【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 480 374 方案比選 三方案各項(xiàng)指標(biāo)及評(píng)定結(jié)果如表 15 所示： 圖 18 拱肋橫斷面尺寸圖 第 1 章 橋梁設(shè)計(jì)方案比選 9 表 15 方案比選表 橋型 內(nèi)容 指標(biāo) 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝 土連續(xù)箱梁橋 鋼管混凝土拋物線拱橋 鋼管混凝土圓弧拱橋 橋跨布置 16 9+（ 48+60+48）+16 9,總長(zhǎng) 444m 16 5+（ +60 3+） +16 5,總長(zhǎng)375m 16 6+150+16 6,總長(zhǎng)342m 截面形式 單箱雙室箱梁 +空心板梁 雙啞鈴拱肋 +空心板梁 雙啞鈴拱肋 +空心板梁 優(yōu)點(diǎn) 、石為主，可就地取材，成本較低； ，可模型號(hào)，可根據(jù)使用要求澆筑成各種形狀的結(jié)構(gòu)； 、耐久性較好，建成后維修費(fèi)用較少； 構(gòu)整體性好，剛度較大，變形較小 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(jì)荷載的比重，及節(jié)省材料、增大其跨越能力，有提高其抗裂和抗疲勞的能力；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 鋼管混凝土拱橋是將鋼管內(nèi)填充混凝土，由于鋼管的徑向約束而限制受壓混凝土的膨脹，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而能顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度由于鋼管的套箍作用，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從 而顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。同時(shí)鋼管兼有縱向主筋和橫向套箍的作用，同 時(shí) 可 作 為施 工 模板，方便混凝土澆筑，施工過程中，鋼管可作為勁性承重骨架，其焊接工作簡(jiǎn)單，吊裝重量輕，從而能簡(jiǎn)化施工工藝，縮短施工工期。 鋼管混凝土拱橋是將鋼管內(nèi)填充混凝土，由于鋼管的徑向約束而限制受壓混凝土的膨脹，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而能顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度由于鋼管的套箍作用，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。同時(shí)鋼管兼有縱向主筋和橫向套箍的作用，同時(shí)可作為施工模板，方便混凝土澆筑，施工過程中，鋼管可作為勁性 承重骨架，其焊接工作簡(jiǎn)單，吊裝重量輕，從而能簡(jiǎn)化施工工藝，縮短施工工期。 拱肋相對(duì)于拋物線拱制作程序簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)自重較大，自重消耗掉大部分材料的強(qiáng)度，因而大大限制其跨越能力，并且增加了下部結(jié)材料性能要求高，施工復(fù)雜，要求施工水平較高，建成后維修費(fèi)用高，墩梁固結(jié)，在基材料性能要求高，施工復(fù)雜，要求施工水平較高，建成后維修費(fèi)用高，墩梁固結(jié)，在基礎(chǔ)發(fā)生變位時(shí)不能第 1 章 橋梁設(shè)計(jì)方案比選 10 構(gòu)的工程量。 礎(chǔ)發(fā)生變位時(shí)不能修復(fù)；鋼材用量大，抗腐蝕、耐火性能不好。整體性較差，縱向、橫向剛度低，行車穩(wěn)定性不好。 修復(fù)；鋼材用量大，抗腐蝕、耐火 性能不好。整體性較差，縱向、橫向剛度低，行車穩(wěn)定性不好。 工期 較短 較長(zhǎng) 較長(zhǎng) 經(jīng)濟(jì)型（材料用量） 見表 12 見表 13 見表 14 美觀性 一般 好 好 推薦方案 綜合以上的介紹，根據(jù)經(jīng)濟(jì)型、適用性、舒適安全性、先進(jìn)性、美觀性等指 標(biāo)，推薦方案一為最終方案。 橋梁設(shè)計(jì)前期方案比選重要性淺析 橋梁設(shè)計(jì)的方案比選是一個(gè)非常重要的課題，也是一個(gè)比較困難的問題，它對(duì)以后的初步設(shè)計(jì)乃至施工圖設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。一個(gè)好的橋梁方案不僅能節(jié)約造價(jià)、縮短工期，而且在整個(gè)設(shè)計(jì)周期中起著 “萬事開頭難 ”的功效。一旦橋梁方案確定，在初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，借助于現(xiàn)代橋梁電算，可以說是不難的。而在方案比選中，首先要把握的是四項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn)：安全、經(jīng)濟(jì)、功能與美觀。其中自然要數(shù)安全與經(jīng)濟(jì)為重，過去設(shè)計(jì)往往對(duì)橋梁功能重視不夠，現(xiàn)在由于城市交通量的發(fā)展，需要十分重視橋下凈空是否滿足城市車輛的通行、橋下車行軌跡是否滿足行車習(xí)慣。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟(jì)而定，設(shè)計(jì)的橋梁再美觀，一旦經(jīng)濟(jì)不允許，只能是 “紙上談兵 ”，到頭來還得重新設(shè)計(jì)。 安全是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提 隨著改革開放的力度加大，城市車輛的飛速發(fā)展，城市交通運(yùn) 輸十分繁忙，車速也在不斷提高，橋梁結(jié)構(gòu)不光要求結(jié)構(gòu)自身的受力安全，而且要求橋梁構(gòu)造的安全。在作樂山市大渡河龔嘴電站大橋設(shè)計(jì)中，我們?cè)O(shè)計(jì)組也進(jìn)行了許多方案比選，有河中設(shè)墩的連續(xù)箱梁，有連續(xù)剛構(gòu)，有上承式拱橋等橋梁結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)實(shí)際的地形、地質(zhì)、地物，最后綜合比較選擇了中承式拱橋，一跨 135 米跨過，保證了急流的大渡河流水?dāng)嗝婧蜆蛄航Y(jié)構(gòu)自身安全（該橋驗(yàn)算荷載為特種荷載 300，已于 1999 年 10 月通車，并進(jìn)行了動(dòng)、靜載實(shí)驗(yàn)，運(yùn)行良好）。又如在大營(yíng)坡立交橋設(shè)計(jì)中，橋墩是采用圓柱還是方柱問題上，我們?cè)O(shè)計(jì)組也進(jìn)行了結(jié)構(gòu) 分析和討論，最終一致選擇用方柱，保證橋墩的結(jié)構(gòu)剛度（因上部結(jié)構(gòu)傳下的偏心彎矩較大），方柱的四角采用了 R15cm第 1 章 橋梁設(shè)計(jì)方案比選 11 的圓角，以盡量減少橋下車輛對(duì)橋墩摩擦引起橋梁結(jié)構(gòu)的不安全和增強(qiáng)橋梁建筑的美觀。 經(jīng)濟(jì)是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的保證 一座橋梁建筑設(shè)計(jì)的再如何漂亮，若它的造價(jià)比看上去一般化的橋梁高出許多，這座漂亮的橋梁設(shè)計(jì)也是失敗的。在樂山市大渡河龔嘴電站大橋設(shè)計(jì)中，定下采用中承式拱橋后，拱圈是用鋼筋砼呢，還是鋼管砼？經(jīng)過比選，我們?cè)O(shè)計(jì)組采用了變截面鋼筋砼拱圈。因?yàn)楸緲虻靥幤h(yuǎn)大山之中的大渡河上，當(dāng)?shù)氐纳?、石料比較豐 富，可就地取材，而鋼管拱不僅昂貴，且鋼管運(yùn)距也相當(dāng)遠(yuǎn)。故在橋梁設(shè)計(jì)中，在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下，應(yīng)盡量地考慮經(jīng)濟(jì)。 功能在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也不應(yīng)忽視 城市橋梁不同于公路橋梁，在城市交通日益劇增的情況下，橋梁方案設(shè)計(jì)中，交通組織功能也要擺在重要的地位上，尤其是立交橋，不光橋上有車輛，橋下車輛也川流不息。如果不綜合考慮交通功能，下行車輛撞擊橋墩或有關(guān)橋梁部分，導(dǎo)致橋梁坍塌，這種事故在國(guó)內(nèi)外都有發(fā)生。作為橋梁設(shè)計(jì)人員必須注意這一點(diǎn)來進(jìn)行橋梁方案比選，乃至方案確定后的橋梁分跨。在貴陽市都司路高架橋跨越中華路的 大南門交叉口位置，設(shè)計(jì)者在地面設(shè)置了交通導(dǎo)流環(huán)島，一跨 20 米跨徑的橋梁正好處于環(huán)島內(nèi)。橋梁建成后，隨著城市的發(fā)展，車輛的增多，該交叉口經(jīng)常塞車，不得已取消了地面環(huán)島。由于該交叉口的橋梁跨徑較小，導(dǎo)致左轉(zhuǎn)車輛的行車軌跡不順暢，司機(jī)抱怨連天，這無疑是橋梁設(shè)計(jì)敗筆。 美觀是橋梁設(shè)計(jì)必須考慮的一部分 城市橋梁建筑不僅是交通工程中的重點(diǎn)建筑物，而且也是美化環(huán)境的點(diǎn)綴品，所以設(shè)計(jì)必須精心方案比選、精心設(shè)計(jì)、精心施工，以期求得在增加投資不多的條件下，取得橋梁美觀的效果。比如在城區(qū)建一座二、三十米跨度的立交橋， 不管用鋼還是預(yù)應(yīng)力砼，通常的做法是用一根等截面梁跨越，但由于人們的視覺有錯(cuò)覺，所以往往把這根梁看成是帶下垂撓度的彎梁，看起來很不舒服，甚至有怕它掉下來的危險(xiǎn)。我們?cè)谫F陽市中心環(huán)南線朝陽洞路 —玉廠路立交橋方案設(shè)計(jì)中，有意把梁底線作成反拱線，在橋墩支點(diǎn)處稍微增加一點(diǎn)材料，但給橋下車輛和行人一種安全美的感覺。實(shí)際上呈反拱的下弦就等于是一根弧形托梁，這是一種最簡(jiǎn)單的支承，它融合在梁體內(nèi)，變得看不出，可它能起到美化橋梁的作用。 綜合考慮以上四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行橋梁方案比選，最后的設(shè)計(jì)、施工將會(huì)變得容易，建成后的橋梁才是安全 美、經(jīng)濟(jì)美、功能美與環(huán)境、視角美。 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計(jì)計(jì)算 12 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)資料 跨度和橋面寬度 （ 1）標(biāo)準(zhǔn)跨徑 ： 16m（墩中心距）。 （ 2）計(jì)算跨徑 L： 。 （ 3）主梁全長(zhǎng)： 。 （ 4）橋面寬度（橋面凈空）：凈 +2 （防撞護(hù)欄）。采用混凝土防撞護(hù)欄，線荷載為 。 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （ 1）設(shè)計(jì)荷載：公路 I 級(jí)。 （ 2）環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)： I 類環(huán)境。 （ 3） 設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)。 主要材料 （ 1）混凝土：混凝土空心板采用 C50 混凝土，鉸縫采用 C40 混凝土；橋面鋪裝采用 C30 瀝青混凝土 9cm 厚， C40 防水混凝土 8cm， C30 混凝土墊層 。 （ 2）鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋采用高強(qiáng)度低松弛 7 絲捻制的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，公稱直徑為 ，公稱面積 140 ，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 =1860Mpa，彈性模量 Ep= MPa。 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）本空心板按部分預(yù)應(yīng)力混 凝土 A 類構(gòu)件設(shè)計(jì)。 （ 2）橋面板橫坡為 %，雙向橫坡，各板水平，靠混凝土墊層找坡。 （ 3）空心板斷面：空心板高度 ，寬度 ，各板之間留有 的縫隙。 （ 4） 橋面鋪裝：為 厚的 C30 瀝青混凝土， 厚的 C40 防水混凝土， 厚的 C30%cm混凝土墊層 11. 5cm防水混凝土8C40防水層cm瀝青混凝土9圖 21 橋梁橫斷面及構(gòu)造圖（單位： cm） 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 混凝土墊層。 （ 5）施工工藝：預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板采用先張法施工工藝。 （ 6）橋梁橫斷面與構(gòu)造及空心板截面尺寸如圖 2圖 22 所示。 設(shè)計(jì)參數(shù) （ 1 ） C50 混凝土的材料特性：3 2 .4 , 2 2 .4c k c df M P a f M P a?? MPa?， MPa? （ 2）瀝青混凝土重度按 23kN/ 計(jì)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)重度按 26kN/ 計(jì)，混凝土重度按 25kN/ 計(jì) 。 空心板截面幾何特性計(jì)算 截面面積 空心板截面面積為： 221 2 2 8 0 7 6 5 6 4 0 .5 1 0 1 0 2 [ ( 3 7 ) 1 5 / 2 1 / 2 7 7 ] 5 5 0 5A c m c m? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?.2 截面重心位置 全截面對(duì) 1/2 板高處的靜矩為 : /2 332 [ 0 . 5 7 7 ( 4 0 1 5 7 / 3 ) 1 5 3 ( 4 0 1 5 / 2 ) 0 . 5 4 1 5( 4 0 2 / 3 1 5 ) ] 5 8 3 5 . 6 6 7hS c m c m? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ??? 鉸縫的面積為： 222 ( 0. 5 7 7 15 3 0. 5 4 15 ) 19 9A c m c m? ? ? ?? ? ? ? ? ?鉸 則毛截面重心離 1/2 板高的距離為： /2 / 583 67 / 550 5 6hd S A c m? ? ? (即毛截面重心離板上緣距離為 ) 鉸縫重心與 1/2 板高處的距離為： /2 / 5 8 3 5 .6 6 7 / 1 9 9 2 9 .3 2 5hd S A c m? ? ?鉸 鉸 空心板毛截面對(duì)其重心軸的慣性矩計(jì)算 邊長(zhǎng)為 10cm 的等腰直角三角形對(duì)自身重心軸的慣性矩為： 41 cm? 。 圖 22 空心板截面細(xì)部尺寸圖（單位： cm） 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計(jì)計(jì)算 14 鉸縫對(duì)自身重心軸的慣性矩為： 42 2 2 8 3 8 .9 1 5 6 7 7 .8 2I c m? ? ? 。 空心板毛截面對(duì)其重心軸的慣性矩為： 3 2 3 22 2 24 6 4{ 1 2 2 8 0 / 1 2 1 2 2 8 0 1 .0 6 ( 7 6 5 6 / 1 2 7 6 5 6 1 .0 6 ) 4 2 7 7 . 782 5 0 [ ( 2 8 1 0 / 3 1 .0 6 ) ( 2 8 1 0 / 3 1 .0 6 ) ] 1 9 9 ( 2 9 .3 2 5 1 .0 6 ) 22 8 3 8 .9 1 } 4 .0 3 3 1 0cIc m c m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???空心板截面的抗扭剛度可簡(jiǎn)化為如圖 23 所示的箱型截面來近似計(jì)算： 根據(jù)下式，抗扭剛度： 22 123244 / ( 2 / 2 / ) [ 4 ( 12223 ) ( 80 12) ] / 2 [ ( 80 12) / 12 2( 122 23 ) / 23 ] 903TI b h h t b tcm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? 作用效應(yīng)計(jì)算 永久作用效應(yīng)計(jì)算 （ 1）空心板自重（一期結(jié)構(gòu)自重） 1G ： 41 55 05 10 26 / 14 .31 3 /G k N m k N m?? ? ? ? （ 2）橋面系自重（二期結(jié)構(gòu) 自重） 2G ：本設(shè)計(jì)采用混凝土防撞護(hù)欄，按單側(cè)。 橋面鋪裝上層為 9cm 厚 C30 瀝青混凝土，中間層為 8cm 厚 C40 防水混凝土，下層為 厚的 C30 混凝土墊層，則全橋?qū)掍佈b層每延米重力為： 0 . 1 1 5( 0 . 0 9 2 3 0 . 0 8 2 5 2 5 ) 1 5 . 2 5 8 3 . 9 9 /2 k N m? ? ? ? ? ? ? 上述自重效應(yīng)是在各空心板形成整體后再加至橋上的，由于橋梁橫向彎曲變形，各板分配到的自重效應(yīng)是不相同。為了計(jì)算方便，近似按各板平均