PAGE1金牛洞景區(qū)的一座跨越200米河流的橋梁方案必選分析案例第一章橋梁基本設(shè)計(jì)工況1.1橋梁設(shè)計(jì)概述金牛洞預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋位于某市金牛洞景區(qū)的一座跨越一條寬為200米的河流，在前期通過對金牛洞景區(qū)地質(zhì)條件的勘探，按在規(guī)范規(guī)定的要求合理選擇橋型及橋跨，進(jìn)行橋梁主梁的設(shè)計(jì)，并且運(yùn)用MIDAS完成建模和CAD完成施工圖紙的繪制。1.2橋梁設(shè)計(jì)參數(shù)1.2.1要求的技術(shù)指標(biāo)(1)設(shè)計(jì)車速：100km/h。(2)橋面布置：雙向四車道+雙側(cè)人行道。(1.5m+4*3.75m+1.5m)(3)設(shè)計(jì)使用年限：100年。(4)橋跨布置：55+90+55m三跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋。(5)汽車荷載等級：公路I級。(6)平面線形：直線。(7)整體溫度：系統(tǒng)溫度（升溫：25℃；降溫：-5℃）。(8)橋面坡度：不設(shè)置縱坡。(9)施工方式：懸臂對稱逐段澆筑，先邊跨合龍，最后中跨合龍。1.2.2所需材料規(guī)格(1)主梁混凝土材料：C50，容重26kN/m3。（具體數(shù)值如表1.2-1）表1.2-1C50混凝土材料性能表強(qiáng)度等級彈性模量Mpa容重kN/m3軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度Mpa軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度Mpa軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度Mpa軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度MpaC503.45*1042622.41.8332.42.65(2)預(yù)應(yīng)力鋼束縱向設(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼束采用15.2-1860-GB預(yù)應(yīng)力鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fpk=1860Mpa，主梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼束管道用波紋管成孔。(3)支座：橋梁盆式橡膠支座。 第二章橋梁方案比選2.1橋梁設(shè)計(jì)概述根據(jù)前期地質(zhì)勘探的數(shù)據(jù)，初步擬定了三種橋型方案，通過對規(guī)范各種橋梁設(shè)計(jì)相關(guān)原則對三種方案進(jìn)行科學(xué)客觀的分析比較，綜合各方面，選出本次課題所要求的最優(yōu)方案。2.2橋梁方案擬定2.2.1地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)通過對金牛洞所在地區(qū)地質(zhì)勘探得出數(shù)據(jù)，繪制出了相關(guān)地質(zhì)圖如下：圖2.2-1地質(zhì)圖2.2.2橋型方案初步擬定根據(jù)前期的橋位地質(zhì)勘測(如圖2.2-1)，水位地質(zhì)條件以及以往的公路梁橋的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在建設(shè)前期提出了以下三種橋型：80+120m獨(dú)塔斜拉橋，55+90+55m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，4*50m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。2.3橋梁方案擬定按照下列幾種原則進(jìn)行橋梁方案的必選：(1)適用性：考慮交通量的增長，滿足車輛安全通行。橋下滿足河流泄洪及船只通行要求，保證使用年限及檢測維修要求。(2)安全性：滿足使用過程中強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性要求。(3)經(jīng)濟(jì)性：橋梁建設(shè)中的工程造價(jià)要合理，考慮養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用。(4)美觀性：考慮橋梁周圍環(huán)境和地質(zhì)條件，建成后不與周邊景觀沖突。(5)環(huán)保性：橋梁建設(shè)保證對周邊生態(tài)環(huán)境影響最小化，減少對環(huán)境的污染，并且在建設(shè)與設(shè)計(jì)過程中多運(yùn)用新技術(shù)和新材料。2.4三種橋型方案詳細(xì)介紹2.4.1獨(dú)塔斜拉橋(80+120m)(1)橋型介紹(如圖2.4-1)斜拉橋主要是由主梁、索塔和斜拉索三大部分組成。斜拉橋受力特點(diǎn)是斜拉索梁端分別錨固在主梁和索塔上，將主梁的恒載和車輛荷載傳遞到索塔，再通過索塔傳至地基。因而主梁在斜拉索的各點(diǎn)支承作用像多跨彈性支承的連續(xù)梁一樣，使彎矩值得以大大降低，不但可以使主梁尺寸大大地減小，而且由于結(jié)構(gòu)自重顯著減輕，既節(jié)省結(jié)構(gòu)材料又能大幅度地增加橋梁的跨越能力。(2)橋跨布置及施工方式：孔徑采用80+120m，采用懸臂施工法。(3)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)：橫斷面采用單箱單室。圖2.4-1獨(dú)塔斜拉橋布置(單位：cm)2.4.2預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋(55+90+55m)(1)橋型介紹(如圖2.4-2)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是大跨度梁橋主要的橋型之一，結(jié)合了連續(xù)梁橋和T型剛構(gòu)橋兩類橋的受力特點(diǎn)。在實(shí)際的工程中是最為常見的橋型之一。連續(xù)剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋的主梁結(jié)構(gòu)受力性能相似，通過墩梁固結(jié)而承重的薄壁墩，通過增加墩高，使薄壁墩底部的彎矩和主梁的軸力減小。三跨連續(xù)中，主跨可以滿足大型船只的通行，兩側(cè)邊跨滿足小型船只通航。(2)橋跨布置及施工方式：孔徑采用55+90+55m，施工方式采用平衡懸臂施工法。(3)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)：橫斷面采用單箱單室。圖2.4-2預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋布置(單位：cm)2.4.3預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋(4*50m)(1)橋型介紹(如圖2.4-3)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋是一種年代久遠(yuǎn)的橋型結(jié)構(gòu)，相對形式也比較簡單，在該橋型的運(yùn)用方面，使用最早也最廣泛。該橋型受力簡單，主要承受正彎矩，在后期的使用過程中不會產(chǎn)生附加內(nèi)力，并且橋型的受力簡單，對橋位的地基要求低。但是橋梁跨徑相比較與其他橋型要短，跨數(shù)要多，所以需要較多的下部結(jié)構(gòu)。(2)橋跨布置及施工方式：孔徑采用4*50m，施工方式采用工程預(yù)制法。(3)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)：橫斷面采用單箱單室。圖2.4-3預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋布置(單位：cm)2.5橋型方案比選通過上述經(jīng)濟(jì)性、適用性、安全性、美觀性這四個(gè)原則列出下列表格：表2.5-1C50橋型方案比選表類別獨(dú)塔斜拉橋方案預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋方案預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋方案經(jīng)濟(jì)性斜拉橋計(jì)算復(fù)雜困難，斜拉索施工繁復(fù)，且維修耗費(fèi)大量費(fèi)用相比于其他兩種橋型，施工成熟，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少成本前期工程化預(yù)制投入巨大，且需要建設(shè)預(yù)制梁場，對于小批量預(yù)制梁生產(chǎn)浪費(fèi)資源適用性采用懸臂施工法，但斜拉橋?qū)儆诟叽纬o定，需要包含許多設(shè)計(jì)變量，給建設(shè)初期帶來困難采用懸臂施工法，對于河道影響小，施工技術(shù)成熟。主跨滿足大型船只通航，邊跨滿足小型船只通航采用預(yù)制拼裝法，施工工期短，梁體質(zhì)量保證率高，但下部結(jié)構(gòu)多，對河道和周邊環(huán)境影響大安全性與連續(xù)剛構(gòu)橋同等力學(xué)條件下，跨中正彎矩相對于連續(xù)剛構(gòu)橋不利跨中彎矩值較小，但支點(diǎn)存在負(fù)彎矩，但同等力學(xué)條件下比簡支梁橋跨中正彎矩小得多同等力學(xué)條件下，簡支梁橋跨中正彎矩相對較大，受力情況更不利美觀性建橋地屬于風(fēng)景區(qū)，高聳的橋塔會與景區(qū)的風(fēng)景形成反差，不協(xié)調(diào)，不美觀與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，且橋型美觀下部結(jié)構(gòu)多，施工會有損景區(qū)的自然環(huán)境2.6最優(yōu)橋型方案確定通過表2.5-1中的四個(gè)原則的比較，本次設(shè)計(jì)選擇預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。2.7主梁尺寸擬定預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是采用變截面設(shè)計(jì)的，在橫斷面上，各個(gè)截面的尺寸不同，但都是根據(jù)主要截面和二次拋物線進(jìn)行截面變化。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，支點(diǎn)負(fù)彎矩和剪應(yīng)力較大，所以支點(diǎn)截面尺寸設(shè)置較大，梁高7.5m，腹板厚度為0.6m,底板厚度為1m,頂板厚度為0.3m。(如圖2.7-1)圖2.7-1主梁支點(diǎn)截面尺寸(單位