设计说明书
一、任务叙述
依据设计资料,按照桥梁纵横断面设计的要求,拟定3个桥型方案,分析每个桥型方案的特点,进行技术经济比选,并确定最终的推荐方案。
二、方案描述
1、方案一:变截面连续刚构桥(图01)
(1)跨径布置:桥梁全长为760.0m,其中主桥为三跨一联的预应力变截面混凝土连续刚构桥(130m+240m+130m),两边引桥均采用等截面混凝土连续T梁(20m*13=360m)。
依据:因其通航等级为Ⅲ级,通航净空为净宽50.9m,净高10.0m,故选定主跨跨径为240.0m,边跨跨径为主跨的0.54倍即130.0m,引桥部分按最经济原则进行分孔,采用20.0m 的标准跨径。
(2)上部结构:横截面布置采用矩形单箱单室的变高度箱形截面,箱梁顶宽19.5m(包括2*0.5m防撞栏),底板宽11.2m,支点处梁高13.3m,跨中处梁高4.4m,梁底立面及箱梁底板厚度均按二次抛物线变化,而引桥为高度为1.5m的连续T梁。
中跨箱梁在支点、L/4、跨中各设一道横隔板以抗变形。
在中间跨处不设置桥面纵坡,左边跨至引桥展线设置3.5%的纵坡,右边跨至引桥展线设置0.84%的纵坡。
依据:因支点截面的梁高约为中间跨跨长的1/16~1/18,故选定支点处梁高为240/18=13.3m,跨中梁高约为支点梁高的1/1.5~1/3,故选定跨中处梁高为13.3/3=4.4m。
因跨中桥面标高为171.9m,左岸线标高为158.6m,高程差为13.3m,故在跨中至引桥展线的纵坡为3.5%,右岸线标高为164.2m,高程差为7.7m,故在跨中至引桥展线的纵坡为0.84%。
(3)下部结构:桥位处主要地层有粘土、砂砾、强风化层、中风化层、微风化层。
基岩埋置较深,因此全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩。
桥墩均为实柱式墩,其中9、10号主墩直径为4.0m,桩径为2.0m,1~9号墩和11~17号副墩直径为1.5m,桩径为1.1m,承台均为低桩承台,桩基达到微风化岩层。
(4)施工工艺:主桥在9、10号墩上安装支座及托架,浇筑墩梁临时固结,浇筑0、1号梁段,安装挂篮,分段对称浇筑其余梁段。
搭设临时支架,现浇完成边跨梁段,之后移动挂篮,依次浇筑边跨合龙段混凝土和跨中合龙段混凝土。
引桥各联均采用顶推法形成,然后进行桥面、栏杆系等附属设施的安装。
(5)造价估算:
上部结构:单位造价为7000元/平方米,桥面面积为500*19.5=9750平方米,引桥单位造价5000元/平米,桥面面积为260*19.5=5070 平方米。
故上部结构造价为7000*9750+5000*5070=9360万元
柱式墩:单位造价为1366元/立方米,主墩总长度为70.0m,副墩总长度为300m 故墩造价为1366*(70*(3.14/4*4.0^2)+300*(3.14/4*1.1^2))=120万元
承台:单位造价为767元/立方米,主承台高3m,副承台高1.5m
故承台造价为767*(2*3.0*(3.14/4*7.0^2)+13*1.5*(3.14/4*2.0^2))=23万元
灌注桩:单位造价为2006元/立方米,主墩总桩长为152m,副墩总桩长为800m 故桩造价为2006*(152*(3.14/4*2^2)+800*(3.14/4*1.5^2))=250万元
所以总造价约为为9360+120+23+250=9753万元
(6)效果图
2、方案二:矮塔斜拉桥(图02)
(1)跨径布置:采用半漂浮体系,主桥为20*8+120+240+120+20*5=760m
的双塔双索面钢筋混凝土箱梁斜拉桥
(2)上部构造:主梁为单箱单室截面,梁高3.8m,顶板宽19.5m,底板宽16.5m,顶、底板厚25cm,腹板厚30cm,每3000mm设一道横隔板,梁上锁距为12m。
中跨至左引桥展线设置2%的纵坡,中跨至右引桥展线设置0.67%的纵坡。
索塔采用H形塔,塔高为40m,塔的横向通过两道横梁将两塔肢连为一体。
(3)下部结构:主塔基础为由承台、钻孔灌注桩、封底混凝土及钢围堰组成并共同受力的大型深水复合基础,两主塔基础桩长分别为30.7m和40.7m,桩径为2m承台厚度为3m。
2~8号墩和11~16号墩直径为1.5m,桩径为1.1m,均为低桩承台,桩基达到微风化岩层。
(4)施工工艺:在完成基础施工后采用爬升模板法浇筑索塔,然后用悬臂拼装法修建主梁,利用塔上塔吊安装好0号及1号块并安装好1号块的斜拉索,然后在其上架设主梁悬臂吊机,利用悬臂吊机安装两侧的2号块钢主梁,并挂相应的两侧斜拉索,重复上一循环直至全桥合龙,之后进行拉索张拉和索力量测。
(5)造价估算:
上部结构:斜拉桥单位造价为15000元/平方米,桥面面积为480*19.5=9360平方米,引桥单位造价5000元/平米,桥面面积为280*19.5=5460平方米。
故上部结构造价
为15000*9360+5000*5460=16770万元
桥墩:柱式墩单位造价为1366元/立方米,主墩总长度为70m,副墩总长度为175m 故桥墩造价为1366*(70*(3.14/4*4^2)+175*(3.14/4*1.5^2) )=162万元承台:单位造价为767元/立方米,主承台高3m,副承台高1.5m
故承台造价为767*(2*3.0*(3.14/4*4.6^2)+14*1.5*(3.14/4*2.0^2))=13万元灌注桩:单位造价为2006元/立方米,主墩总桩长为260m,副墩总桩长为800m 故桩造价为2006*(260*(3.14/4*2^2)+800*(3.14/4*1.1^2))=316万元
所以总造价约为为16770+162+13+316=17261万元
(6)效果图
3、方案三:钢筋混凝土箱梁斜拉桥(图03)
(1)跨径布置:采用半漂浮体系,主桥为190+400+170=760m的双塔双索面钢筋混凝土箱梁斜拉桥
(2)上部构造:主梁为单箱单室截面,梁高3.6m,顶板宽19.5m,底板宽16.5m,顶、底板厚25cm,腹板厚30cm,每3000mm设一道横隔板,梁上锁距为12m。
中跨至左引桥展线设置2%的纵坡,中跨至右引桥展线设置0.53%的纵坡。
索塔采用H形塔,塔高为100m,塔的横向通过三道横梁将两塔肢连为一体。
(3)下部结构:主塔基础为由承台、钻孔灌注桩、封底混凝土及钢围堰组成并共同受力的大型深水复合基础,两主塔基础桩长分别为40m和37m,桩径为2m承台厚度为3m。
1号墩和4号墩直径为1.5m,桩径为1.1m,均为低桩承台,桩基达到微风化岩层。
(4)施工工艺:在完成基础施工后采用爬升模板法浇筑索塔,然后用悬臂拼装法修建主梁,利用塔上塔吊安装好0号及1号块并安装好1号块的斜拉索,然后在其上架设主梁悬臂吊机,利用悬臂吊机安装两侧的2号块钢主梁,并挂相应的两侧斜拉索,重复上一循环直至全桥合龙,之后进行拉索张拉和索力量测。
(5)造价估算:
上部结构:斜拉桥单位造价为15000元/平方米,桥面面积为760*19.5=14820平方米故拱桥部分造价为15000*14620=21930万元
桥墩:柱式墩单位造价为1366元/立方米,主墩总长度为70m,副墩总长度为14m 故桥墩造价为1366*(70*(3.14/4*4^2)+14*(3.14/4*1.5^2) )=124万元
承台:单位造价为767元/立方米,主承台高3m,副承台高1.5m
故承台造价为767*(2*3.0*(3.14/4*4.6^2)+2*1.5*(3.14/4*2.0^2))=8.7万元灌注桩:单位造价为2006元/立方米,主墩总桩长为320m,副墩总桩长为180m 故桩造价为2006*(320*(3.14/4*2^2)+180*(3.14/4*1.1^2))=235万元
所以总造价约为为21930+124+8.7+235=22298万元
(6) 效果图
三、方案比选
结论:通过仔细比较,斜拉桥虽然桥型美观,但适用于较大跨度,小跨度采用斜拉桥不经济;矮塔斜拉桥的施工方法与连续梁桥基本相同,可采用悬浇法施工。
施工中不必进行斜拉索二次索力调整。
由于矮塔斜拉桥桥塔较矮,桥塔施工也没有斜拉桥桥塔施工复杂。
但在该地形条件下造价较高。
预应力混凝土刚构梁桥结构受力性能较好,抗扭刚度大,且施工方便,养护工程量小,造价相对而言较低。
所以本设计最终确定选择预应力混凝土连续刚构桥方案。