桥梁设计比选按方案

桥梁设计前期方案比选重要性浅析1、安全是桥梁结构设计的前提随着改革开放的力度加大，城市车辆的飞速发展，城市交通运输十分繁忙，车速也在不断提高，桥梁结构不光要求结构自身的受力安全，而且要求桥梁构造的安全。在作乐山市大渡河龚嘴电站大桥设计中，我们设计组也进行了许多方案比选，有河中设墩的连续箱梁，有连续刚构，有上承式拱桥等桥梁结构形式。根据实际的地形、地质、地物，最后综合比较选择了中承式拱桥，一跨135米跨过，保证了急流的大渡河流水断面和桥梁结构自身安全（该桥验算荷载为特种荷载-300，已于1999年10月通车，并进行了动、静载实验，运行良好）。又如在大营坡立交桥设计中，桥墩是采用圆柱还是方柱问题上，我们设计组也进行了结构分析和讨论，最终一致选择用方柱，保证桥墩的结构刚度（因上部结构传下的偏心弯矩较大），方柱的四角采用了R15cm的圆角，以尽量减少桥下车辆对桥墩摩擦引起桥梁结构的不安全和增强桥梁建筑的美观。2、经济是桥梁结构设计的保证一座桥梁建筑设计的再如何漂亮，若它的造价比看上去一般化的桥梁高出许多，这座漂亮的桥梁设计也是失败的。在乐山市大渡河龚嘴电站大桥设计中，定下采用中承式拱桥后，拱圈是用钢筋砼呢，还是钢管砼？经过比选，我们设计组采用了变截面钢筋砼拱圈。因为本桥地处偏远大山之中的大渡河上，当地的砂、石料比较丰富，可就地取材，而钢管拱不仅昂贵，且钢管运距也相当远。故在桥梁设计中，在满足结构安全的前提下，应尽量地考虑经济。3、功能在桥梁结构设计中也不应忽视城市桥梁不同于公路桥梁，在城市交通日益剧增的情况下，桥梁方案设计中，交通组织功能也要摆在重要的地位上，尤其是立交桥，不光桥上有车辆，桥下车辆也川流不息。如果不综合考虑交通功能，下行车辆撞击桥墩或有关桥梁部分，导致桥梁坍塌，这种事故在国内外都有发生。作为桥梁设计人员必须注意这一点来进行桥梁方案比选，乃至方案确定后的桥梁分跨。在贵阳市都司路高架桥跨越中华路的大南门交叉口位置，设计者在地面设置了交通导流环岛，一跨20米跨径的桥梁正好处于环岛内。桥梁建成后，随着城市的发展，车辆的增多，该交叉口经常塞车，不得已取消了地面环岛。由于该交叉口的桥梁跨径较小，导致左转车辆的行车轨迹不顺畅，司机抱怨连天，这无疑是桥梁设计败笔。4、美观是桥梁设计必须考虑的一部分城市桥梁建筑不仅是交通工程中的重点建筑物，而且也是美化环境的点缀品，所以设计必须精心方案比选、精心设计、精心施工，以期求得在增加投资不多的条件下，取得桥梁美观的效果。比如在城区建一座二、三十米跨度的立交桥，不管用钢还是预应力砼，通常的做法是用一根等截面梁跨越，但由于人们的视觉有错觉，所以往往把这根梁看成是带下垂挠度的弯梁，看起来很不舒服，甚至有怕它掉下来的危险。我们在贵阳市中心环南线朝阳洞路—玉厂路立交桥方案设计中，有意把梁底线作成反拱线，在桥墩支点处稍微增加一点材料，但给桥下车辆和行人一种安全美的感觉。实际上呈反拱的下弦就等于是一根弧形托梁，这是一种最简单的支承，它融合在梁体内，变得看不出，可它能起到美化桥梁的作用。综合考虑以上四项标准来进行桥梁方案比选，最后的设计、施工将会变得容易，建成后的桥梁才是安全美、经济美、功能美与环境、视角美。1桥型方案的提出及结构介绍1.1预应力混凝土连续梁桥（1）桥型介绍预应力混凝土连续箱粱是常用的一种桥梁结构形式，属于超静定体系。其在恒载、活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使其内力状态比较均匀合理。结构刚度大，变形小，动力性能好，丰梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。可采用悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法施工，充分应用预应力技术的优点使施工设备机械化，生产工厂化；采用预制厂，预制主梁，然后安装就位，张拉负弯矩钢筋，形成连续结构，施工速度快。（2）尺寸拟定①桥跨布置当采用多跨连续梁时，中间跨一般采用等跨布置，边跨跨径约为中跨的0.5～0.7倍，按此经验初步确定桥跨布置为：50+80+50，总长为180m.布置图如图1所示。图1桥型布置图（连续梁）②截面尺寸超过60m跨径的桥梁一般采用变截面梁较实惠，根据已建成的桥梁资料分析，支点截面的梁高H支约为（1/16～1/18）l(l为中间跨长)，跨中梁高H中约为（1/1.5～1/2.5）H支。据此经验，支点梁高H支为5m，跨中梁高H中为3m,梁底按照二次抛物线变化。截面细部构造图如图2所示。支点截面跨中截面图2截面细部构造图1.2斜拉桥（1）桥型介绍斜拉桥主要由主梁、索塔、斜拉索三大部分组成，主梁在斜拉索的各点支撑作用下，像多跨弹性支承的连续梁一样，使得弯矩值得以大大的降低，这不但可以使主梁尺寸大大减小，而且由于结构自重显著减轻，既节省了结构材料，又能大幅度的增大桥梁的跨越能力。此外，斜拉索轴力的水平分力对主梁施加了预压力，从而可以增加主梁的抗裂性能，节约了主梁中的预应力钢材的用量。（2）桥跨布置对于主梁支撑于塔敦的支撑体系，为承受支点截面较大的负弯矩，在局部区段可加大梁高或加厚翼缘板厚度。主梁高度要大于横梁高度，横梁高度取决于横梁的跨度。从横向风力稳定性角度考虑，采用双索面，其搞垮比一般为1/100～1/150。混凝土主梁间距取为6～10m,多数取8m，拉索布置为扇形。根据主梁的受力要求或为了减小索面，拉索的竖直分力越大越好，考虑到主塔上拉索不能过于密集，主塔上拉索间距一般取1.6～2.2m。①桥跨布置此桥采用单塔双索面斜拉桥，跨度为140+140，主塔上斜拉索间距取2m,主梁上斜拉索间距取8m,根据塔高跨比为1/4～1/7，设其塔高为35m,其布置图如图3所示。图3桥型布置图（斜拉桥）②截面尺寸根据高跨比的经验值，取梁高为1.3m,全桥采用等截面箱型截面。③下部结构主塔为整个结构的受力基础，其基础为钻孔灌注桩，承台施工时采用双壁钢围堰浇筑水下混凝土。2.3梁拱组合体系桥（1）桥型介绍拱桥是我国公路上使用较广泛的一种桥型。拱桥与梁桥的区别，不仅在于外形不同，更重要的是两者的受力性能有较大的差别。由力学知，拱桥结构在竖向荷载作用下，两端将产生水平推力。正是这个水平推力，使拱内产生轴向压力，从而大大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的应力分布与受弯梁的应力相比，较为均匀。因此，可以充分发挥主拱截面材料强度，使跨越能力增大。（2）尺寸拟定①桥跨布置根据桥涵水文计算，在满足通航要求的前提下，桥跨布置为40+100+40，总长为180m.拱上建筑为5×20的简支梁桥，其布置图如图4所示。图5桥型布置图（梁拱组合体系桥）②截面尺寸主拱圈采用等截面箱型钢筋混凝土截面，拱上简支梁的跨径为20m，拟定采用T型截面钢筋混凝土截面，根据经验初步拟定其细部构造图。③下部结构拱上建筑的墩身采用圆柱形墩身加钢筋混凝土盖梁，主拱圈基础采用群桩基础。2.方案比选各方案各指标如表1所示。表1方案比选指标Ⅰ连续梁桥Ⅲ梁拱桥Ⅳ斜拉桥桥跨布置50+80+5050+80+5090+90支点梁高5.0m2.0m1.3m跨中梁高3.0m2.0m1.3m特点结构刚度大，变形小，动力性能好，丰梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。采用悬臂浇筑法施工时有临时固结。线形美观，能充分发挥材料的性能，跨越能力大。桥型新颖，主梁高度较小，通航条件好。缺点采用悬臂浇筑法施工时存在临时固结和拆除，需承载能力较大的支座。在两侧桥墩处产生较大的水平推力，对基础的要求较高。斜拉索的张拉及调整较为困难，技术要求较高。鞍座设计受力复杂。结论推荐方案比选方案比选方案经过比较，我们选择连续梁桥方案作为桂江大桥的设计方案。桥型内桥容指标