连续刚构桥梁方案比选

1.1 方案比选 1.1.1 工程概况 （一） 主要技术指标：（1）孔跨布置：见”分组题目”。

（2）公路等级：一级。

（3）荷载标准:公路I 级，人群荷载3.5kN/m 2（4）桥面宽度：桥面宽度20.5m ，即净2⨯7.5m(车行道)+1.5m(中央分隔带)+2⨯2.0m(人行道和栏杆)（5）桥面纵坡：0%（平坡）；桥轴平面线型：直线 （6）该地区气温：１月份平均6℃，７月份平均30℃。

（7）桥面铺装：铺装层为10cm 防水混凝土，磨耗层为8cm 沥青混凝土。

（二）材料规格 （１） 梁体混凝土:C50混凝土； （２） 桥面铺装及栏杆混凝土:C40级混凝土； （３） 预应力钢筋及锚具: 主梁纵向预应力钢筋可选用715.24,915.24,1215.24,1915.24j j j j φφφφ----高强度低松弛钢绞线(115.24j φ-公称断面面积为2140.00mm )，1860MPa by R =，1488MPa y R =，对应锚具分别为YM15-7,YM15-9,YM15-12,YM15-19；对应波纹管直径分别为(内径) 70,80,85,100mm φφφφ（外径比同径大7mm ）。

主梁竖向预应力钢筋采用32φ冷拉IV 级钢筋，735MPa by R =(冷拉应力)，550MPa y R =；对应锚具为M343⨯(螺距)；对应孔道直径43φ，锚垫板边长140mm a =，相邻锚板中心距离不小于15cm 。

（三）河床横断面河 床 横 断 面（四）工程地质条件大桥位于江心洲西侧及附近水域，其中0+250~0+532地面高程为 3.8~4.20米，低潮时为陆地，高潮时被水淹没；0+542，0+614位于水中，地面高程为-0.18~-3.63米，钻孔揭露表明，桥位覆盖层厚43.00~50.10米，主要为中密细、中砂层，其中0+322~0+614下部分布有厚18.60~21.15米的密实卵石土层。

下附基岩全、强分化层均很发育，厚22.75~34.10米，其中0+532，0+614具有不均匀分化现象，全、强风化花岗岩中在高程-64.00~-75.50米间分布有厚0.95~4.70米的微风化花岗岩残留体。

微风化基岩面变化很大，在-62.12~-82.03米间，基岩主要为灰白色中粗粒花岗岩、花岗斑岩，微风化基岩岩质坚硬，呈块状~大块状砌体结构，为主墩桩基良好的持力层。

基础设计时宜采用微风化基岩作为基础持力层，桩端进入微风化基岩一定深度。

岩土设计参数建议值1.1.2 设计标准和规范1) 中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)2) 中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)3) 中华人民共和国交通部行业标准《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）4) 中华人民共和国交通部行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）5) 中华人民共和国交通部行业标准《公路桥涵勘测设计规范》 (JTJ062-91)6) 中华人民共和国交通部行业标准《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）1.1.3 桥型方案初拟方案高坎特大桥位于某道路主干线K0+000—K0+835段。

该路段跨越河床，需设置桥梁，现对桥梁的形式进行方案比选。

比选原则如下：（1）安全与舒适性整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，以满足桥梁安全性的要求。

现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击，以满足桥梁舒适性的要求。

（2）适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。

桥下应满足泄洪等要求。

建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。

（3）经济性设计的经济性应占较重要的位置。

经济性除建桥费用，还应考虑未来综合发展及养护和维修等费用。

（4）美观一座桥梁，应与周围的景致相协调。

有合理的结构布局和优美的轮廓是美观的主要因素，不应把美观片面地理解为豪华装饰。

在安全、适应和经济前提下，尽可能使桥梁具有美观性。

根据该桥的桥位地质、实际地形和水文资料，综合各备选方案上部结构形式及安全性、经济性、施工条件等因素，最后比选出三种桥型方案。

拟定备选方案如下：1)主跨为139m+252m+139m三跨连续刚构桥方案；2)主跨为140m+250m+140m双塔双索面斜拉桥方案;3)主跨为370m三跨连续自锚中承式钢管混凝土系杆拱桥方案。

三个桥梁方案均可满足条件，具体方案比较下面陈述。

1.1.4 预应力混凝土连续刚构桥（140m+250m+140m）（一）桥型布置图（如图1.1）（二）桥型优势随着高速交通的迅速发展, 要求行车平顺舒适,多伸缩缝的T 型刚构也不能很好满足要求, 因此连续梁得到了迅速的发展。

悬臂施工时, 梁墩临时固结, 合拢后梁墩处改设支座, 转换体系而成连续梁。

连续梁除两端外其他无伸缩缝,有利于行车, 但需梁墩临时固结和转换体系; 同时需设大吨位盆式支座,费用高, 养护工作量大。

于是连续刚构应运而生, 近年来得到较快的发展。

其结构特点是梁体连续、梁墩固结, 既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点,又保持了T 型刚构不设支座、不需转换体系的优点, 方便施工, 且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度, 能满足特大跨径桥梁的受力要求。

连续刚构桥具有一下特点:1）其墩梁固结的特点省去了大挎连续梁的支座，无需进行巨型支座的设计、制造、养护和更换，节省昂贵的支座费用。

2）因墩梁固结．桥墩的厚度大大减小，约为梁在支点处高度的0.2～0.4倍，比T形刚构的墩厚小得多，减少桥墩与基础工程的材料用量。

3）抗震性能好，水平地层力可均摊给各个墩来承受，不需像连续梁设置制动墩承受，或采用价格较昂贵的专用抗震支座。

4）墩梁固结便于采用悬臂施工方法，省去了连续梁施工在体系转换时采用的临时固结措施。

（三）桥型劣势大跨径连续刚构桥的主要缺点是自重大。

连续刚构桥为多次超静定结构，受收缩徐变、温度变化、基础不均匀沉降等影响较大、表现形式复杂。

（四）尺寸拟定1）边、主跨跨径比边、主跨跨径比在0.54～ 0.56之间, 或再稍大一些时, 有可能在边跨悬臂端以导梁支承于边墩上, 合拢边跨, 而取消落地支架。

今后连续刚构边、主跨跨径比, 更可能趋向于这个范围。

因此本桥采用的边主跨比为0.55，选用139m+252m+139m连续刚构形式。

2）箱梁的截面形式主梁底部线性先多采用 1.5～1.8，从而缓和底板应力紧张的情况。

跨径在大于80m时，从经济方面看，应多采用箱型截面且考虑变截面形式。

在箱型截面中，叫多采用抗弯和抗扭的单箱单室。

箱型截面悬臂长度一般不大于5m，当超过3m时，应设置横向预应力筋。

本桥采用的是双幅桥对称布置，每一幅桥的截面均是单箱单室截面，顶板宽为8.5m，底板宽为5m。

3）梁高连续刚构桥箱梁根部的高跨比为1/15.7～ 1/20.6, 其中大部分为1/18 左右, 近年来已有一些桥达到甚至低于1/20。

主跨中部箱梁的高跨比为1/46.2～1/85.1, 其中大部分为1/54～ 1/60, 并有下降的.趋势。

中国最小为南澳跨海大桥的1/73.7。

梁高跨比的下降, 是上部构造趋于轻型化的表现。

在设计过程中, 体会到梁底按一般常用的2 次抛物线时, 往往在L /4～ L/8 截面底板混凝土应力紧张,因而现在已有先例采用幂次为 1.5～ 1.8 的抛物线, 已开始推广采用。

本桥采用的箱梁的高度在0号块以外由14.0m到5.0m按1.8次抛物线变化，其中桥墩顶部中心梁高14m，高跨比1/17.8，跨中中心梁高为5m，高跨比问哦1/50。

4）板厚对于顶板的厚度，部分已有40cm减小到30cm，但进一步减小的可能性不大。

对于底板，底板的最小厚度多数为30cm，梁根部最大处则可达100cm以上，但随着设计经验的丰富，以及采用高强混凝土，有减薄的趋势。

对于腹板，腹板的最小厚度一般为40cm , 个别的更小为35 cm , 有的采用50 cm 或更大些, 最大厚度为55～ 80 cm , 其中虎门大桥辅航道桥采用40～ 60 cm , 比门道大桥65～ 75 cm 要小不少。

随着技术的发展，箱梁尺寸减小，上部结构轻型化，这是连续刚构桥发展的有一个趋势。

但随着腹板的减薄，应特别重视对其预应力的控制，以免出现腹板斜裂缝。

本桥顶板厚度为恒定值28cm，底板厚度从跨中到支点由32cm至130cm按两次抛物线变化，腹板厚度是在某段梁段中由跨中向支点方向由65cm到75cm线性变化。

此外，在墩顶0号块双薄壁对应位置设置4个0.5m与墩壁等厚的横隔板，其余横隔板厚度为1.5m。

5）下部结构主桥桥墩采用双肢薄壁空心墩，，桥墩单壁厚3m，宽5.0m，墩壁中心距9m，单壁厚为50cm，设置三个横隔板，包括墩顶1m厚横隔板、墩顶以下20m处0.5m 厚横隔板，墩底1m厚横隔板。

承台尺寸：8.50m（横）×13.0m（纵），厚度为4.0m，基础为9根φ200cm钻孔灌注桩，纵桥向对应薄壁墩中心线布置。

墩和基础均采用C30混凝土桥台为U型桥台，采用刚性扩大基础。

（四）主要施工方案1）基础施工首先用钢管桩架设施工平台，插打钢护筒，然后进行钻孔至设计标高，清孔、下钢筋笼，灌注水下硂成桩。

钻孔桩中预留压浆管（兼声测管用），成桩后进行压浆，使桩低硂密实以消除桩底沉渣带来的不利影响，确保桩基的承载力。

采用钢套箱或双壁钢围堰浇筑承台混凝土。

2）墩身施工采用滑模施工分段浇注墩身。

3）混凝土梁端双悬臂施工在托架上浇注0号梁段，张拉0号块预应力，桥塔两侧主梁同时采取后致电挂篮对称悬臂浇注，达到设计强度张拉预应力。

4）合龙段施工中跨，边跨合龙段长度均为2m，按照先合龙边跨后合龙中跨顺序对称合龙，边跨合龙采用导梁施工，中跨采用悬臂现浇的挂篮进行合龙。

5）桥面系和其他施工桥面系施工关键是桥面沥青硂施工工艺，要严格按照沥青硂施工规程执行，以保证沥青硂施工质量和寿命。

同时安装伸缩缝、防撞栏、照明等设施。

1.1.5 双塔双索面斜拉桥（140m+250m+140m）（一）桥型布置图（二）桥型优势主桥采用双塔双索面斜拉桥，双索面为伞形式，塔梁固结体系。

主塔刚度较大，不设辅助墩。

主梁采用预应力混凝土结构，主塔在上塔柱有环向预应力，基础为钢筋混凝土结构。

该桥型雄伟、壮观，景观效果好。

相比与其他大跨径桥梁，主梁相当于跨径为索距的弹性支撑梁，弯矩小。

梁体尺寸较小，桥梁的跨越能力较大；受桥下净空和桥面标高的限制小；抗风稳定性比悬索桥好；便于悬臂施工等等。

比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。