桥梁设计方案比选工程实例1

关于某桥梁的方案比选摘要某桥桥长39米，桥宽5.5。依据资料设计不少于四种桥型方案，并拟定桥型结构主要尺寸。根据技术经济比较，选择最优方案三跨预应力混凝土空心板简支梁桥方案：三跨预应力混凝土简支空心板桥是常用的一种桥梁结构形式，属于静定体系。其在恒载、活载作用下，主梁的受力明确，主梁截面尺寸较小，结构抗弯抗扭性能好。可采用顶推法、逐跨施工法、预制安装法施工，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，张拉预应力钢筋，施工速度快，主梁质量有保证。预应力混凝土简支T梁方案：预应力混凝土简支T梁，其具有建桥速度快、工期短、模板支架少等优点而应用广泛。梁拱组合体系桥方案：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。斜腿刚构方案：斜腿刚架桥的主跨相当于一座折线形拱式桥，其压力线接近于拱桥的受力状态，斜腿以受压为主，其跨越能力较大。·桥型方案的提出及结构介绍1三跨预应力混凝土空心板桥（1）桥型介绍（2）尺寸拟定（3）施工方案设计（4）工程量估算2预应力混凝土简支T梁桥（1）桥型介绍（2）尺寸拟定（3）施工方案设计（4）工程量估算3梁拱组合体系桥（1）桥型介绍（2）尺寸拟定（3）施工方案设计（4）工程量估算4斜腿刚架桥（1）桥型介绍（2）尺寸拟定（3）施工方案设计（4）工程量估算·方案比选桥型方案的提出及结构介绍某市公路管理处拟对该市葛店镇大湾境内的武城老桥进行改建。武城中桥作为跨越运河的主要结构物，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。武城中桥的设计方案选择也就显的尤为重要。根据当地实际地形，参考当地地质条件及施工条件，初步拟定主桥部分拟定如下4种方案：三跨预应力混凝土空心板简支梁桥方案预应力混凝土简支T梁方案梁拱组合体系桥方案斜腿刚构方案根据技术经济比较，为武城中桥选择最优方案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。1三跨预应力混凝土空心板桥（1）桥型介绍三跨预应力混凝土简支空心板桥是常用的一种桥梁结构形式，属于静定体系。其在恒载、活载作用下，主梁的受力明确，主梁截面尺寸较小，结构抗弯抗扭性能好。可采用顶推法、逐跨施工法、预制安装法施工，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，张拉预应力钢筋，施工速度快，主梁质量有保证。（2）尺寸拟定①桥跨布置采用三跨简支梁，三跨采用等跨布置，初步确定桥跨布置为：3×13m，总长为39m.布置图如图1所示。图1桥型布置图（三跨空心板简支梁）②截面尺寸根据已建成的桥梁资料分析，主梁截面的梁高，截面细部构造图如图2所示。24762412412855580510455812561212424762412855551401212568125612183260321812412561218326032181248012561225.5121225.580图2截面细部构造图（三跨空心板简支梁方案）③下部结构墩身采用圆形实心墩，桥台采用柱式桥台，基础采用钻孔灌注桩基础。（3）施工方案设计空心板简支梁桥的施工方法有满堂支架法、预制安装法……，本次施工采用预制安装法施工。（4）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：一片边板混凝土用量为8.54m3，一片中板的混凝土用量为7.16m3，则主梁混凝土用量为32.94616.7654.8m预应力钢筋用量：采用预置安装法施工，钢绞线总长大概为756m.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4381.7mm2全桥总长39m，则钢材用量为kg5.134039222.03.28/7.4381。墩身混凝土用量：截面面积为0.785m2,桥墩每延米混凝土用量为0.785m3.2预应力混凝土简支T梁桥（1）桥型介绍预应力混凝土简支T梁，其具有建桥速度快、工期短、模板支架少等优点而应用广泛。（2）尺寸拟定①桥跨布置预应力混凝土简支T梁采用一跨成桥，其布置如图3所示。图3桥型布置图（一跨简支T梁）②截面尺寸根据已建成桥的资料，确定T梁的截面尺寸，其截面细部构造图如图4所示。跨中截面支点截面图4截面细部构造图（简支T梁）③下部结构从受力性能上考虑，简支T梁与三跨空心板桥的受力一致，其基础构造与三跨简支空心板桥相同。（3）施工方法设计从施工上考虑，简支T梁一般采用满堂支架施工和预制安装施工。考虑到桥下为淤泥层厚度较大，采用满堂支架对基础要求较高，因此采用预制安装法施工。（4）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：一片T梁截面面积为1.2248m2,则全桥每延米混凝土用量为3.674m3，总用量为143.3m3.预应力钢筋用量：采用预置安装法施工，钢绞线总长大概为2160m.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7348.8mm2全桥总长39m，则钢材用量为kg3.224839222.03.28/8.7348。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①桥跨布置桥跨布置为一跨39m，失跨比为1/5.其布置图如图5所示。图5桥型布置图（梁拱组合体系桥）②截面尺寸主拱圈采用等截面矩形钢筋混凝土截面，主梁为厚0.2m实心板，横梁为mm6.05.0矩形截面，横向联系为mm5.06.0矩形截面，吊杆为柔性吊杆，采用冷轧粗钢筋。③下部结构主拱圈基础采用群桩基础。（3）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。（4）工程量估算主拱圈采用C45的钢筋混凝土，横梁、主梁、横向联系均采用C30钢筋混凝土，钢筋为HRB335钢筋。主拱圈混凝土用量：两片主拱圈截面面积为1.2m2,主拱圈混凝土用量为51.6m3.横梁混凝土用量：一片横梁截面面积为0.3m2，则总用量为36.155.683.0m。主梁混凝土用量：截面面积为21.15.52.0m,混凝土用量为39.42391.1m。横向联系混凝土用量：截面面积为24.286.05.0m,混凝土用量为36.155.64.2m。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，估算拱肋截面配筋率为1%，则钢筋用量为kg404843222.03.28%11200000。其他结构配筋率按0.5%取，则钢筋用量为kg12033)5.65.639(222.03.28%5.0)240000011000002400000(，吊杆所用钢筋为43.66m。4斜腿刚架桥（1）桥型介绍斜腿刚架桥的主跨相当于一座折线形拱式桥，其压力线接近于拱桥的受力状态，斜腿以受压为主，其跨越能力较大。斜腿刚架桥的两端具有较长的伸臂长度，通过调整边跨与中跨的跨长比，可以使两端支座成为单向受压铰支座而不致向上起翘，从而改善行车条件，同时在恒载作用下边跨对主跨的跨中弯矩也能起到卸载作用，有利于将主跨的梁高减薄。（2）桥跨布置边跨跨长约为中跨的一半，这不但可以改善整个主梁的受力状况而且有利于借助临时支架对主梁进行对称悬臂施工。①桥跨布置桥跨布置为9.5+20+9.5m,其布置图如图6所示。图6桥型布置图（斜腿刚构桥）②截面尺寸根据已建成桥资料按经验值取梁高为1.3m,全桥采用变截面箱型截面，其细部构造图如图8所示。跨中截面支点截面图8截面细部构造图（斜腿刚构桥）③下部结构斜腿为整个结构的受力基础，其基础为钻孔灌注桩，斜腿的截面为变截面箱型截面。（3）施工方法设计对于斜腿刚构桥可以采用现悬臂浇筑法施工，也可采用悬臂拼装预制梁的方法施工，此桥采用悬臂浇筑施工。（4）工程量估算主梁采用C50混凝土，截面面积为3315000mm2,主梁混凝土用量为129.3m3.钢筋用量：设截面配筋率为0.2%，则钢筋截面积为6630mm2,钢筋总重为kg4.202839222.03.28/6630。钢绞线用量：采用悬臂浇筑法，预应力筋用量大约为826m。方案比选各方案各指标如表1所示。表1方案比选指标Ⅰ空心板Ⅱ简支TⅢ拱桥Ⅳ斜腿刚构桥跨布置13×339399.5+20+9.5截面形式空心板T型截面单箱双室单箱单室支点梁高0.8m2.8m1.0m2.4m跨中梁高0.8m2.8m1.0m1.2m特点结构抗扭刚度大，稳定性好，预置简单，吊装方便，不需较大的起重设备。一跨跨越障碍物，桥下视野开阔。线形美观，能充分发挥材料的性能，跨越能力大。桥型新颖，桥下视野开阔。受力合理，边跨对中跨的弯矩能起到卸载作用，有利于降低梁高。缺点需多设几个桥墩，也需要较多的支座。跨径较大，主梁采用预制安装时需较大的起重设备，在安装时T梁不易稳定。在两侧桥墩处产生较大的水平推力，对基础的要求较高。斜腿产生较大的水平方向的力，对地基的要求较高，采用悬臂浇筑时需设临时支架。桥型内桥容截面截面截面截面截面截面截面截面截指标经济性钢绞线用量156m,钢筋用量为1340.5kg，C50混凝土用量94.2m3，墩身每延米0.785m3C30混凝土。C50混凝土用量为143.3m3钢绞线为2160m，墩身延米0.785m3C30混凝土,钢筋用量为152tC45混凝土51.6m3,C30混凝土74.1m3,钢筋用量为16081kg。吊杆用钢量为43.66m。C50混凝土129.3m3,钢筋用量为2028.4kg。预应力筋用量为826m。结论推荐方案比选方案比选方案比选方案经过比较，选择连续梁桥方案作为桥的设计方案。