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1、一桥梁初步设计 工程概况一 本册设计为猛河大桥初步设计，猛河位于湖南省境内。 大桥的建设对推动该地区的经济发展具有十分重要的意义。 本桥设计综合考虑该地区地形、地貌、通航、河床特征、泄洪要求，在满足使用 要求的前提下，力求结构经济安全，施工方便。 二 设计规范 1 公路工程技术标准（JTG B01 -2003） ； 2 公路桥涵设计通用规范 （JTG -2004） ； 3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG -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
2、术规范 （JTJ041 -2000） ； 7 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ 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）. 三 技术标准 根据设计要求，主要技术指标如下： 1设计荷载：一级公路，双向六车道； 2设计车速： 80km/h； 3桥面宽度：双幅分离式，每幅桥宽17.5m：0.5m 防撞栏 +2m 人行道 +2.5m 右 路肩+11.25m 行车道 +0.75m左路肩 +0.5m 防撞栏，两幅桥之间间距0.5m. 4桥面坡度 : 纵坡 3%，横坡 1.5% ； 1 5通航标准：III-(2)级 1
3、个航道 , 双向通航孔， 净高 H为 10m，净宽 B为 150m， 上低宽 b 为 131m ，侧高 h 为 6m,通航水位为 326.473m；航道等级 -（2） 6设计洪水频率 : 按百年一遇洪水频率 , 设计水位为 337.765m； 7设计基准期： 100年。 四 水文地质概况 本桥工程区段为 K3+700K4+400，桥址位于内陆河，环境类别为类（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0=250 KPa
4、 ；弱风化泥质灰岩，容许应力0=1000 KPa ；微弱风化泥质灰 岩，容许应力 0=1200 KPa ；微风化白云质灰岩，容许应力 0= 2000 KPa ，河 槽部分依次是砂砾层，容许应力0=550 KPa ，砂卵层，容许应力 0=1200 KPa ，根据上述地质条件，设置端承桩。 五 大桥设计方案 5.1 大桥总体方案构思 全面贯彻“安全、实用、经济、美观”的技术方针。 （1）造价要求。 所选桥型力求技术先进 , 结构独特有别于附近已建桥梁, 同时满 足工程数量省、造价低、投资少、经济合理的原则。 （2）施工要求。所选桥型应满足有成熟施工经验、所需施工设备少、工艺简单 的要求 , 以减小
5、施工难度、加快施工进度、节省投资金额、保证施工质量。 （3）通航要求。 为减少船舶撞墩的机率 , 确保桥梁的安全 , 适当增大和合理布置 通航孔跨径 , 并且抵抗船舶撞击具有足够的安全, 同时所选桥应保证在施工时不 能影响船只通行。 （4）景观要求。桥梁作为一种功能性的结构物，同时也是一种美学的艺术。所 以在满足桥梁实用功能和桥下通航要求的前提下，力求桥梁造型美观，使大桥2 与周围环境相协调。并应最大限度地减少施工对河水及周围环境的污染。 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，本次设计选取了四 种桥型：连续刚构桥，独塔双索面斜拉桥，三跨连续下承式钢管混凝土拱桥，自 锚式混凝土悬
6、索桥。最后综合各种因素，选取连续刚构桥作为推荐方案。 5.2 方案一：连续刚构桥 5.2.1 主桥设计 （1）总体布置 1方案构思 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。 而悬臂梁桥和 T形刚构桥由于形变比较大的原因均难满足这个要求，超静定结构 的连续钢构桥以其结构刚度大、 变形小、伸缩缝少和行车平稳舒适等突出优点而 得到迅速发展。与连续梁桥相比，连续刚构桥在墩顶处由恒载产生的弯矩要小， 所以在特大跨连续梁体系桥中， 一般考虑采用连续刚构桥。 变截面连续刚构桥立 面多采用不等跨布置， 边主跨比一般为 0.50.692 ， 梁底曲线可采用二次抛物线、 折线和介于
7、折线与二次抛物线之间的1.5 1.8 次抛物线，其中抛物线的变化规 律应与连续梁的弯矩变化规律接近。 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-(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： 250+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 ）=7
8、00m，这时边主跨比 100/160=0.625满足要求。 3 :cm） 1.1 连续刚构桥方案总体布置图（单位图 2桥面标高确定：）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（ 1在桥梁竖曲线和纵坡满，但考虑到避免桥台高度过低，、最小 值为 3000m为 4500m竖曲线竖曲线基本要素为：3000m 。本方案竖曲线半径采 用足规范的前提下， R 。135m 、竖曲线外距 E=3.04m长度 L=270m 、切线长 T） 桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两2（ 端 引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。按设计水位计算桥面标高，计 算公式如下：
9、hH hH ojjminH ） ；桥面最低高程（ m 式中： minH （设计水位记 入壅水、波浪高度等）； m 设计水位（）jh；桥向净空安 全值（ m）jh桥梁上部结构建筑高度。oH337.765+1.5+3+0.10 min) =342.365m(主桥跨中桥面标高按通航水位计算桥面标高：4 H H H h othminM 式中： 错误！未找到引用源。 桥面最低高程（ m ） H 设计最高通航水位 （m ） thH 通航净空高度 （m ） Mh 桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度（m ） 。 o H=326.473+10+3+0.1=339.573m （主桥跨中桥面标高） min 按
10、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=49.852 m 。 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。 （2） 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 17.5.0m ，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 1/161/20 之间， 跨中截面梁高约为支点截面梁高的1/2.51/3.5， 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
11、高为支 点梁高 1/3 高跨比为 1/60 。箱梁顶板厚取 30cm，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35cm 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。 5 ）:cm 连续刚构桥方案主梁横截面图（单位图1.2 （3） 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、第二层为砂卵层，采用端承桩，入岩深度大于
12、三倍桩直径，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。 6 ）:cm 连续刚构桥方案主桥桥墩大样图（单位图1.3 5.2.2 引桥设计 （1） 桥跨布置 250+40+50m （ 预制预应力简支 T 梁 ）+主跨部分 +350m 。 （2） 上部结构设计 引桥上部结构采用标准跨径为40m的预应力简支 T 梁，梁高为 2m ，预制宽度为 2m ， 主梁吊装就位后浇筑0.4m 的湿接缝，T梁间距为 2m ， 跨中腹板厚度为0.2m， 跨中马蹄宽度为
13、 0.5m，高度为 0.25m，斜坡高度 0.15m，支点截面腹板厚度变为 0.5m。 ）连续刚构桥方案引桥主梁截面图（单位1.4 图 :cm7 （3） 下部结构设计 引桥桥墩采用圆柱式桥墩， 桥墩直径为 1.5m， 每一横截面共设有四个桥墩， 每一个桥墩下面设置1.0 m直径的圆柱桩，中心距为2.5 倍桩径，圆柱桩之间设 置横系梁。 （4） 桥台设计 本方案中，桥下地基良好，桥台接线处填土高度大约为10m左右，采用构造 简单，费用较低的重力时桥台是比较合理的选择。具体桥台的尺寸请参照相关图 纸。 5.3 方案二：独塔双索面斜拉桥 5.3.1 主桥设计 （1）总体布置 : 840m预应力混凝土
14、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 。 图 1.5 斜拉桥型总体布置图（单位：cm） 1方案构思： 8 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。 鉴于这些优点，并结合当地的地质条件，桥位处基岩埋深较浅，且均匀一致，承 载力高，河槽偏于西岸，属于不对称情形，同时河面宽度约400m ，在其经济跨 径的范围内，另外， 桥位处
15、视野开阔，高耸的桥塔进一步增加了大桥雄伟的气势， 因此独塔斜拉桥是一个很具有竞争力的方案。 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 10000m 、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R10000m 。竖曲线基本要素为：竖 曲线长度 L=400m 、切线长 T200m 、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。 按设计水位计算桥面标高，计算公式如下： H Hhh ojm
16、injH桥面最低高程（ m ） ； 式中：minH 设计水位 （m） （设计水位记入壅水、波浪高度等） ；jh桥向净空安全值 （m） ；jh桥梁上部结构建筑高度。oH337.765+1.5+2.5+0.10 min =341.865m( 主桥跨中桥面标高 ) 按通航水位计算桥面标高： H H H h oMminth 9 式中： 错误！未找到引用源。 桥面最低高程（ m ） H 设计最高通航水位 （m ） thH 通航净空高度 （m ） Mh 桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度（m ） 。 o H=326.473+10+2.5+0.1=339.073m （主桥跨中桥面标高） min（2）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，其截面形式见图：
