橋梁縱斷面設(shè)計(jì)

1、HUNANUNIVERSITY題目：橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-橋梁縱斷面設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：劉世佳學(xué)生學(xué)號：20080711312專業(yè)班級：橋梁工程2班學(xué)院名稱：土木工程學(xué)院指導(dǎo)老師：張志田 副教授二零一一年十二月目錄1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)22 分孔方案22.1 方案預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋22.1.1 方案構(gòu)思22.1.2 橋面標(biāo)高確定32.1.3 接線標(biāo)高確定42.2 方案三跨連拱橋42.2.1方案構(gòu)思42.2.2橋面標(biāo)高確定42.2.3接線標(biāo)高確定52.3 方案獨(dú)塔混凝土斜拉橋62.3.1方案構(gòu)思62.3.2橋面標(biāo)高確定62.3.3接線標(biāo)高確定72.4方案雙塔斜拉橋72.4.1方案構(gòu)思72.4.2橋面標(biāo)高確定

2、82.4.3 接線標(biāo)高確定92.5 方案自錨式懸索橋92.5.1方案構(gòu)思92.5.2橋面標(biāo)高確定102.5.3接線標(biāo)高確定113 方案匯總 114 附：縱坡為采用1%時(shí)方案標(biāo)高121 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主要技術(shù)指標(biāo)如下：1設(shè)計(jì)荷載：高速公路，雙向四車道；2設(shè)計(jì)車速：100km/h；3梁式橋采用單幅橋面布置，橋面凈寬為：0.5m（防撞護(hù)欄）+3.0m（右側(cè)路肩）+23.75（行車道）+3.5m（中間帶）+23.75（行車道）+3.0m（右側(cè)路肩）+0.5m（防撞護(hù)欄）=25.5m；4橋面坡度: 縱坡2% ，橫坡2%；5通航標(biāo)準(zhǔn)：-（2）級航道（兩個(gè)通航孔），凈高10m，對于單向通航孔，凈

3、寬75m，對于雙向通航孔，凈寬150m，通航水位為60.13m。6設(shè)計(jì)洪水頻率: 按百年一遇洪水頻率,設(shè)計(jì)水位為65.44m。7設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年。2 分孔方案2.1方案預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋方案構(gòu)思本橋河床較為平坦，可以使用較大跨徑以滿足通航和泄洪要求。由于是兩個(gè)-(2)級航道，通航凈寬為75m，設(shè)一個(gè)雙向通航孔，通航凈寬為150m。部分國內(nèi)外已建梁橋邊中跨比參數(shù)見下表：從以上數(shù)據(jù)來看, 國內(nèi)邊中跨比值取值在0. 51 0. 76 之間, 主要集中在0. 59 左右, 跨度較大時(shí)比值有減小的趨勢; 國外邊中跨比取值在0. 42 0. 66之間, 主要集中在0. 55 左右, 跨度與比值之間

4、沒有明顯的線性關(guān)系，并且邊主跨跨徑之比在0.540.56時(shí)，不僅可以使中墩內(nèi)基本沒有橫在偏心彎矩，而且由于邊跨合龍段長度小，可以在邊跨懸臂端用導(dǎo)梁支撐于邊墩上，進(jìn)行邊跨合龍，從而取消落地支架，施工也十分經(jīng)濟(jì)方便。綜合考慮到橋墩布置、地質(zhì)、地形和通航富余等條件，取主跨為195m，邊跨105m。連續(xù)剛構(gòu)橋的邊主跨比為0.549，本橋全長長度為725m。引橋采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40m的簡支T型截面梁橋。綜上，橋縱斷面布置為：3×40m+105m+195m+105m+5×40m。2.1.2橋面標(biāo)高確定（1）豎曲線設(shè)計(jì)：根據(jù)公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)車速為100km/h時(shí)凸型豎曲線最小半徑一般

5、取值為10000m、極限值為6500m，本方案豎曲線半徑采用R10000m，縱坡采用2。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=400m、切線長T200m、豎曲線外距E=2m。（2）橋面標(biāo)高：本橋橋面標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標(biāo)高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。按設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面標(biāo)高，計(jì)算公式如下：式中：橋面最低高程（m）； 設(shè)計(jì)水位（m）（設(shè)計(jì)水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。65.44+0.5+3+402.5×2%-2 =74.99m(主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝)按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：+通航水位60.13+10+7.5

6、+65.5×2%-2 =76.94m(主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝)按路堤通車處計(jì)算橋面標(biāo)高：按跨線要求，河堤處橋面下緣的標(biāo)高要求為65.6m，通車凈空4.5m,因此：65.60+4.5+2+402.5×2%-2 =78.15（主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝）綜合上述標(biāo)高，本方案標(biāo)高取為78.15m。接線標(biāo)高確定根據(jù)橋面縱曲線可確定全橋始終端接線標(biāo)高：始端：H=78.15+2-322.5×2%=73.7m。終端：H=65.6+4.5+2=72.1m。2.2 方案三跨連拱橋2.2.1 方案構(gòu)思本橋橋位所在處地質(zhì)條件一般，并不適合建造存在水平推力形式的拱橋；并考慮到

7、通航要求以及橋梁接線標(biāo)高要求，不宜采用上承式拱橋，否則橋梁整體標(biāo)高以及接線標(biāo)高都將增加很多，缺乏經(jīng)濟(jì)性。故考慮下承式系桿拱橋，借鑒廣州新光大橋，采用三孔下承式鋼箱系桿拱與三角剛構(gòu)的組合體系橋型。引橋采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40m的簡支矮箱截面型梁橋。借鑒廣州新光大橋的邊主跨（177m+428m+177m），故橋縱斷面布置為：3×40m+92m+221m+92m+5×40m。橋面標(biāo)高確定（1）豎曲線設(shè)計(jì)：根據(jù)公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)車速為100km/h時(shí)凸型豎曲線最小半徑一般取值為10000m、極限值為6500m，本方案豎曲線半徑采用R10000m，縱坡采用2。豎曲線基本要素為：豎曲線長

8、度L=400m、切線長T200m、豎曲線外距E=2m。（2）橋面標(biāo)高：本橋橋面標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標(biāo)高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。按設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面標(biāo)高，計(jì)算公式如下：式中：橋面最低高程（m）； 設(shè)計(jì)水位（m）（設(shè)計(jì)水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。65.44+1+1.5+402.5×2%-2 =73.99m(主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝)按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：+通航水位60.13+10+1.5+65.5×2%-2 =70.94m(主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝)按路堤通車處計(jì)算橋面標(biāo)高：按跨線要

9、求，河堤處橋面下緣的標(biāo)高要求為65.6m，通車凈空4.5m,因此：65.60+4.5+2+402.5×2%-2 =78.15（主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝）綜合上述標(biāo)高，本方案標(biāo)高取為78.15m。接線標(biāo)高確定根據(jù)橋面縱曲線可確定全橋始終端接線標(biāo)高：始端：H=78.15+2-322.5×2%=73.7m。終端：H=65.6+4.5+2=72.1m。2.3 方案獨(dú)塔混凝土斜拉橋方案構(gòu)思據(jù)統(tǒng)計(jì)，獨(dú)塔斜拉橋大體占我國修建的斜拉橋的三分之一。在河床地形，地質(zhì)條件比較均勻一致時(shí)，獨(dú)塔斜拉橋有下列優(yōu)勢：獨(dú)塔斜拉橋比較經(jīng)濟(jì)。獨(dú)塔斜拉橋受力性能比較有利。首先在活載撓度較雙塔小，最大撓度發(fā)

10、生在拉索區(qū)內(nèi)，對受力有利；其次，獨(dú)塔斜拉橋受收縮徐變以及溫度梯度的影響較雙塔斜拉橋小。施工上也較有利?？梢詼p少基礎(chǔ)的施工時(shí)間，并且可以考慮用轉(zhuǎn)體施工。不同材料制作的主梁所對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)跨徑是不一樣的，一般認(rèn)為，跨徑在200400m時(shí)，采用混凝土主梁是最經(jīng)濟(jì)的。獨(dú)塔雙跨式斜拉橋,邊跨與主跨跨徑比多數(shù)接近于0.66，綜合考慮到橋墩布置、地質(zhì)、地形和通航富余等條件，主橋采用162m+243m獨(dú)塔混凝土斜拉橋形式.引橋采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40m的簡支T型截面梁橋。橋縱斷面布置為：3×40m+162m+243m+5×40m。橋面標(biāo)高確定（1）豎曲線設(shè)計(jì)：根據(jù)公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)車速為100k

11、m/h時(shí)凸型豎曲線最小半徑一般取值為10000m、極限值為6500m，本方案豎曲線半徑采用R10000m，縱坡采用2。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=400m、切線長T200m、豎曲線外距E=2m。（2）橋面標(biāo)高：本橋橋面標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標(biāo)高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。按設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面標(biāo)高，計(jì)算公式如下：式中：橋面最低高程（m）； 設(shè)計(jì)水位（m）（設(shè)計(jì)水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。65.44+0.5+3+443×2%-2 =75.8m(主橋橋塔出橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝)按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：+通航水

12、位60.13+10+3+187×2%-2 =74.87m(主橋橋塔出橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝)按路堤通車處計(jì)算橋面標(biāo)高：按跨線要求，河堤處橋面下緣的標(biāo)高要求為65.6m，通車凈空4.5m,因此：65.60+4.5+2+443×2%-2 =78.96（主橋橋塔出橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝）綜合上述標(biāo)高，本方案標(biāo)高取為78.96m。接線標(biāo)高確定根據(jù)橋面縱曲線可確定全橋始終端接線標(biāo)高：始端：H=78.96+2-282×2%=75.32m。終端：H=65.6+4.5+2=72.1m。2.4方案雙塔斜拉橋方案構(gòu)思雙塔斜拉式斜拉橋是一種最常見的孔跨布置形式。由于它能夠滿足大跨度要求

13、，所以在建的較大跨徑橋梁都是采用了這樣的形式。在設(shè)計(jì)中，邊主跨比對選擇是非常重要的。為了在視覺上清楚的表達(dá)主跨，邊主跨比應(yīng)該小于0.5。在受力上來看，邊主跨比與斜拉橋的整體剛度、端錨索的應(yīng)力變幅有著很大的關(guān)系。當(dāng)主跨有活載時(shí)邊跨梁端點(diǎn)的端錨索產(chǎn)生拉力，而當(dāng)邊跨有活載時(shí)端錨索又產(chǎn)生負(fù)軸力，由此引起較大應(yīng)力幅而產(chǎn)生疲勞問題。邊跨較小時(shí)，邊跨主梁的剛度較大，邊跨拉索較短，剛度也就相對較大，因而此時(shí)邊跨對索塔的錨固作用就大，主跨的剛度也就相應(yīng)增大。對于活載比重小的公路和城市橋梁，合理的邊主跨比0.40-0.45。雙塔混凝土斜拉橋方案參考案例如下：雙塔混凝土斜拉橋方案參考案例橋名跨徑（m）體系梁截面梁高

14、（m）梁寬（m）索距（m）塔高（m） 廣東崖門大橋50+115+338+115+50塔梁墩固結(jié)五室箱3.426.8673.5廣東淇澳大橋40.5+136+320+136+40.5塔梁墩固結(jié)三室箱3.3632.846.1美國Sunshine Skyway 橋73.2+164.6+365.8+164.6+73.2塔梁墩固結(jié)單室箱4.2729.97.373.9法國Elorn橋48+152+400+152+48單室箱3.4723.183綜合考慮到橋墩布置、地質(zhì)、地形和通航富余等條件，邊跨為150m，主跨為345m，邊主跨比為0.435。引橋采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40m的簡支T型截面梁橋。橋縱斷面布置為：40m

15、+150m+345m+150m +40m。橋面標(biāo)高確定（1）豎曲線設(shè)計(jì)：根據(jù)公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)車速為100km/h時(shí)凸型豎曲線最小半徑一般取值為10000m、極限值為6500m，本方案豎曲線半徑采用R10000m，縱坡采用2。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=400m、切線長T200m、豎曲線外距E=2m。（2）橋面標(biāo)高：本橋橋面標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標(biāo)高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。按設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面標(biāo)高，計(jì)算公式如下：式中：橋面最低高程（m）； 設(shè)計(jì)水位（m）（設(shè)計(jì)水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。65.44+0.5+

16、3+362.5×2%-2 =74.19m(主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝)按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：+通航水位60.13+10+3+65.5×2%-2 =72.44m（主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝)按路堤通車處計(jì)算橋面標(biāo)高：按跨線要求，河堤處橋面下緣的標(biāo)高要求為65.6m，通車凈空4.5m,因此：65.60+4.5+2+362.5×2%-2 =77.35（主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝）綜合上述標(biāo)高，本方案標(biāo)高取為77.35m。2.4.3 接線標(biāo)高確定根據(jù)橋面縱曲線可確定全橋始終端接線標(biāo)高：始端：H=77.35+2-362.5×2%=72.1m。終端：H

17、=65.6+4.5+2=72.1m。2.5 方案自錨式懸索橋方案構(gòu)思自錨式懸索橋與傳統(tǒng)懸索橋的最大區(qū)別有兩個(gè)，其一是主纜錨固于邊跨加勁梁（即錨跨），因而可以利用加勁梁的水平支承能力來平衡主纜水平分力；利用錨跨自重來平衡主纜拉力的豎向分力，可節(jié)省龐大的錨碇工程。其二，可利用主纜水平分力為加勁梁提供壓應(yīng)力，因而加勁梁可采用普通混凝土結(jié)構(gòu)，節(jié)省了預(yù)應(yīng)力費(fèi)用。自錨式懸索橋具有傳統(tǒng)懸索橋的主要審美特征，又能夠給我們一種格外的厚重、敦實(shí)、雄偉的感受。國內(nèi)外自錨式懸索橋參數(shù)：橋名跨度矢跨比加勁梁地點(diǎn)撫順萬新大橋70.0+160.0+70.01/6.0混凝土梁中國第七街橋67.5+134.8+67.51/8.

18、1鋼梁美國蘭旗松花江大橋90.0+240.0+90.01/7.0混凝土梁中國延吉局子街橋71.5+160+71.51/7.0混凝土梁中國此花大橋120+300+1201/6.0鋼梁日本永宗橋125+300+1251/5.0鋼梁韓國根據(jù)上面資料，綜合考慮到橋墩布置、地質(zhì)、地形和通航富余等條件，取邊跨為90m，主跨為225m，邊主跨比為0.4。引橋采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40m的簡支T型截面梁橋。橋縱斷面布置為：3×40m+90m+225m+90m+5×40m。橋面標(biāo)高確定（1）豎曲線設(shè)計(jì)：根據(jù)公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)車速為100km/h時(shí)凸型豎曲線最小半徑一般取值為10000m、極限值為

19、6500m，本方案豎曲線半徑采用R10000m，縱坡采用2。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=400m、切線長T200m、豎曲線外距E=2m。（2）橋面標(biāo)高：本橋橋面標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標(biāo)高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。按設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面標(biāo)高，計(jì)算公式如下：式中：橋面最低高程（m）； 設(shè)計(jì)水位（m）（設(shè)計(jì)水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。65.44+0.5+3+402.5×2%-2 =74.99m(主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝)按通航水位計(jì)算橋面標(biāo)高：+通航水位60.13+10+3+65.5×2%-2

20、=72.44m（主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝)按路堤通車處計(jì)算橋面標(biāo)高：按跨線要求，河堤處橋面下緣的標(biāo)高要求為65.6m，通車凈空4.5m,因此：65.60+4.5+2+402.5×2%-2 =78.15（主橋跨中橋面標(biāo)高，不含橋面鋪裝）綜合上述標(biāo)高，本方案標(biāo)高取為78.15m。2.5.3 接線標(biāo)高確定根據(jù)橋面縱曲線可確定全橋始終端接線標(biāo)高：始端：H=78.15+2-322.5×2%=73.7m。終端：H=65.6+4.5+2=72.1m。3 方案匯總：方案項(xiàng)目方案方案方案方案方案三跨連續(xù)剛構(gòu)橋三跨連續(xù)鋼箱拱橋獨(dú)塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋雙塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋自錨式懸索橋1分孔3×40m+105m+195m+105m+5×40m3×40m+92m+221m+92m+5×40m3×40m+162m+243m+5×40m40m+150m+345m+150m+40m3×40m+90m+225m+90m+5×40m2橋長725m725m