重庆双碑嘉陵江大桥主桥桥型方案设计-2

重庆双碑嘉陵江大桥主桥桥型方案设计本PPT取材于重庆市城市建设投资公司,重庆400015由道路1001班吴某改编2目录工程概况主要技术标准主桥孔跨布置主桥桥型方案设计3工程概况双碑嘉陵江大桥工程是重庆市主城区快速路网规划中的三横线中的一段,东连沙坪坝区和江北区,西接双碑,跨越嘉陵江,东面过江北农场与石马河立交相连。主线总长约为3184km。主桥为跨越嘉陵江部分,最终采用的桥型方案为主跨330m高低塔混凝土斜拉桥。主桥工程建安费约2157亿元4主要技术标准道路等级:城市快速路计算行车速度:60km/h设计荷载:公路-Ñ级桥面布置:双向6车道,两侧各设2m的人行道通航标准:内河航道Ó级(净高\10m,净宽单孔\95m、双孔\270m)设计水位:最低通航水位1631285m,最高通航水位191193m船撞力:根据专题研究,高塔墩船舶撞击力最大正撞力为52114MN,辅助墩为1317MN,撞击作用点高程范围170~193143m6主桥孔跨布置主跨跨径及主墩位的确定(1)满足通航要求:内河航道Ó级(净高\10m,单孔双向\270m)。(2)根据通航论证报告,避开航迹线,主墩置于靠西岸的里程为K8+320m处。(3)东岸下游130m有一取水口,为城市主要饮用水水源保护区,保护区内不能设墩。综上所述,主孔跨径取330m,基本跨越了船舶航迹线范围以及东岸水源保护区。7边跨跨径确定(1)满足通航要求:内河航道Ó级(净高\10m,单孔单向\95m)。(2)边孔跨径取145m,满足单孔单向通航要求,可基本跨越洪水期上水航线区域。主桥主跨330m,边跨145m,8主墩及主跨布置9主桥桥型方案设计设计原则在满足功能要求的前提下,做到/安全、经济、适用、美观10重庆现有桥型目前重庆在长江上已建成特大桥15座,在建特大桥13座,规划建设的还有6座;嘉陵江上已建特大桥12座,在建特大桥4座,就连乌江和涪江上已建和在建的特大桥都达9座。重庆是名副其实的中国/桥都11如前所述:主桥主跨330m,边跨145m,一个主墩高约65m,位于主河槽中,距西岸约220m;一个主墩高约58m,位于东岸岸边,受线路走向控制,东岸主墩进入半径430m的缓和曲线段。针对本桥建设条件,可选取的桥梁类型有:拱桥、悬索桥、组合体系桥、斜拉桥。以下对各种桥型分别进行研究、比选。12拱桥拱桥通常分为上承式和下承式,从受力考虑角度,上承式拱桥的水平推力大,适合于建造在较好的地基上,要求地基承载力高,如高山峡谷之间。本桥位处地形、地质条件对于推力拱式结构是不合适的,且上承式拱肋还存在防撞问题。下承式的系杆拱为自平衡体系,对地质条件要求不是太高。但从施工角度考虑,系杆拱的施工工艺比较复杂,拱肋安装难度大,施工风险较大。对于主跨达330m,边跨145m的拱桥来说,跨度较大,需采用造价高的钢拱,且受主墩及孔跨布置影响(一个在水中,一个在岸上,且边中跨度不一致)拱桥景观效果不好。因此,主桥采用拱桥方案不太合适。1314主桥桥型方案的选择悬索桥悬索桥通常分为两种类型:地锚式、自锚式。地锚式的悬索桥跨越能力强,结合双碑大桥两岸地形、主墩位置及孔跨布置(145m+330m),悬索桥西岸锚碇将置于河床中,东岸锚碇受平曲线影响布置较难。此外,330m主跨的地锚式悬索桥也不经济。自锚式悬索桥大缆直接锚固于主梁上,无需修建锚碇。目前已建成最大跨度的独塔自锚式悬索桥为旧金山-奥克兰海湾新桥,主跨385m。15广东佛山平胜大桥主桥为跨度约350m独塔钢箱梁自锚式悬索桥。韩国永宗大桥为主跨300m双塔钢桁梁自锚式悬索桥。自锚式悬索桥施工方法相对复杂,首先将主梁在满堂支架上或临时墩上架设、安装完毕,然后再安装主缆、吊索。本桥水中桥墩高约65m,随季节不同,水深3~20m变化很大,在水中修建大规模临时墩或施工支架将会影响通航,且增加施工风险、费用,从安全、经济角度考虑是不合适的。因此,主桥采用悬索桥方案不大合适。1617斜拉桥上世纪90年代以来,斜拉桥技术得到飞速地发展,跨度从几十米到超过千米,主梁、主塔和斜拉索的造型也是丰富多彩,斜拉桥已成为现代桥梁的主流桥式。斜拉桥种类繁多,按主梁组成材料划分,主要有混凝土斜拉桥、钢斜拉桥、组合梁斜拉桥、混合梁斜拉桥四种类型。就本桥而言,由于主孔跨度330m,从经济性考虑,混凝土斜拉桥占优,因此本文侧重对混凝土斜拉桥进行研究、比选。18混凝土斜拉桥的适应性混凝土主梁质量密度比较大,是组合梁的2倍,钢梁的3倍,因此其临界颤振风速远远大于后两种桥梁,抗风性能佳;主梁截面刚度大,活载作用下结构变形小,斜拉索应力幅小,行车舒适,使用性能好;虽然抗震性能一般,但因主跨330m的斜拉桥属中等跨度,塔墩较高,采取合理的约束条件及抗震措施,能满足抗震要求。4131412孔跨布置研究斜拉桥孔跨布置有:独塔双跨式、双塔三跨式、多塔多跨式。就330m主孔跨径而言,采用独塔双跨式在技术上有一定难度;多塔多跨式一般在河流水面较宽,需要多孔通航时采用。本桥桥址河槽宽度500m左右,采取双塔三跨式即可完全覆盖整个河槽,经济合理。1920双塔又分为等高塔对称布置、高低塔不对称布置等形式,现结合建桥条件比选。(1)等高塔桥式:绝大多数斜拉桥采用等高塔对称布置。就本桥建桥条件而言,西岸主墩位于主河槽中,东岸主墩位于岸边,且东岸边跨位于半径430m的平曲线上,如采用等高塔的型式,势必使得东岸边跨过多进入平曲线,结构受力复杂,斜拉索侵入行车道限界。虽可通过调整梁宽来解决,但视觉效果较差;且等高塔东岸边跨较长,主桥经济性不明显。21(2)高低塔桥式:本桥受地形及平面线形等条件限制,采用高低塔比较合适。靠西岸采用高塔,东岸采用矮塔,主桥孔跨布置为:75+145+330+95=645m,高塔布置斜拉索29根(拉索范围211m),矮塔布置斜拉索15根(拉索范围112m)。斜拉索布置形式斜拉索布置有单索面与双索面之分,主要与主跨跨度、桥面宽度、主梁截面形式、约束体系等密切相关。本桥采用单索面布置,主要原因为以下几点22(1)主跨跨度:单索面斜拉桥主孔跨径不宜过大,就本桥而言,主孔跨度适中,单索面布置能较好的满足结构受力要求。(2)主梁截面:本桥主梁宽3215m,双索面布置需采用边箱梁或实体边主梁结构,两片边梁之间需设多道横梁将其连成整体,横梁受力及材料用量所占比重较大,经济性较差。单索面布置主梁可以采用倒梯形截面形式,结构整体性好,材料用量相对较省。(3)塔型:双索面布置桥面以上一般设有两个塔柱,或直立或倾斜,结构布置相对复杂,单索面斜拉索布置采用独柱式塔型构造简单、施工方便快捷。23(4)约束体系:单索面布置一般采用塔梁墩固结体系,主梁合龙不需进行体系转换,既方便施工,又省去塔墩支座,便于后期维修养护。(5)施工方法:双索面布置一般采用悬臂现浇法施工,单索面布置所采用的倒梯形主梁结构,可以采用悬臂现浇法施工,也可采用预制悬拼架设。(6)桥梁横向刚度:双索面布置主梁横向抗扭主要由斜拉索提供,单索面斜拉桥斜拉索对主梁抗扭帮助不大,其主要通过主梁自身与塔梁墩固结体系来共同提供所需的抗扭刚度,因此主梁宽度不宜太小。本桥3215m桥面宽度可以采用单索面布置。24单索面混凝土斜拉桥结构体系成熟,应用较广。目前已建成的有:重庆石门大桥、宜昌宜陵长江大桥、福州三县洲闽江大桥、巴拿马运河世纪大桥。综上所述,主桥采用高低塔单索面混凝土斜拉桥,孔跨布置为:75+145+330+95=645m2526主桥主要技术特点(1)330m高低塔单索面混凝土斜拉桥,体系合理,技术上成熟、可靠。(2)矮塔边跨部分拉索进入平曲线。(3)混凝土箱梁全部采用挂篮现浇,施工便捷、经济合理。(4)两主塔采用独柱式,利于主塔墩防撞,且施工快捷。(5)高、低独柱塔,中央单索面,塔型新颖,景观效果好。27拱桥斜拉桥悬索桥经济性造价高的钢拱从经济性考虑,混凝土斜拉桥占优，经济合理费用高适用性本桥位处地形、地质条件对于推力拱式结构是不合适的,且上承式拱肋还存在防撞问题。下承式的系杆拱为自平衡体系,对地质条件要求不是太高。混凝土斜拉桥的适应性混凝土主梁质量密度比较大,是组合梁的2倍,钢梁的3倍,因此其临界颤振风速远远大于后两种桥梁,抗风性能佳;主梁截面刚度大,活载作用下结构变形小,斜拉索应力幅小,行车舒适,使用性能好不适合安全性系杆拱的施工工艺比较复杂,拱肋安装难度大,施工风险较大抗震性能一般,但因主跨330m的斜拉桥属中等跨度,塔墩较高,采取合理的约束条件及抗震措施,能满足抗震要求较差美观性美观性不好美观性好美观性不好28结束语经过比选,重庆双碑嘉陵江大桥跨江主桥采用主跨330m的高低塔单索面混凝土斜拉桥。该桥型方案结合了桥址建桥控制条件,在做到技术成熟、施工便捷的同时,又做到了造价经济、造型美观。29参考文献参考文献[1]陈明宪.斜拉桥建造技术[M].北京:人民交通出版社,2004.[2]周孟波,刘自明,王邦楣.斜拉桥手册[M].北京:人民交通出版社,2004.谢谢观赏