橋型方案比選

1、橋型方案比選（參考示例）上（設(shè)計原始資料1. 地形、地貌、氣象、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、地震烈度等自然情況（1） 氣象：天津地區(qū)氣候?qū)儆谂瘻貛啙駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，部分地區(qū)受 海洋氣候影響。四季分明，冬季寒冷干旱，春季大風(fēng)頻繁，夏季炎熱多 雨，雨量集中，秋季冷暖變化顯著。年平均氣溫12.2C,最冷月平均氣溫-4C,七月平均氣溫 26.4C。（2） 工程地質(zhì)：天津地鐵一號線經(jīng)過地區(qū)處于海河沖積平原上，地形平坦， 地勢低平，地下水位埋深較淺，沿線分布了較多的粉砂、細(xì)砂、粉土， 均為地震可液化層，局部地段具有地震液化現(xiàn)象。沿線地層簡單，第四 系地層廣泛發(fā)育，地層分布從上到下依次為人工堆積層、新近沉積層

2、、 上部陸相層、第一海相層、中上部陸相層、上部及中上部地層廣泛發(fā)育 沉積有十幾米厚的軟土。a. 人工填土層，厚度 5m， ?k=1KPa；b. 粉質(zhì)黏土，中密，厚度 15m， ?k=15 KPa；c. 粉質(zhì)黏土，密實(shí)，厚度 15m， ?k=18KPa；d. 粉質(zhì)黏土，密實(shí)，厚度 1m，?k=19KPa。第一章 方案比選一、橋型方案比選橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋、梁拱組合橋和斜拉橋。任選三種作比較，從 安全、功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。橋梁設(shè)計原則1 適用性橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通， 并應(yīng)滿足將來交通量增長的需要。 橋下 應(yīng)滿足泄洪、 安全通航或通車等要

3、求。 建成的橋梁應(yīng)保證使用年限， 并便于檢查 和維修。2舒適與安全性現(xiàn)代橋梁設(shè)計越來越強(qiáng)調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛 在橋上振動與沖擊。整個橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過 程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。3經(jīng)濟(jì)性設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性一般應(yīng)占首位。 經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合發(fā)展遠(yuǎn)景及將來的養(yǎng)護(hù)和維修等 費(fèi)用。4先進(jìn)性橋梁設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。 應(yīng)便于制造和架設(shè)， 應(yīng)盡量采用先進(jìn)工 藝技術(shù)和施工機(jī)械、設(shè)備，以利于減少勞動強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量 和施工安全。5美觀一座橋梁， 尤其是座落于城市的橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周圍的景致相 協(xié)調(diào)。合理的結(jié)構(gòu)布局

4、和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。應(yīng)根據(jù)上述原則，對橋梁作出綜合評估。梁橋梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無水平 推力的橋梁。 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋受力明確， 理論計算較簡單， 設(shè)計和施工的方 法日臻完善和成熟。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有以下主要特征： 1）混凝土材料以砂、石為主，可 就地取材，成本較低； 2）結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各 種形狀的結(jié)構(gòu)； 3）結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好，建成后維修費(fèi)用較少； 4）結(jié)構(gòu) 的整體性好，剛度較大，變性較??； 5）可采用預(yù)制方式建造，將橋梁的構(gòu)件標(biāo) 準(zhǔn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)； 6）結(jié)構(gòu)自重

5、較大，自重耗掉大部分材料的強(qiáng)度， 因而大大限制其跨越能力； 7）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可有效利用高強(qiáng)度材料，并 明顯降低自重所占全部設(shè)計荷載的比重， 既節(jié)省材料、 增大其跨越能力， 又提高 其抗裂和抗疲勞的能力； 8）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋所采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝 配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段， 通過施加縱向、 橫向預(yù)應(yīng)力， 使裝配式結(jié)構(gòu) 集成整體，進(jìn)一步擴(kuò)大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。拱橋 拱橋的靜力特點(diǎn)是， 在豎直何在作用下， 拱的兩端不僅有豎直反力， 而且還 有水平反力。 由于水平反力的作用， 拱的彎矩大大減少。 如在均布荷載 q 的作用 下，簡直梁的跨中彎矩為 qL2/8 ，全梁的彎矩圖呈拋物

6、線形，而拱軸為拋物線形的三鉸拱的任何截面彎矩均為零， 拱只受軸向壓力。設(shè)計得合理的拱軸，主要承 受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受壓 力的結(jié)構(gòu)，因而可以充分利用抗拉性能較差、 抗壓性能較好的石料，混凝土等來 建造。石拱對石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費(fèi)工，現(xiàn)在已很少采用。由墩、臺承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺和地基必須承受拱端 的強(qiáng)大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對于多跨連續(xù)拱橋，為防止 其中一跨破壞而影響全橋，還要采取特殊的措施，或設(shè)置單向推力墩以承受不平 衡的推力。由于天津地鐵一號線所建位置地質(zhì)情況是軟土地基， 故不考慮此橋型。梁

7、拱組合橋軟土地基上建造拱橋，存在橋臺抵抗水平推力的薄弱環(huán)節(jié)。為此采用大噸位 預(yù)應(yīng)力筋以承擔(dān)拱的水平推力；預(yù)應(yīng)力筋的寄體是系梁，即加勁縱梁，從而以梁 式橋?yàn)榛w，按各種梁橋的彎矩包絡(luò)圖用拱來加強(qiáng)。這樣可以使橋梁結(jié)構(gòu)輕型化， 同時能提高這類橋梁的跨越能力。這類橋梁不僅技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、造價低廉， 同時橋型美觀，反映出力與美的統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)形式與環(huán)境的和諧，增加了城市的景 觀。斜拉橋斜拉橋的特點(diǎn)是依靠固定與索塔的斜拉索支撐梁跨，梁是多跨彈性支撐梁， 梁內(nèi)彎矩與橋梁的跨度基本無關(guān)，而與拉索的間距有關(guān)。他們適用于大跨、特大 跨度橋梁，現(xiàn)在還沒有其他類型的橋梁的跨度能超過他們。斜拉橋與懸索橋不同之處是，斜拉橋

8、直接錨于主梁上，稱自錨體系，拉索承 受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受壓，因此塔、梁均為壓彎構(gòu)件。由于斜 拉橋的主梁通過拉緊的斜索與塔直接相連，增加了主梁抗彎、抗扭剛度，在動力 特性上一般遠(yuǎn)勝于懸索橋。懸索橋的主纜為承重索，它通過吊索吊住加勁梁，索 兩端錨于地面，稱地錨體系。斜拉橋具有施工方便、橋型美觀、用料省、主梁高度小、梁底直線容易滿足 通航和排洪要求、動力性能好的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展非常迅速，跨徑不斷增大。但實(shí)際跨 度不大，此橋型不予考慮。目前我國城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)一般考慮簡支梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式。簡支梁受力明確，受無縫鋼軌因溫度變化產(chǎn)生的附加力、 特殊力的影響小，設(shè)計施工 易標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化；

9、但其梁高較大，景觀稍差，行車條件也不如連續(xù)梁。連續(xù)梁 結(jié)構(gòu)與同等跨度的簡支梁相比，可以降低梁高，節(jié)省工程數(shù)量，有利于爭取橋下 凈空，并改善景觀；其結(jié)構(gòu)剛度大，具有良好的動力特性以及減震降噪作用，使 行車平穩(wěn)舒適，后期的維修養(yǎng)護(hù)工作也較少。從城市美學(xué)效果來看，連續(xù)梁造型 輕巧、平整、線路流暢，將給城市爭色不少。但連續(xù)梁對基礎(chǔ)沉降要求嚴(yán)格，特 別是由于聯(lián)長較大，橋上無縫鋼軌因溫度變化而產(chǎn)生的水平力很大， 使得梁體與 墩臺之間的受力十分復(fù)雜，加大了設(shè)計難度?？紤]到天津地鐵工程地質(zhì)條件，綜 合考慮，采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)作為高架區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)型式。方案比選比較項目第一方案第二方案第三方案主橋跨橋型預(yù)應(yīng)力混凝土連

10、續(xù)梁預(yù)應(yīng)力混凝土簡 直梁梁拱組合橋主橋跨結(jié)構(gòu)特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土連 續(xù)梁橋在垂直何 載的作用下，其 支座僅產(chǎn)生垂直 反力，而無水平 推力。結(jié)構(gòu)造型 靈活，可模型好， 可根據(jù)使用要求 澆鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)，整體性 好，剛度較大， 變性較小。受力 明確，理論計算 較簡單，設(shè)計和 施工的方法日臻 完善和成熟在垂直荷載的作 用下，其支座僅 產(chǎn)生垂直反力， 而無水平推力。 結(jié)構(gòu)造型靈活， 整體性好，剛度 較大，其跨徑較?。磺?簡直梁梁高較 大，與城市的景 觀不協(xié)調(diào)軟土地基上建造 拱橋，存在橋臺 抵抗水平推力的 薄弱環(huán)節(jié)。為此 采用大噸位預(yù)應(yīng) 力筋以承擔(dān)拱的 水平推力；預(yù)應(yīng) 力筋的寄體是系梁， 即加勁縱梁，從

11、而以梁式橋?yàn)?基體，按各種梁 橋的彎矩包絡(luò)圖 用拱來加強(qiáng)。這 樣可以使橋梁結(jié) 構(gòu)輕型化，同時 能提高這類橋梁 的跨越能力建筑造型側(cè)面上看線條明晰，與當(dāng)?shù)氐牡?形配合，顯得美 觀大方跨徑一般，線條 明晰，但比較單 調(diào)，與景觀配合 很不協(xié)調(diào)?？鐝捷^大，線條 非常美，與環(huán)境 和諧，增加了城市的景觀養(yǎng)護(hù)維修量小小較大設(shè)計技術(shù)水平經(jīng)驗(yàn)較豐富，國 內(nèi)先進(jìn)水平經(jīng)驗(yàn)豐富，國內(nèi) 先進(jìn)水平經(jīng)驗(yàn)一般，國內(nèi) 一般水平施工技術(shù)滿堂支架法：結(jié) 構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn) 換，不引起恒載 徐變二次矩，預(yù) 應(yīng)力筋可以一次 布置，集中張拉 等優(yōu)點(diǎn)。施工難 度一般預(yù)制 T 型構(gòu)件， 運(yùn)至施工地點(diǎn)， 采用混凝土現(xiàn) 澆，將 T型梁連 接，其特點(diǎn)

12、外型 簡單、制造方便， 整體性好轉(zhuǎn)體施工法：對 周圍的影響較 小,將結(jié)構(gòu)分開 建造，再最后合 攏，可加快工期， 是近十年來新興 的施工方法，施工難度較大工期較短較短較長由上表可知，根據(jù)天津地鐵一號線的情況，結(jié)合橋梁設(shè)計原則，選擇第一方 案經(jīng)濟(jì)上比第三方案好；跨徑上滿足要求，景觀與環(huán)境協(xié)調(diào)，比第二方案好；工 期上較短，對整個工程進(jìn)度來說不會受其影響； 施工難度較小，針對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情 況，采用樁基，加強(qiáng)基礎(chǔ)強(qiáng)度。所以選擇第一方案作為首選。二、梁部截面形式梁部截面形式考慮了箱形梁、組合箱梁、槽型梁、 T 型梁等可采用的梁型。連續(xù)單箱梁方案該方案結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。景觀效果好。該方案需采

13、用就地澆筑， 現(xiàn)場澆筑砼及張拉預(yù)應(yīng)力工作量大， 但可全線同步施工， 施工期 間工期不受控制 , 對橋下道路交通影響較其他方案稍大。簡直組合箱梁結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。雙箱梁預(yù)制吊裝，鋪 預(yù)制板，重量輕。但從橋下看 , 景觀效果稍差。從預(yù)制廠到工地的運(yùn)輸要求相對 較低，運(yùn)輸費(fèi)用較低。 但橋面板需現(xiàn)澆施工 ,增加現(xiàn)場作業(yè)量， 工期也相應(yīng)延長。 但美觀較差，并且徐變變形大， 對于無縫線路整體道床軌道結(jié)構(gòu)形式來說， 存在 著后期維修養(yǎng)護(hù)工作量大的缺點(diǎn)。槽型梁為下承式結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)是造型輕巧美觀，線路建筑高度最低, 且兩側(cè)的主梁可起到部分隔聲屏障的作用， 但下承式混凝土結(jié)構(gòu)受力不很合理，

14、受 拉區(qū)混凝土即車道板圬工量大，受壓區(qū)混凝土圬工量小，梁體多以受壓區(qū) （ 上翼 緣）壓潰為主要特征，不能充分發(fā)揮鋼及混凝土材料的性能。同時，由于結(jié)構(gòu)為 開口截面，結(jié)構(gòu)剛度及抗扭性較差，而且需要較大的技術(shù)儲備才能實(shí)現(xiàn)。T 型梁結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計及施工經(jīng)驗(yàn)成熟，跨越能力大，施工可采用預(yù)制吊 裝的方法，施工進(jìn)度較快。該方案建筑結(jié)構(gòu)高度最高，由于梁底部呈網(wǎng)狀 , 景觀 效果差。同時，其帽梁雖較槽型梁方案短些，但較其他梁型長，設(shè)計時其帽梁也 須設(shè)計成預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土帽梁， 另外預(yù)制和吊裝的實(shí)施過程也存在著與其他預(yù) 制梁同樣的問題。相比之下，箱型梁抗扭剛度大，整體受力和動力穩(wěn)定性能好，外觀簡潔，適 應(yīng)性強(qiáng)

15、，在直線、曲線、折返線及過渡線等區(qū)間段均可采用，且施工技術(shù)成熟， 造價適中。因此，結(jié)合工程特點(diǎn)和施工條件，選擇連續(xù)箱型梁。箱型梁截面圖如 下：三、橋墩方案比選橋墩類型有重力式實(shí)體橋墩、 空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和拼裝式橋墩。重力式實(shí)體橋墩主要依靠自身重力來平衡外力保證橋墩的穩(wěn)定， 適用于地基 良好的橋梁。重力式橋墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑， 街面尺寸及體積較大， 外形粗壯，很少應(yīng)用于城市橋梁?？招臉蚨者m用于橋長而谷深的橋梁，這樣可減少很大的圬工柱式橋墩是目前公路橋梁、 橋?qū)捿^大的城市橋梁和立交橋及中小跨度鐵路旱 橋中廣泛采用的橋墩形式。 這種橋墩既可以減輕墩身重量、 節(jié)省圬工材料， 又比 較美觀、結(jié)構(gòu)輕巧，橋