桥梁初步设计方案比选

一．桥梁初步设计

一工程概况

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．《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%；

5．通航标准：III-(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326.473m；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+700～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[σ0]=250 KPa；弱风化泥质灰岩，容许应力[σ0]=1000 KPa；微弱风化泥质灰岩，容许应力[σ0]=1200 KPa；微风化白云质灰岩，容许应力[σ0]= 2000 KPa，河槽部分依次是砂砾层，容许应力[σ0]=550 KPa，砂卵层，容许应力[σ0]=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, 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0.5～0.692，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1.5～1.8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：

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。

图1.1 连续刚构桥方案总体布置图（单位:cm）

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。

① 按设计水位计算桥面标高，计算公式如下：

min j j o H H h h =+∆+∆

式中：

min H ——桥面最低高程（m ）； j H ——设计水位（m ）（设计水位记入壅水、波浪高度等）；

j h ∆——桥向净空安全值（m ）；

o h ∆——桥梁上部结构建筑高度。

min H =337.765+1.5+3+0.10

=342.365m(主桥跨中桥面标高)

② 按通航水位计算桥面标高：

min th M o H H H h =++V

式中：

min H ——桥面最低高程（m ）

th H ——设计最高通航水位（m ）

M H ——通航净空高度（m ）

o h V ——桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度（m ）。 min H =326.473+10+3++0.1=339.573m （主桥跨中桥面标高）

③ 按路堤通车处计算桥面标高：