西安桥梁设计方案说明书

1设计说明一、本次提交桥梁方案概况西安古称长安，是我国黄河流域古代文明的重要发源地之一，与雅典、罗马、开罗并称为世界四大古都。西安也是我国建都最早、历时最长的古城，距今已有3000多年的历史。我院参加西安市浐灞河桥梁项目方案设计，上月已提交浐河5号桥和浐河6号桥方案，本次提交另外四座桥方案，分别位于浐河和灞河上，在浐灞河三角洲头有浐河1号桥和灞河2号桥；在陇海铁路线附近有浐河3号桥和灞河4号桥；这次提交的就是这四座桥梁共九个方案，这些方案在建筑造型和设计构思上更加注重体现古城西安的历史文化风貌。桥梁位置总图二、设计依据1、设计委托书2、《公路桥涵设计规范》（合订本）3、《城市桥梁设计准则》4、《城市桥梁设计荷载标准》5、《城市道路设计规范》三、设计原则设计原则为：1、根据桥位所处的地理位置、水文资料和地质条件，力求采用技术先进、经济合理、造型美观的桥型方案。在满足经济、实用、安全的条件下，充分考虑美观效果，注意环境景观效益，达到较好的社会效益、经济效益和环境效益。2、由于桥梁的位置十分重要，在方案设计中要将美观放在重要位置，并考虑与西安悠久历史文化背景相结合。四、工程地质及标准4.1工程地质主要底层为第四系全新统人工填土砂类土、碎石土、第四级全新统早期冲积的粉质土，粉土。素填土主要分布于河道两岸大堤，主要是以中粗砂、卵石、粘性土、建筑及生活垃圾组成，成分杂乱无章，厚度不等。河道表层以下主要分布为粉土、中、粗砂层、圆砺层、粉质粘土及砾粒层等。4.2道路等级，荷载道路等级参照地区路网规划，道路等级不详。4.3技术标准桥梁汽车设计荷载：由于本地区主要规划为居住和旅游生态用地，重车不多，桥梁的荷载等级均设定为城-B级；人群荷载：根据不同构件按《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77-98确定。桥面宽度：桥面双向4车道，机动车道15～18m左右，人行道宽度不等。设计水位：不详。2计算行车速度：40km/h。抗震标准：设计地震峰值加速度0.2g，抗震重要性修正系数1.3。五、现场情况介绍5.1地质情况一号桥和三号桥位于浐河上，二号桥和四号桥位于灞河上。浐河两侧驳岸护砌整治已基本完成；灞河河谷呈“U”型峡谷，地表风化，砂石裸露，现场正在进行灞河橡皮坝及河道两侧驳岸护砌的施工。5.2现场情况下面是一号桥和二号桥现状实景照片和所处路网图：一号桥桥位现状图二号桥桥位现状图1号桥和2号桥所处路网3下面是三号桥和四号桥现状实景照片和所处路网图：三号桥桥位现状图四号桥桥位现状图3号桥和4号桥所处路网六、桥梁方案介绍本次桥梁方案共提出九个方案。一号桥三个方案，二号桥两个方案，三号桥两个方案，四号桥两个方案。6.1一号桥方案桥梁长度：100m；桥面宽度：有效宽度22m，双向4车道。6.1.1一号桥方案一1）桥梁结构方案一为独塔单索面无背索斜拉桥，塔、墩、梁固结体系，桥梁跨径组合为100m＝73m＋27m，桥面宽26m。索塔为变截面钢筋混凝土塔身，截面自塔根部至顶部逐渐减小，形成宝剑形状。塔高40m，宽2.5～4m，厚1.5~2.5m，塔身向岸侧倾斜26°。为减小主梁自重，主梁采用钢箱梁截面，梁高2m，共分12节段，标准段长8m。箱梁底宽11m，两侧悬臂各宽7.5m，横隔板间距4m，材料为16Mn钢，全焊连接。主梁0号节段连续通过，与塔固结。拉索为平面单索面，竖琴形布置，共7根，梁上索距8m，塔上索距4m，镀锌平行索，外用热挤PE套管防护，冷铸锚。拉索在梁上锚固在竖腹板上，在塔上锚固在塔中轴线上。索塔基础采用25根φ1500mm钻孔灌注桩，钢筋混凝土承台18×18×4m厚，桥墩为钢筋混凝土空心墩。桥台采用φ1000mm钻孔灌注桩，1.5m厚钢筋混凝土承台，扶臂式桥台。4水中墩用钢板桩围堰施工，钢箱梁在工程分段预制，运到工地后在支架上焊接，索塔在梁上立支架现浇施工。由于索塔倾斜，拉索为竖琴形布置，故索塔须按节段与主梁同步进行，完成一段，张拉一段。2）桥梁建筑造型本方案主塔建筑造型非常有特色，从西安城区进入浐灞河开发区，视线由7根竖琴形拉索牵引至桥主塔，主塔就像一把宝剑斜插于大地，剑头指向浐灞河开发区的重要区位，将来国际化会议中心和五星级酒店的落成之地，指引着人们到达开发区中心。桥梁栏杆采用不锈钢管和钢化玻璃板，顶上是较粗的亚光不锈钢管，浑圆大气；主体是全透明钢化玻璃板，每块钢化玻璃板下由2根剑型不锈钢板通过钢钉固定起来。在极现代的材质中营造古典文化氛围。简洁而明快的桥梁整体造型，加上富有古典韵味的现代栏杆，一座体现古城风貌的现代化桥梁呈现在人们面前。一号桥桥头布置休憩游园，绿化广场和滨水连廊，浐河两岸休闲步道旁边布置凉亭假山和亲水钓鱼平台。人们在此或游或憩，遥望新兴的开发区,两岸美景净收眼底。6.1.2一号桥方案二1）桥梁结构方案二为三跨连续全钢外倾拱梁组合体系桥，桥梁跨径组合为100m＝12.5m+75m+12.5m，桥面宽24.5m。主桥中跨一跨过浐河，不设水中墩。主桥上部为全钢结构。主拱为全钢箱形断面，拱肋宽由跨中1.3m渐变至拱脚的2.25m，拱肋高1.2m，拱肋矢跨比1/4，外倾25度。拱肋钢板厚14-35mm。加劲梁为全钢箱梁结构，梁高2.0m，顶板厚16mm,底板厚14mm。拱梁为固结。竖向吊杆采用91φ5.0平行钢丝束。吊杆在加劲梁内的吊点内偏1.2m使吊杆平面与拱肋平面形成一小夹角。纵向水平拉杆采用153φ5.0平行钢丝束。主桥在中墩处上部拱梁固结，下部拱脚直接与中墩承台连在一起，不设支座，在边墩处加劲梁通过支座架于立柱上。由于墩梁固结拱桥强大的水平力直接作用于主桥中墩承台，因此下部结构设计时将主桥中墩与桥台的承台连成整体共同受力，从而大大提高桥梁下部基础及桩基的抗推能力。承台厚度为3m。桩基采用斜桩（其斜度为：1/10～1/7）以抵抗上部水平力。桩型取用D900㎜钢管桩。2）桥梁建筑造型整座桥梁以新颖美观的造型，令人心旷神怡、耳目一新，充分体现地区景观规划，可以成为浐灞河区域的标志性建筑物；同时注重与环境效益的有机结合，使桥梁溶入整个地区的景观设计并成为一道风景。在桥梁的造型上，笔直线条象征着刚强和力量，视觉无阻；而曲线则是富有韵律变化的线条，是柔性的线条，不但会产生愉悦感，还有更和谐的美观效应，这种美观效应，对于新城区来讲，是至关重要的。方案二钢拱肋线型优美并顺向外倾斜成异型拱；钢拱肋围绕着笔直的钢梁，将拱桥的“柔性美”与钢梁的“力量感”完美结合起来。笔直的钢梁寓意了现代化的浐灞河三角洲开发区顺利发展的道路；优美外倾的拱肋柔美如彩带围绕，曲线与直线的完美结合，更加体现桥梁建筑造型上丰富的美感。6.1.3一号桥方案三1）桥梁结构方案三为独塔单索面无背索斜拉桥，塔、墩、梁固结体系，桥梁跨径组合为100m＝73m＋27m，桥面宽25m。索塔为“A”形塔，变截面混凝土箱形结构，塔高47.3m，宽3～5.5m，厚3m，塔身向岸侧倾斜26°。塔上设置宽3m，高3m的横梁。主梁为π形截面混凝土主梁，两边实心梁高2m，梁宽2m。桥面下混凝土横梁0.5m，高1.8m，间距8m。桥面板厚28cm，两侧悬臂各宽1.75m。主梁0号节段连续通过，与塔固结。拉索为空间双索面，扇形布置，共10对，梁上索距6m，塔上索距2m，镀锌平行索，外用热挤PE套管防护，冷铸锚。拉索在梁上锚固在实心梁上。索塔基础采用35根φ1500mm钻孔灌注桩，钢筋混凝土承台18×27×4m厚。桥台采用φ1000mm钻孔灌注桩，1.5m厚钢筋混凝土承台，扶臂式桥台。水中墩用钢板桩围堰施工，混凝土主梁立支架现浇，索塔在梁上立支架现浇施工。2）桥梁建筑造型方案三由于采用了呈扇形布置的空间双索面，具有很强的导向性，无论是人行还是车行，从一号桥进入浐灞河三角洲的时候，仿佛产生一种凝聚力；倾斜的主塔在造型上也很有特色，外型就像一只飞鸟，展开双翅，意欲飞往浐灞河开发区的中心。方案三的桥梁栏杆采用纯不锈钢栏杆，线形流畅并向人行道内侧倾斜，和倾斜的主塔相呼应。6.1.4一号桥推荐方案5一号桥方案一为推荐方案。6.2二号桥方案桥梁长度：450m；桥面宽度：有效宽度22m，双向4车道。6.2.1二号桥方案一1）桥梁结构方案一跨径组合为450m＝4×37.5m＋75m＋75m＋4×37.5m。主桥为独塔双索面斜拉桥，塔、墩、梁固结体系，主桥桥长150m，跨径组合为75m＋75m，桥面宽25m。引桥为多跨预应力混凝土连续梁桥，箱形截面梁，4跨一联，每侧各长150m。引桥桥宽22.5m。主塔塔身设置在河道中央，塔高53.7m，宽4.3～5.5m，厚2.2m，钢筋混凝土塔身。塔中部设置一钢珩架横梁，梁高2.5m，宽2m。主梁为π形截面混凝土主梁，两边实心梁高1.8m，梁宽2m。桥面下混凝土横梁0.5m，高1.6m，间距6m。桥面板厚28cm，两侧悬臂各宽1.75m。主梁0号节段连续通过，与塔固结。拉索为空间双索面，扇形布置，共20对，梁上索距6m，塔上索距1.5m，镀锌平行索，外用热挤PE套管防护，冷铸锚。拉索在梁上锚固在实心梁上，在塔上锚固在塔身。索塔基础采用36根φ1500mm钻孔灌注桩，钢筋混凝土承台15×35×5.5m厚。2）桥梁建筑造型二号桥和一号桥均位于浐灞河开发区的中心区域，两座桥连通同一条道路，相距并不远，因而二号桥方案一和一号桥方案一在建筑造型设计上考虑相互呼应，协调，共同体现古城风貌。本方案最富特色的就是主塔塔身造型，从正面看是弧线形塔身，从侧面看像中国古代刀币形式，我国由战国时期渐入货币时代，其中刀币最能体现中国古代秦以前货币种类繁多的特点，也是古币中比较珍贵的一种，最初是由刀演变而来，因而在形式上与一号桥方案一的剑型独塔遥遥相望，相应成辉。引桥在侧面每跨设计了弧线形装饰柱，和主塔弧线形塔身协调一致，整体感强。方案一的桥梁栏杆采用纯不锈钢栏杆，顶上是一根较粗的不锈钢复合管；栏杆竖向支撑采用刀币形不锈钢拉丝板，和主塔造型呼应；四根横向不锈钢板条支撑简洁而有力度。方案一夜景主要突出主塔塔身,夜晚宁静的灞河之上,两处主塔配以闪亮的黄色光源,十分醒目,引桥装饰柱采用幽静的蓝色光源，相辅相成。同样明快的桥梁整体造型，融合古典文化元素，又一座体现古城风貌的现代化桥梁呈现在人们面前。二号桥桥头景观为了配合450米长的大桥，一侧设计成比较大气的滨水城市广场，建筑小品，连廊和拉摸结构供游人休闲观景。桥头另一侧设计三角形组合的游船码头，绿树成荫，情趣盎然。6.2.2二号桥方案二1）桥梁结构方案二结合两岸地形、地貌条件，综合考虑中跨、边跨的协调性及主塔基础和两岸接线情况，采用274m单跨双铰式悬索桥，主缆边跨88米，主缆矢跨比1/9，位于主塔见的主梁架设于R=14000m的竖曲线上；两边跨各采用4跨22米预应力混凝土板梁。考虑主梁的吊装和架设，吊索间距采用5米，主梁设置竖向支座，纵向在东侧岸设置固定支座，西侧岸设置活动支座。主梁两端梁底设置侧向抗风支座。桥面宽度：24m＝1.25m吊杆区+0.25m人行道栏杆+3.0m人行道+7.5m(机动车道)＋7.5m(机动车道)＋3.0m人行道+0.25m人行道栏杆＋1.25m吊杆区。温度荷载设计基准温度15℃；混凝土体系升温15℃，体系降温15℃；钢结构体系升温20℃，体系降温15℃。风荷载不详。跨径组合为4×22m多跨简支梁桥＋274m主桥＋4×22m多跨简支梁桥＝450m。主梁的选择，基本为钢梁和混凝土梁两种型式。考虑到造价因素，放弃采用钢箱梁方案，因此主要考虑混凝土箱梁方案。箱梁高度由边缘的1.43m变化到中央的1.6m.，采用单室四箱断面。底板厚度15cm，顶班厚度20cm，腹板厚度18cm。在吊杆处设置圈横梁，厚度17cm,主要考虑横向预应力的构造要求。横向预应力采用有粘结预应力和无粘结预应力两种，纵向预应力顶板采用体内索，底板采用外包HDPE护套的体外索。为了抗风需要，箱梁外加风嘴。主塔截面采用2.5×4m钢筋混凝土实心截面，混凝土标号为C50,主塔横梁按预应力构件设计，横梁断面有两种型式，分别采用2.5×3.5m箱形截面，壁厚0.5m。每个主缆由高强预制