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1、一桥梁初步设计-工程概况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. 公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)；7
2、. 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JJ 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%；5. 通航标准：111-(2)级1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32
3、6.473m；航道等级III- (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9 0=250 KPa；弱风化泥质灰岩，容许应力9 0=1000 KPa；微弱风化泥质灰岩，容许应力o 0 = 1200 KPa； 微风化白云质灰岩，容许应力9 0= 2000
4、 KPa，河槽部分依次是砂砾层，容许应力9 0=550 KPa， 砂卵层，容许应力9 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，
5、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
6、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、折线和介于折线与二次抛物线之间的1.51.8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111-（2） 级航道，通航净宽为150m，设一个通航孔
7、，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：0.50.692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：2X50+40+50 （预制预应力简支T梁）+100+160+100+3X50 （预制预应力简支T梁）=700m， 这时边主跨比100/160=0.625满足要求。图11连续刚构桥方案总体布置图（单位：cm）2桥面标咼确定:（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
8、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。 按设计水位计算桥面标高，计算公式如下:式中： H min桥面最低高程（m）；设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）;H jAhj 桥向净空安全值（m）；桥梁上部结构建筑高度。A hoH min = 337.765+1.5+3+0.10=342.365m（主桥跨中桥面标高） 按通航水位计算桥面标高:式中：H min桥面最低高程（m）H
9、th设计最高通航水位（m）通航净空高度（m） 桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度（m）。Hmin =326.473+10+3+0.1=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=49.852 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/
10、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。图12连续刚构桥方案主梁横截面图（单位:cm）（3）下部结构设计本桥地形平坦，通航孔布
11、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。图1.3连续刚构桥方案主桥桥墩大样图（单位:cm）5.2.2引桥设计（1）桥跨布置2X50+40+50m （预制预应力简支T梁）+主跨部分+3X50mo（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
12、腹板厚度为0.2m，跨中马蹄宽度为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。图1.4连续刚构桥方案引桥主梁截面图（单位:cm）（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：8X40m预应力混凝土简支T梁+160
13、m+180m （双塔双索面斜拉桥）+50m+30m预应力混凝土简支T 梁= 750m。图15斜拉桥型总体布置图（单位：cm）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。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，桥位处视野开 阔，高耸的桥塔进一步增加了大桥
14、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桥面标咼确定:（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0000m、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。按设计水位计算桥面标高，计算公式如下:式中： H桥面最低高程（m）；设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）;桥向净空安全值（m
15、）；桥梁上部结构建筑高度。Hmin=337.765+1.5+2.5+0.10=341.865m（主桥跨中桥面标高）按通航水位计算桥面标高:式中：Hmin桥面最低高程（m）Hth设计最高通航水位（m）通航净空高度（m） ho 桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度（m）。Hmin =326.473+10+2.5+0.1=339.073m （主桥跨中桥面标高）（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：图16主梁截面形式（单位：cm）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+17 X8m+29m，索横向间距为25.50m。全桥
