增江大桥方案设计vv讲解

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1、增江大桥方案设计比选 摘要: 简要的介绍了增江大桥的方案设计, 并详 细介绍 了该桥 的拱桥、连续 刚构桥 、V 型连续 刚构桥 等三个方案设计, 并进 行比选。 增江大桥方案设计比选 摘要: 简要的介绍了增江大桥的方案设计, 并详 细介绍 了 该桥 的拱桥、连续 刚构桥、V 型连续 刚构桥 等三个方案 设计, 并进行比选。 1 概述 1. 1 基本情况 广州增城市石滩镇地处珠江三角洲腹地, 是广州的中心城 镇。石滩大道为规划中的景观大道, 增江大桥是石滩大道 上跨越增江主河道的一座大桥,桥梁总长约 450m。 1. 2 主要技术指标 ( 1) 道路级别: 城市 I级主干道 ( 景观大道 )

2、( 2) 计算行车速度: 60km / h; ( 3) 车道数: 双向 6 车道; ( 4) 设计荷载: 城市 - A 级; ( 5) 设 计最 高通 航洪 水频 率: 10 年 一遇 水位6. 743m ( 黄海高程 ); ( 6) 通航标准: V - ( 2)级, 通航净高 8m, 单向通航孔 净宽 35m, 双向通航孔净宽 70m。 2 项目建设的自然条件 拟建的 增江 大 桥, 桥位 跨 越 增 江, 水 面 宽 约280m。受上游水库影响, 河水位变化 较小。地面标高在 - 5. 5 5. 5m 之间。桥 位区地下水主要为松散土层孔隙水, 上部地 层中的砂性土及卵土层富水性极强, 为

3、主要 的含水层。此外, 基岩上部的强风化带裂隙 稍发育, 含裂隙水, 富水性极差。桥位跨越 河流, 地下水补给来源丰富, 其水位变化受 河水位及大气降水影响。 3 桥型方案设计 3. 1 方案设计总体布置 增江大桥垂直跨越了增江, 纵断面需要满足主航道 的要求, 最大坡度为 4% 设计最高通洪水频率: 1 /10; 设计 水位标高 6. 743m ( 海高程 ) ,通航净高 8m。 3. 2 设计构思 ( 1)跨度布置 增江为 V( 2)级通航要求。航道净宽 70m, 净高 8m, 设一或者两个航道孔。综合考虑水文、地质 条件及通航要求, 方案一选定了主桥跨度为 128m 。 ( 2)桥型选择

4、 桥型选择应综合考虑结构合理, 便于施工, 选型优 美。根据这一思路, 增江大桥比较了中承式系杆拱 桥、预应力混凝土连续刚构桥、V 型连续刚构桥 等三个方案。 ( 3)基础形式 桥址区域 通航要求不高, 水不深, 基岩覆 盖层浅, 基岩强度不太高, 其理想的基础形式为钻孔灌注桩 , 桩尖进入微风化粉砂岩 3 6m。 ( 4)引桥上部结构 方案采用经济跨度: 等跨的 25m 预应力混凝土预 制小箱梁。 3. 3 方案组合 3. 3. 1 方案一 ( 推荐方案 ) : 中承式系杆拱桥 主桥采用跨径组合为: 36m + 128m + 36m, 中承式钢管混 凝土系杆拱桥; 设 1 个通航孔 ( 桥型

5、见图1) 。桥宽 30. 8m, 两肋中距为25. 8m, 两肋间为双向六车道, 两肋外侧各 悬挑 1. 6m 作为人行道用 (断面见图 2) 。 ( 1)主桥拱肋、吊杆及水平系杆 钢管拱肋跨径为 128m, 矢跨比约为 1 /10, 拱轴 线采用抛物线, 每片拱肋由 2 根钢管焊接成 “哑铃 “ 型。由 2 1200 14mm 组成, 截面高度为 2. 8m ( 拱 肋断面见图 3)。两片拱肋间设横向 K 撑, 有效增强 桥梁的整体性和稳定性; 拱肋安装采用单片整体吊 装就位, 待空拱肋合拢焊好后采用泵送顶升灌注肋 内混凝土。主桥共设 17 对吊杆, 间距 5m, 每根吊 杆均采用 L JJ

6、LZM 7 - 85 镀锌钢丝挤包 双护层扭 绞型成品索, 吊杆上端采用 L JJLZM 85L - 7 型冷 铸镦头锚锚于拱肋上管内锚板上, 吊杆下端采用镦 头锚锚于横梁内。吊杆在拱肋下管出口位置及桥 面相交位置均应在上、下导管与吊杆间设置减震 器以防吊杆疲劳 破 坏。 系杆 亦 采 用 带 PE 护 套 的 12 15. 24( 7 5)的成品索, 并置于系杆箱盒 中, 以利防护。 ( 2) 主桥桥面系构造 主桥桥面系由型钢横梁、型钢纵梁、钢筋混凝土 槽形板等组成。上、下游对应吊杆共吊一根横梁 槽形板肋间混凝土与型钢横梁后浇混凝土同时浇 注以形成枢格网结构, 桥面铺装则采用钢纤维混凝 土以

7、改善柔性桥面系的抗裂性能。 主桥下部结构采用实体矮墩身, 承台厚 3m。两 端拱脚设置刚性基础, 为整座桥梁主要支撑点, 刚 性基础的结构刚度大, 有利于结构的整体稳定性。 基础采用 2 6根 5 2m 钻孔灌注桩, 桩尖进入微 风化层以下。 ( 2) 主桥桥面系构造主桥桥面系由型钢横梁、型钢纵梁、钢筋混凝土 槽形板等组成。上、下游对应吊杆共吊一根横梁, 槽形板肋间混凝土 与型钢横梁后浇混凝土同时浇注以形成枢格网结构, 桥面铺装则采用 钢纤维混凝土以改善柔性桥面系的抗裂性能。主桥下部结构采用实体 矮墩身, 承台厚 3m。两端拱脚设置刚性基础, 为整座桥梁主要支撑点, 刚性基础的结构刚度大, 有

8、利于结构的整体稳定性。基础采用 2 6 根 5 2m 钻孔灌注桩, 桩尖进入微风化层以下。 3. 3. 2 方案二: 预应力混凝土连续刚构桥 主桥采用跨径组合 为 40m + 2 60m + 40m 四跨预应力混凝土连续刚构桥, 共设 2 个通航孔 ( 桥型见图 4)。桥梁全宽为 32m, 平面布置为左、右两幅, 单幅桥面宽 为 15m, 左右幅 之间留 有 2. 0m 间隙。单面路幅布 置为 3m (人行道 ) + 0. 5m ( 路缘带 )+ ( 2 3. 75m + 3. 5m ) ( 行车道 ) + 0. 5m ( 路缘带 )+ 0. 5m ( 防撞栏杆 ) 。桥面设置 2% 的横 坡

9、, 人行道设置为 1% 的横坡。 主梁断面为单箱单室断面, 梁高从跨中的 1. 6m渐变至根部的 3. 1m, 箱梁的两侧翼悬板 长 4. 0m, 顶板宽 15m, 厚 0. 25m, 底板宽 7m, 厚度由 0. 25m 渐变至 0. 8m, 腹板由 0. 4m 变至 0. 6m。主梁采用挂篮悬臂浇筑法 施工, 各单 / T 0箱梁分为若干对梁段, 对称 平衡悬臂逐段浇筑施工。箱梁纵向、横向配 有预应力钢绞线, 竖向配 预应力粗钢筋, 为 三向预 应力构预应力钢束在箱梁横断面应保持对称张拉, 向钢束张拉时两端应保持同步。主桥箱梁顶板横向预应桥 箱 梁竖向预应力 采用 5 L 32 高 强精轧

10、螺纹 粗钢筋, 竖向 预应力筋以 50cm 间距布置, 按双排布设。全桥每施工阶 段三向预应力张拉顺序应按: 纵向预应力 y 横向初应力 y 竖向初应力的原则进行。张拉完成后先不进行压浆, 待全 桥合拢, 所有纵、横向预应力钢束张拉完成后, 再对所有竖 向预应力钢筋进行补强张拉, 然后压浆。主桥下 部结 构采 用箱形薄壁 墩身, 宽 7m, 厚2. 5m, 壁厚 0. 6m, 承台厚 3m 。基础采用 4 根 5 2m钻孔灌注桩, 桩尖进入微风化层以下 。 3. 3. 3 方案三: 预应力混凝土 V 型连续刚构桥 主桥采用跨径组合为: 35m + 2 65m + 35m 四跨预应力 混凝 土

11、V 型 连 续 刚 构 桥, 桥 梁 全 宽 为32m, 共设 2 个 通航孔 ( 桥型见图 5) 。上部结构断面尺寸与方案二断面 尺寸基本相同, 施工工序与工艺基本与方案二相同。不同 之处在于主桥下部结构采用了 V型薄壁墩身, 单幅 桥横向 并排两 片宽 3m 薄壁, 中间 间距1m, 薄壁厚 1. 5 2m, 承 台厚 3m。 4 结构验算分析 在方案设计中, 采用专用的桥梁结构计算软件对方案一 (推 荐方案, 中承式系杆拱桥 ) 进行了初步的结构分析。横梁 为桥面结构的主梁, 横梁通过系杆吊在两片拱肋上, 系杆按 间距 5m 均匀布置, 纵梁仅为起到一定纵向刚度作用的构 造梁。整个桥面重

12、量 ( 桥面梁格体系 )主要由连接在型钢 横梁上的吊杆传递到拱肋上, 整体传力较为明确, 计算模型 选定的依据即建立在此基础上。在 两片拱顶处设 有横向 水平支撑, 以调整并协调主拱的侧向变形, 对于结构的侧向 稳定性也起到了一定的作用, 中拱、边拱、桥面纵横梁等 组成一超静定的组合体系, 主要受力构件整体刚度大, 空间 整体稳定性及单个构件平面内、外稳定性均有较为可靠的 保证, 结构体系应当是可行的。 根据本项目的结构特点并结合类似工程计算经验, 结构体系单元选取上以空间梁单元为主。对各结 构构件进行单元形式选择和划分, 以保证所建计算 模型的准确性和可操作性, 整个结构共设置有两种 材料属

13、性, 两种单元类型, 再拟定了各种结构的截 面形式。通过计算, 验证了该桥的结构方案设计是 合理的、可行的, 为方案设计 在技术上提供 参考 依据。限于篇幅具体计算就不再详例。 5 方案比较 因三个方案引桥设计都采用了经济跨径: 等跨的 25m 预应力混凝土预 制小箱梁, 故本比较表除造价外, 仅仅只对主桥部分进行比较 ( 见表 1) 。 设计的三个方案, 各有特点, 也各有不足, 方案一 ( 中承式系杆拱桥 ) , 外形美观, 结构轻盈, 技术含量 较高, 投资略大, 方案二、三 ( 连续刚构方案 ), 外 形较普通, 技术含量低, 造价相对较低。由于地方 为了优化投资环境、促进经济发展、改

14、善交通状 况的需要, 并为了把本桥建设为颇具观赏性的一座 现代化桥梁, 成为地方的标志性人文景观, 经综合 比较, 最后专家、业主、设计三方一致通过了方案 一 ( 中承式系杆拱桥 )作为项目的推荐方案。 本方案设计中, 充分采用了以桥梁建筑物为中心景 观效果的思想, 主桥跨径组合为:36m+128m+36m 中承式系杆拱桥, 较大的跨径, 避免了在江中设置 笨重的桥墩, 轻盈动感的桥跨结构物与河流等自然 风光相互协调、和谐, 造就了超越自然、震撼人心 的特殊景观, 使得原本就秀丽的景观更显优美而动 人。 推荐方案 ( 中承式系杆拱桥 ), 结构较 为复 杂,工程投资略高。要克服这些不足之处, 在 后续的设计中就需要充分发挥桥梁设计师 的智慧, 借鉴同类型桥梁的先进经验, 对推 荐方案进行深层次的优化,尽量做到成桥设 计技术先进、经济合理、造型美观、施工 方便可行、使用安全耐久。