薄壁实心桥墩,横桥向宽6.4m,单薄壁厚1.2m。承台采用12m×12m×4m钢筋混凝土结构,基础为群桩基础,桩基础为嵌岩桩,桩径1.7m。
方案二:上承式混凝土拱桥,主跨104.6m,矢高23.8m。总跨径:199.0m,桥型布置如下图所示:
图3混凝土拱桥布置示意图
方案构成:主拱圈为钢筋混凝土,箱型截面,拱圈高度为1.85m,主拱圈采用拼装式,拱上建筑桥面系采用双幅整体式桥面。
1.横截面尺寸拟定:单个拱肋高1.85m,宽2.0m。
2.下部结构:基础采用群桩基础,右拱脚采用竖桩和斜桩共同承力。 3.桥面设1.5%单向横坡。
4.主梁施工:主梁采用缆索吊装施工。
方案三:预应力混凝土连续梁桥,总跨径:199.0m(52m+96m+52m),桥型布置
如下图所示:
图4 预应力混凝土连续梁桥布置示意图
方案构成:主桥上部结构采用(52m+95m+52m)预应力混凝土变截面连续箱梁,箱梁截面按照1.8次抛物线变化,主梁截面采用双幅单箱单室箱梁结构;下部结构为双薄壁实心桥墩,钻孔灌注桩群桩基础。
1.横截面尺寸拟定
跨中截面:箱梁高2.5m;顶板宽12m;底板宽6.4m;顶板厚40cm;底板厚32cm;腹板厚50cm;桥面设1.5%单向横坡;
支点截面:箱梁高6.0m;;顶板宽12m;底板宽6.4m;顶板厚40cm;底板厚120cm;腹板厚75cm;桥面设1.5%单向横坡; 2.基础
主桥桥墩采用矩形空心桥墩,横桥向宽6.4m,顺桥向宽5.0m,壁厚1.0m。承台采用12m×12m×4m钢筋混凝土结构,基础为群桩基础,桩基础为嵌岩桩,桩径1.7m。