连续刚构桥梁方案比选(原创、优秀)

1.1方案比选1.1.1工程概况（一）主要技术指标：（1）孔跨布置：见”分组题目”。（2）公路等级：一级。（3）荷载标准:公路I级，人群荷载3.5kN/m2（4）桥面宽度：桥面宽度20.5m，即净27.5m(车行道)+1.5m(中央分隔带)+22.0m(人行道和栏杆)（5）桥面纵坡：0%（平坡）；桥轴平面线型：直线（6）该地区气温：１月份平均6℃，７月份平均30℃。（7）桥面铺装：铺装层为10cm防水混凝土，磨耗层为8cm沥青混凝土。（二）材料规格（１）梁体混凝土:C50混凝土；（２）桥面铺装及栏杆混凝土:C40级混凝土；（３）预应力钢筋及锚具:主梁纵向预应力钢筋可选用715.24,915.24,1215.24,1915.24jjjj高强度低松弛钢绞线(115.24j公称断面面积为2140.00mm)，1860MPabyR，1488MPayR，对应锚具分别为YM15-7,YM15-9,YM15-12,YM15-19；对应波纹管直径分别为(内径)70,80,85,100mm（外径比同径大7mm）。主梁竖向预应力钢筋采用32冷拉IV级钢筋，735MPabyR(冷拉应力)，550MPayR；对应锚具为M343(螺距)；对应孔道直径43，锚垫板边长140mma，相邻锚板中心距离不小于15cm。（三）河床横断面河床横断面桩号标高（m）桩号标高(m)0+00016.6270+542-0.4360+02012.3050+614-3.2890+0307.8050+664-3.9730+0505.5100+714-2.8350+1005.8000+764-0.1340+1505.08908024.5580+2004.0390+8145.6230+2503.8030+82311.2580+3224.1640+84113.3900+5323.7530+86417.521（四）工程地质条件大桥位于江心洲西侧及附近水域，其中0+250~0+532地面高程为3.8~4.20米，低潮时为陆地，高潮时被水淹没；0+542，0+614位于水中，地面高程为-0.18~-3.63米，钻孔揭露表明，桥位覆盖层厚43.00~50.10米，主要为中密细、中砂层，其中0+322~0+614下部分布有厚18.60~21.15米的密实卵石土层。下附基岩全、强分化层均很发育，厚22.75~34.10米，其中0+532，0+614具有不均匀分化现象，全、强风化花岗岩中在高程-64.00~-75.50米间分布有厚0.95~4.70米的微风化花岗岩残留体。微风化基岩面变化很大，在-62.12~-82.03米间，基岩主要为灰白色中粗粒花岗岩、花岗斑岩，微风化基岩岩质坚硬，呈块状~大块状砌体结构，为主墩桩基良好的持力层。基础设计时宜采用微风化基岩作为基础持力层，桩端进入微风化基岩一定深度。微风化岩面一览表桩号0+2500+3220+5320+542标高-73.70-62.12-77.3-81.030+250~0+614地质资料0+2500+322标高岩土名称标高岩土名称~-5.74中砂4.164~-5.0中砂-5.74~-17.94细砂-5.0~-12.30细砂-17.94~-42.94中砂~-16.55淤泥质粘土-42.94~-44.55卵石土~-35.90中砂-44.55~-85.54花岩~45.40卵石土~-84.80花岗岩0+5320+542标高岩土名称标高岩土名称-4.15~-8.95中砂-0.436~-10.68中砂~-16.05淤泥质粘土-5.0~-24.73淤泥质粘土~-24.35中砂~-43.18卵石~-36.45卵石~-96.33花岗岩~-38.95中砂~-45.25卵石土~-87.25花岗岩0+614标高岩土名称标高岩土名称-3.289~-13.58中砂~36.68中砂~-15.08淤泥质粘土~-45.73卵石土~-20.58细砂~73.08全风化花岗岩~-25.13中砂~-77.43强风化花岗岩~-35.08卵石土~-92.58微风化花岗岩岩土设计参数建议值地层编号及名称钻孔桩桩周土极限摩阻力（KPa）容许承载力（KPa）单轴极限抗压强度（MPa）杂填土15中砂40150亚粘土35110中砂40150淤泥质粘土580粉砂40100细砂40200淤泥质亚粘土1580卵石土200800全风化花岗岩60320强风化花岗岩75450弱风化花岗岩30微风化花岗岩80弱风化花岗斑岩30微风化花岗斑岩601.1.2设计标准和规范1)中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)2)中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)3)中华人民共和国交通部行业标准《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）4)中华人民共和国交通部行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）5)中华人民共和国交通部行业标准《公路桥涵勘测设计规范》(JTJ062-91)6)中华人民共和国交通部行业标准《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）1.1.3桥型方案初拟方案高坎特大桥位于某道路主干线K0+000—K0+835段。该路段跨越河床，需设置桥梁，现对桥梁的形式进行方案比选。比选原则如下：（1）安全与舒适性整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，以满足桥梁安全性的要求。现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击，以满足桥梁舒适性的要求。（2）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。桥下应满足泄洪等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。（3）经济性设计的经济性应占较重要的位置。经济性除建桥费用，还应考虑未来综合发展及养护和维修等费用。（4）美观一座桥梁，应与周围的景致相协调。有合理的结构布局和优美的轮廓是美观的主要因素，不应把美观片面地理解为豪华装饰。在安全、适应和经济前提下，尽可能使桥梁具有美观性。根据该桥的桥位地质、实际地形和水文资料，综合各备选方案上部结构形式及安全性、经济性、施工条件等因素，最后比选出三种桥型方案。拟定备选方案如下：1)主跨为139m+252m+139m三跨连续刚构桥方案；2)主跨为140m+250m+140m双塔双索面斜拉桥方案;3)主跨为370m三跨连续自锚中承式钢管混凝土系杆拱桥方案。三个桥梁方案均可满足条件，具体方案比较下面陈述。1.1.4预应力混凝土连续刚构桥（140m+250m+140m）（一）桥型布置图（如图1.1）（二）桥型优势随着高速交通的迅速发展,要求行车平顺舒适,多伸缩缝的T型刚构也不能很好满足要求,因此连续梁得到了迅速的发展。悬臂施工时,梁墩临时固结,合拢后梁墩处改设支座,转换体系而成连续梁。连续梁除两端外其他无伸缩缝,有利于行车,但需梁墩临时固结和转换体系;同时需设大吨位盆式支座,费用高,养护工作量大。于是连续刚构应运而生,近年来得到较快的发展。其结构特点是梁体连续、梁墩固结,既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点,又保持了T1000300030003000300030003000350035003500140002500014000100083500835003985408740704113416242274258426440473306405050.0013.3411.345.65-9.354.63-10.374.8-10.24.37-10.633.88-11.123.25-11.752.92-12.083.03-11.97-4.50-8.50-28.507.565.562.94-1.06-21.062.86-12.1401234567891011121:11:1型刚构不设支座、不需转换体系的优点,方便施工,且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度,能满足特大跨径桥梁的受力要求。连续刚构桥具有一下特点:1）其墩梁固结的特点省去了大挎连续梁的支座，无需进行巨型支座的设计、制造、养护和更换，节省昂贵的支座费用。2）因墩梁固结．桥墩的厚度大大减小，约为梁在支点处高度的0.2～0.4倍，比T形刚构的墩厚小得多，减少桥墩与基础工程的材料用量。3）抗震性能好，水平地层力可均摊给各个墩来承受，不需像连续梁设置制动墩承受，或采用价格较昂贵的专用抗震支座。4）墩梁固结便于采用悬臂施工方法，省去了连续梁施工在体系转换时采用的临时固结措施。（三）桥型劣势大跨径连续刚构桥的主要缺点是自重大。连续刚构桥为多次超静定结构，受收缩徐变、温度变化、基础不均匀沉降等影响较大、表现形式复杂。（四）尺寸拟定1）边、主跨跨径比边、主跨跨径比在0.54～0.56之间,或再稍大一些时,有可能在边跨悬臂端以导梁支承于边墩上,合拢边跨,而取消落地支架。今后连续刚构边、主跨跨径比,更可能趋向于这个范围。因此本桥采用的边主跨比为0.55，选用139m+252m+139m连续刚构形式。2）箱梁的截面形式主梁底部线性先多采用1.5～1.8，从而缓和底板应力紧张的情况。跨径在大于80m时，从经济方面看，应多采用箱型截面且考虑变截面形式。在箱型截面中，叫多采用抗弯和抗扭的单箱单室。箱型截面悬臂长度一般不大于5m，当超过3m时，应设置横向预应力筋。本桥采用的是双幅桥对称布置，每一幅桥的截面均是单箱单室截面，顶板宽为8.5m，底板宽为5m。3）梁高连续刚构桥箱梁根部的高跨比为1/15.7～1/20.6,其中大部分为1/18左右,近年来已有一些桥达到甚至低于1/20。主跨中部箱梁的高跨比为1/46.2～1/85.1,其中大部分为1/54～1/60,并有下降的.趋势。中国最小为南澳跨海大桥的1/73.7。梁高跨比的下降,是上部构造趋于轻型化的表现。在设计过程中,体会到梁底按一般常用的2次抛物线时,往往在L/4～L/8截面底板混凝土应力紧张,因而现在已有先例采用幂次为1.5～1.8的抛物线,已开始推广采用。本桥采用的箱梁的高度在0号块以外由14.0m到5.0m按1.8次抛物线变化，其中桥墩顶部中心梁高14m，高跨比1/17.8，跨中中心梁高为5m，高跨比问哦1/50。4）板厚对于顶板的厚度，部分已有40cm减小到30cm，但进一步减小的可能性不大。对于底板，底板的最小厚度多数为30cm，梁根部最大处则可达100cm以上，但随着设计经验的丰富，以及采用高强混凝土，有减薄的趋势。对于腹板，腹板的最小厚度一般为40cm,个别的更小为35cm,有的采用50cm或更大些,最大厚度为55～80cm,其中虎门大桥辅航道桥采用40～60cm,比门道大桥65～75cm要小不少。随着技术的发展，箱梁尺寸减小，上部结构轻型化，这是连续刚构桥发展的有一个趋势。但随着腹板的减薄，应特别重视对其预应力的控制，以免出现腹板斜裂缝。本桥顶板厚度为恒定值28cm，底板厚度从跨中到支点由32cm至130cm按两次抛物线变化，腹板厚度是在某段梁段中由跨中向支点方向由65cm到75cm线性变化。此外，在墩顶0号块双薄壁对应位置设置4个0.5m与墩壁等厚的横隔板，其余横隔板厚度为1.5m。5）下部结构主桥桥墩采用双肢薄壁空心墩，，桥墩单壁厚3m，宽5.0m，墩壁中心距9m，单壁厚为50cm，设置三个横隔板，包括墩顶1m厚横隔板、墩顶以下20m处0.5m厚横隔板，墩底1m厚横隔板。承台尺寸：8.50m（横）×13.0m（纵），厚度为4.0m，基础为9根φ200cm钻孔灌注桩，纵桥向对应薄壁墩中心线布置。墩和基础均采用C30混凝土桥台为U型桥台，采用刚性扩大基础。（四）主要施工方案1）基础施工首先用钢管桩架设施工平台，插打钢护筒，然后进行钻孔至设计标高，清孔、下钢筋笼，灌注水下硂成桩。钻孔桩中预留压浆管（兼声测管用），成桩后进行压浆，使桩低硂密实以消除桩底沉渣带来的不利影响，确保桩基的承载力。采用钢套箱或双壁钢围堰浇筑承台混凝土。2）墩身施工采用滑模施工分段浇注墩身。