桥梁设计方案比选

科技创新与应用ｌ　２０１４年第１１期　路桥科技　桥梁设计方案比选　王晶　（黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江哈尔滨１５００２５）　摘要：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。全面贯彻“安全、实用、经济、美观”的　技术方针。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，本次设计选取了两种桥型：连续刚构桥，独塔双索面斜　拉桥。最后综合各种因素，选取连续刚构桥作为推荐方案。　关键词：桥梁工程；设计；方案　１工程概况　本桥工程区段为Ｋ３＋７００一Ｋ４＋４００，桥址位于内陆河，环境类别　为Ｉ类（温暖或寒冷地区的大气环境、与无侵蚀性的水或土接触的　环境），桥位与河道两岸顺直。两堤间距约７００ｍ，桥址河床断面属宽　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。　滩式河床断面。地质勘探结果表明，桥位区地质情况一般，河滩位置　依次是低液限黏土，容许应力［ｏｒ０］＝２５０ＫＰａ；弱风化泥质灰岩，容许　应力［ｏ＇０］＝１０００ＫＰａ；微弱风化泥质灰岩，容许应力　０】＝１２００ＫＰａ；微　风化白云质灰岩，容许应力『￣ｒ０］＝２０００ＫＰａ，河槽部分依次是砂砾层，　容许应力［ｏ／０］＝５５０ＫＰａ，砂卵层，容许应力『ｃｒ０］＝１２００ＫＰａ，根据上述地　质条件，设置端承桩。　２设计规范　（１）《公路工程技术标准｝（ＪＴＧ　ＢＯ１—２００３）；（２）《公路桥涵设计　通用规范｝（ＪＴＧ一２００４）；（３）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵　设计规范》（ＪＴＧ一２００４）；（４）《公路桥涵地基与基础设计规范》　（ＪＴＪ０２４—１９８５）；（５）《公路工程可靠度设计统一标准》（ＧＢ／Ｔ５０２８３—　１９９９）；（６）《公路桥涵施工技术规范））（ＪＴＪ０４１—２０００）；（７）《公路桥涵　钢结构及木结构设计规范》（Ｊ¨０２６—９０）；（８）《公路工程抗震设计　规范｝（ＪＴＪ　００５—９６）；（９）《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７—８８）。　３方案一：连续刚构桥　３．１方案构思　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一（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　１６０ｍ。连续刚构桥的边主跨比为：０．５～０．６９２之间，本桥考虑取两桥　台之间长度为７００ｍ。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：２￣５０＋４０＋５０（预制预应力简支Ｔ　梁）＋１００＋１６０＋１００＋３￣５０（预制预应力简支Ｔ梁）＝７００ｍ，这时边主跨　比１００／１６０＝０．６２５满足要求。　３．２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Ｒ＝３０００ｍ。竖曲线基本要素为：竖曲线长度Ｌ＝２７０ｍ、切线长Ｔ＝　１３５ｍ、竖曲线外距Ｅ＝３．０４ｍ。（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。ａ．按设计水位计算桥面标高３４２．３６５ｍ（主桥跨中桥　面标高）；ｂ．按通航水位计算桥面标高：３３９．５７３ｍ（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４．５ｍ，上　部结构建筑高度３．０ｍ，设计跨中桥面标高为：４３．３５２＋３＋４．５＝　４９．８５２ｍ。综合上述标高，本方案标高取为４９．８５２（跨中桥面标高），　由路堤通车处跨线标高确定。　３．３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１７．５ｍ，　箱梁顶板宽度取ｌ７．５、．０ｍ，底板宽取１０．０ｍ。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１／１６—１／２０之间，跨中截面梁　高约为支点截面梁高的１／２．５～１／３－５，故本桥支点处梁高取９．５ｍ，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。箱梁顶板厚取３０ｅｍ，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３５ｅｍ　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。　３－４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、第二层为砂卯层，采用端承桩，入岩深度大于三　一ｌ７２一　４方案二：独塔双索面斜拉桥　４．１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，８ｘ４０ｍ预应力混凝土简支Ｔ梁＋１６０ｍ＋１８０ｍ（双塔　双索面斜拉桥）＋５０ｍ＋３０ｍ预应力混凝土简支Ｔ梁＝７５０ｍ。　４．２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ｌＯ０００ｍ、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Ｒ＝１００００ｍ。竖曲线基本要素为：竖曲线长度Ｌ＝４００ｍ、切线长Ｔ＝　２００ｍ、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。ａ．按设计水位计算桥面标高，３４１．８６５ｍ（主桥跨中桥面　标高）；ｂ．按通航水位计算桥面标高，３２６．４７３＋１０＋２．５＋０．１＝３３９．０７３ｍ　（主桥跨中桥面标高）。　４．３上部结构设计　（１）主塔：桥面以上主塔顺桥向宽７ｍ，桥面以下至承台逐渐过　渡到１０ｍ。横桥向厚度为４ｍ。桥塔总高度为１０８．８ｍ，桥面以上高为　８９．５０ｍ。（２）主梁：主梁梁高为２．５ｍ，桥面板行车道做成１％的双向横　坡，桥面全宽２６．５ｍ。主梁截面采用混凝土形式。（３）斜拉索：斜拉索　采用直径８ｍｍ的低松弛高强平行镀锌钢丝束。斜拉索外层防护采　用热挤双层ＰＥ防护套，外层防护套的颜色可根据景观要求选用。边　跨斜拉索布置１４ｍ＋１７ｘ８ｍ＋１０ｍ，主跨斜拉索布置１５ｍ＋１７ｘ８ｍ＋　２９ｍ，索横向间距为２５．５０ｍ。全桥共设２ｘ１８对斜拉索。主塔两侧斜　拉索的设计以避免产生较大的塔身弯矩为原则。斜拉索两端用冷铸　锚分别锚固于索塔和主梁上。斜拉索与主梁上的耳板采用销铰式连　接，通过耳板用高强螺栓与主梁连接，斜拉索中心线在耳板平面内　摆动。　４．４下部结构设计主桥基础采用端承群桩基础　考虑到美观性，枯水期桩不外露，承台位置尽可能靠近最低水　位，本设计取承台中心面与最低水位平齐。承台尺寸取为３６．００ｍ（横　桥向）ｘ１２．００ｍ（纵桥向）ｘ４．０ｍ（高）。基础由２１根直径为ｑｂ２．０ｍ的桩　组成，纵向３排，间距４ｍ，横向７排，间距５ｍ，持力层厚度大于三倍　桩劲。　５结束语　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。全面贯彻“安全、实用、经济、美观”的技术方针。　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　设计选取了两种桥型：连续刚构桥，独塔双索面斜拉桥。最后综合各　种因素，选取连续刚构桥作为推荐方案。