大連小窯灣景觀橋梁工程方案匯報資料課件

大連小窯灣景觀橋梁工程設(shè)計方案

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工程地理位置本橋本項目位于大連經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)的小窯灣國際商務(wù)區(qū)，小窯灣比鄰黃海之濱，西臨大窯灣保稅港區(qū)、東臨金石灘國家旅游度假區(qū)，獨特的地理位置、優(yōu)越的區(qū)位優(yōu)勢、優(yōu)美的自然風(fēng)光，是發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)、建設(shè)新城區(qū)的理想之地。橋梁位于商務(wù)區(qū)內(nèi)5-2號路上跨臥龍河處，全長122米。該橋建成后，不但是開發(fā)區(qū)內(nèi)主要的交通樞紐，也是城市文化的聚焦及展示城市形象的窗口。

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區(qū)域定位與目標結(jié)合小窯灣總體規(guī)劃定位，即“生態(tài)依托、智力創(chuàng)新、文化休閑”，以及周邊環(huán)境和項目特殊的區(qū)位因素，我們提出了“開拓創(chuàng)新、綠色生態(tài)、文化休閑、和諧包容”的總體設(shè)計主題，使橋梁自身在體現(xiàn)“泛國際商務(wù)區(qū)”理念與精神的同時，更暗合出了大連特有的地域文化特色，最終達到視覺美學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)的完美統(tǒng)一，使本案成為展現(xiàn)國際商務(wù)區(qū)精神乃至整個大連地區(qū)的標志性景觀構(gòu)筑物“繼往開來，開拓創(chuàng)新”，“立世界新標，展城市精神”

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設(shè)計理念解構(gòu)主義設(shè)計方案吸取解構(gòu)主義的風(fēng)格進行創(chuàng)作，將磐石“堅忍不拔”的精神與現(xiàn)代解構(gòu)主義結(jié)合，造型風(fēng)格獨特，力爭創(chuàng)造出代表大連新城城市精神的標志性景觀構(gòu)筑物。堅忍不拔，屹立不倒的精神“解構(gòu)主義”設(shè)計風(fēng)格抽象、夸張、現(xiàn)代，在一些“隨形”和流動的建筑設(shè)計方案之中流露出貼近自然的浪漫品位。設(shè)計大膽運用空間和幾何結(jié)構(gòu)。磐石擊浪

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技術(shù)標準道路設(shè)計標準：城市主干道，設(shè)計行車速度為60km/h橋梁設(shè)計荷載：公路Ⅰ級，人群荷載根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）取值橫斷面布置：雙向8車道+4m中央分隔帶+2x3m機非分隔帶+2x4m人行道抗震設(shè)防：地震基本烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度為0.15g，設(shè)計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類防洪標準：大橋設(shè)計按50年一遇洪水位設(shè)防，其高程為4.03m通航標準：無通航要求。除上述要求外,還應(yīng)符合國家各項規(guī)劃技術(shù)規(guī)范、標準的有關(guān)要求

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規(guī)劃河道

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地質(zhì)剖面地層土質(zhì)主要是細砂、中砂、卵石、含卵石粘土、強風(fēng)化頁巖、中風(fēng)化石灰?guī)r，分布較均勻。

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橋型布置圖—平面

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橋型布置圖—立面

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橋型布置圖—橫斷面

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橋型布置圖—橫斷面

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橋型布置圖—橫斷面

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結(jié)構(gòu)體系選定

根據(jù)本橋立面線型分析，塔柱前頂處轉(zhuǎn)角較小，拱頂線形平坦，因此采用拱軸系數(shù)以及拱肋跨度較小的內(nèi)側(cè)拱軸線作為主受力跡線，外側(cè)拱肋設(shè)計為主拱圈拉桿的受力模式，以改善塔柱前頂點處的受力狀態(tài)，并對結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定提供有利的支持。根據(jù)本橋拱塔組合體系的受力特點，針對塔、梁以及拱肋的連接方式擬定下列三種較為適合本橋結(jié)構(gòu)的體系進行比選。漂浮體系：主梁呈多點支承的連續(xù)梁受力模式，無明顯的負彎矩峰值；塔柱僅承受吊桿力作用，受力明確。但由于主梁無索區(qū)范圍較大（40m），邊吊桿受力安全難以保證，因此本橋不宜采用此種結(jié)構(gòu)體系。固結(jié)體系：前后塔柱分別與主梁固結(jié)，大大減小了主梁的計算跨度，提高了結(jié)構(gòu)的整體剛度。缺點是在使用荷載作用下結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的溫度內(nèi)力，難以克服，因此本橋不宜采用這種結(jié)構(gòu)體系。前固結(jié)后支承體系：這種結(jié)構(gòu)體系將主梁的受力模式調(diào)整為三跨連續(xù)梁受力模式，減小了主梁的計算跨度，同時塔柱后支點與主梁僅發(fā)生豎向支承關(guān)系，釋放了結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動約束，滿足了塔柱溫度內(nèi)力的要求，適合本橋結(jié)構(gòu)的受力要求。通過上述三種結(jié)構(gòu)體系的比較，確定本橋采用前固結(jié)后支承的結(jié)構(gòu)體系。

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主梁設(shè)計

設(shè)計原則：1.主梁的橫斷面布置應(yīng)滿足道路通行的要求（通行寬度及凈空）。2.主梁的外形應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)受力的前提下盡量與景觀效果圖接近。3.主梁材料的選擇應(yīng)保證主梁自身及塔柱受力的需求。

由于結(jié)構(gòu)采用前固結(jié)后支承的體系受力模式，塔柱跨中區(qū)段的受力主要受由吊桿傳遞的橋面重量決定，因此在主梁設(shè)計時應(yīng)盡量減輕橋面重量，同時橋面較寬，主梁橫向抗彎剛度要求較高，因此針對本橋的受力特點，初步擬定下列斷面形式進行比選。斷面形式凈空要求截面剛度（縱向）截面剛度（橫向）主梁重量（t/m）結(jié)論

●●117主梁重量較大，吊索設(shè)計困難，不宜選用。

●●38主梁重量及剛度可滿足要求，但吊索錨點置于機非分隔帶間，行車道凈空不能保證，不宜選用?！瘛?/p>

44吊索錨點置于人行道外，保證道路通行凈空，但增加主梁橫橋向計算跨度，橫梁設(shè)計困難，同時需將后塔柱移置主梁外側(cè)，景觀效果差?！瘛瘛?7拆分原四車道成三車道與單車道分置吊索錨固區(qū)兩側(cè)，滿足通行凈空要求，適當(dāng)增加橋面寬度，但減小了主梁橫向計算跨度，改善了橫梁受力，主梁外形與景觀設(shè)計相符，推薦采用。注：表中●表示滿足，

表示不滿足

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塔柱設(shè)計拱塔結(jié)合的塔柱造型是本橋結(jié)構(gòu)最大的亮點，曲線變化的塔柱軸線，造型新穎，立體感強，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中未對塔柱及拱肋線形進行優(yōu)化，通過結(jié)構(gòu)受力分析確定該線形可滿足結(jié)構(gòu)整體受力的需求。在延續(xù)原景觀設(shè)計的橋梁線形基礎(chǔ)上，對塔柱、拱肋的斷面設(shè)計及材料的選型進行比選。

塔柱、拱肋設(shè)計控制因素：1.主塔斷面尺寸應(yīng)與塔柱整體線形協(xié)調(diào)，且應(yīng)與景觀設(shè)計提供的效果圖相近；2.主塔的斷面設(shè)計應(yīng)考慮施工的難易程度，塔柱外形的放樣盡量做到簡便、可行；3.塔柱斷面的布置及材料的選定的應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)受力的要求。特別是：塔頂跨中區(qū)段直接承受吊桿作用，局部受力狀態(tài)以受彎為主，受壓為輔，而此處正是塔柱外形設(shè)計中最纖細的部分，因此截面材料的選擇應(yīng)具有較高的強度，斷面形式的布置也應(yīng)具有一定的剛度。綜合上述因素，本橋塔柱及拱肋采用能較好適應(yīng)外形變化的薄壁鋼箱斷面，標準段鋼板壁厚30mm，在塔柱前頂處及拱肋跨中區(qū)段局部頂、底板加厚至35mm，外側(cè)拱肋受力較小，鋼板壁厚降至20mm。

塔柱外形示意圖（單位：m）說明：塔柱及拱肋實際外形復(fù)雜，右圖中所用截面為簡化后實際受力截面。

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鋼混結(jié)合段設(shè)計

結(jié)合段設(shè)計是鋼-混組合結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，要求設(shè)計對各種荷載產(chǎn)生的軸力、彎矩、扭矩和剪力的傳遞順暢可靠，在荷載作用下具有一定的承載安全貯備，剛度過渡良好，耐久性好，抗疲勞性能好，力求減小應(yīng)力集中，因此本橋塔柱鋼混結(jié)合段的設(shè)計充分考慮以下控制因素：

為保證結(jié)合段兩種材料順暢銜接，結(jié)構(gòu)內(nèi)力良好過渡，鋼混結(jié)合段應(yīng)盡量布置于塔柱彎矩較小的區(qū)域，以傳遞軸力為主。

為保證鋼結(jié)構(gòu)的耐久性，鋼混結(jié)合段構(gòu)造應(yīng)避免置于水中，最低應(yīng)布置于常水位之上并留有50cm的安全凈空。

由于塔、梁固結(jié)處主梁懸臂跨度較大，固結(jié)處構(gòu)造需要具備較大的剛度和穩(wěn)定性，避免懸臂在活載作用下出現(xiàn)較大的位移。

主塔鋼混結(jié)合段的布置及塔梁固結(jié)處構(gòu)造設(shè)計應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐慕驐l件及施工特點，最大限度地方便施工，節(jié)省造價。綜合上述因素，對鋼混結(jié)合段分別布置于主梁上、中、下三個位置進行比選。

布置方式優(yōu)點缺點結(jié)論結(jié)合段置于主梁下方塔、梁固結(jié)處與塔柱鋼混結(jié)合段分離，兩構(gòu)件受力明確塔梁固結(jié)處梁底距常水位高差較?。ǔグ踩珒艨諆H3.29m），結(jié)合段局部構(gòu)造處理復(fù)雜。不宜采用結(jié)合段置于主梁中部1.避免鋼混結(jié)合段遇水的問題；2.增大塔梁固結(jié)處剛度，改善了橫梁的受力狀態(tài)；3.兩個構(gòu)件結(jié)合點合并，簡化施工步序。兩個構(gòu)件結(jié)合點合并，局部受力復(fù)雜，對施工工藝要求較高。推薦采用結(jié)合段置于主梁上方塔、梁固結(jié)處與塔柱鋼混結(jié)合段分離，兩構(gòu)件受力明確兩個構(gòu)件結(jié)合點分離，增加了施工步序及砼材料量。不宜采用

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主梁結(jié)合段構(gòu)造布置圖（單位：cm）

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吊索主梁錨固設(shè)計

蘇通大橋錨箱構(gòu)造示意錨箱構(gòu)造復(fù)雜，承載能力大；錨板構(gòu)造簡單，施工方便，但對于大噸位拉索的錨固設(shè)計較難以及錨固點橫向剛度較小。吊索主梁錨固構(gòu)造是主梁設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，錨固方式的選擇首先要確保連接可靠，能簡捷地把索力傳遞至主梁全截面；其次，對于本橋吊索需在主梁側(cè)張拉，錨固區(qū)應(yīng)留有足夠的張拉空間，并便于拉索更換和養(yǎng)護；第三是對于本橋橫梁在吊索外仍具有較寬的承載空間，因此，應(yīng)保證吊索區(qū)具備一定的橫向剛度。通常情況下，對于主梁采用鋼梁的橋梁主梁吊索錨固方式分為錨箱及錨板。杭州灣大橋錨板構(gòu)造示意本橋吊索主梁錨固選擇橫向錨固剛度較大的錨箱構(gòu)造，在滿足錨點傳力需求的同時，在錨固區(qū)設(shè)置雙層加強橫聯(lián)實現(xiàn)錨箱兩側(cè)隔板剛度過渡，并提高錨固區(qū)剛度。

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計算參數(shù)

自重：鋼材容重取78.5KN/m3,混凝土容重26KN/m3。二期恒載：橋面鋪裝：0.1×24+0.08×26＝4.48KN/m2

人行道：0.2×15＝3KN/m2人行道地袱欄桿2KN/m，拉索區(qū)分隔帶欄桿4KN/m，中央防撞墩按10KN/m。溫度：結(jié)構(gòu)整體升溫30度，整體降溫35度索、梁溫差±10度主塔日照溫差±5度鋼梁日照溫差±10度車道荷載：公路Ⅰ級車道折減系數(shù)：8車道加載，計入0.55車道折減系數(shù)汽車沖擊系數(shù)：f＝1.5，u＝0.05；偏載系數(shù)：1.1人群荷載：4KN/m2基礎(chǔ)沉降：梁端及各個拱肋下部樁基不均勻沉降5mm

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計算結(jié)果

驗算構(gòu)件驗算項目荷載工況計算結(jié)果規(guī)范限值塔柱前頂處應(yīng)力1+1標準組合拉應(yīng)力111MPa壓應(yīng)力172MPa201Mpa位移車道荷載前傾：0mm后傾：3mm—拱肋跨中處應(yīng)力1+1標準組合拉應(yīng)力132MPa壓應(yīng)力151MPa201Mpa位移車道荷載上拱：0mm下?lián)希?mm150mm主梁縱向應(yīng)力1+1標準組合拉應(yīng)力68MPa壓應(yīng)力73MPa210MPa位移車道荷載上撓：6mm下?lián)希?8mm150mm主梁橫向應(yīng)力1+1標準組合拉應(yīng)力148MPa壓應(yīng)力151MPa210MPa位移車道荷載上撓：0mm下?lián)希?7mm125mm斜拉索吊桿應(yīng)力幅1+1標準組合129MPa210Mpa說明：1+1標準組合：恒載、活載、人群荷載、系統(tǒng)升、降溫、主塔、主梁日照、索梁溫差及基礎(chǔ)沉降荷載按系數(shù)為1組合而成。拱肋前頂處及跨中位置局部采用δ＝35mm厚鋼板，容許應(yīng)力折減為201MPa。

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區(qū)域定位與目標結(jié)合小窯灣總體規(guī)劃定位，即“生態(tài)依托、智力創(chuàng)新、文化休閑”，以及周邊環(huán)境和項目特殊的區(qū)位因素，我們提出了“開拓創(chuàng)新、綠色生態(tài)、文化休閑、和諧包容”的總體設(shè)計主題，使橋梁自身在體現(xiàn)“泛國際商務(wù)區(qū)”理念與精神的同時，更暗合出了大連特有的地域文化特色，最終達到視覺美學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)的完美統(tǒng)一，使本案成為展現(xiàn)國際商務(wù)區(qū)精神乃至整個大連地區(qū)的標志性景觀構(gòu)筑物“繼往開來，開拓創(chuàng)新”，“立世界新標，展城市精神”

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設(shè)計理念解構(gòu)主義設(shè)計方案吸取解構(gòu)主義的風(fēng)格進行創(chuàng)作，將磐石“堅忍不拔”的精神與現(xiàn)代解構(gòu)主義結(jié)合，造型風(fēng)格獨特，力爭創(chuàng)造出代表大連新城城市精神的標志性景觀構(gòu)筑物。堅忍不拔，屹立不倒的精神“解構(gòu)主義”設(shè)計風(fēng)格抽象、夸張、現(xiàn)代，在一些“隨形”和流動的建筑設(shè)計方案之中流露出貼近自然的浪漫品位。設(shè)計大膽運用空間和幾何結(jié)構(gòu)。磐石擊浪

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地質(zhì)剖面地層土質(zhì)主要是細砂、中砂、卵石、含卵石粘土、強風(fēng)化頁巖、中風(fēng)化石灰?guī)r，分布較均勻。

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橋型布置圖—橫斷面

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結(jié)構(gòu)體系選定

根據(jù)本橋立面線型分析，塔柱前頂處轉(zhuǎn)角較小，拱頂線形平坦，因此采用拱軸系數(shù)以及拱肋跨度較小的內(nèi)側(cè)拱軸線作為主受力跡線，外側(cè)拱肋設(shè)計為主拱圈拉桿的受力模式，以改善塔柱前頂點處的受力狀態(tài)，并對結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定提供有利的支持。根據(jù)本橋拱塔組合體系的受力特點，針對塔、梁以及拱肋的連接方式擬定下列三種較為適合本橋結(jié)構(gòu)的體系進行比選。漂浮體系：主梁呈多點支承的連續(xù)梁受力模式，無明顯的負彎矩峰值；塔柱僅承受吊桿力作用，受力明確。但由于主梁無索區(qū)范圍較大（40m），邊吊桿受力安全難以保證，因此本橋不宜采用此種結(jié)構(gòu)體系。固結(jié)體系：前后塔柱分別與主梁固結(jié)，大大減小了主梁的計算跨度，提高了結(jié)構(gòu)的整體剛度。缺點是在使用荷載作用下結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的溫度內(nèi)力，難以克服，因此本橋不宜采用這種結(jié)構(gòu)體系。前固結(jié)后支承體系：這種結(jié)構(gòu)體系將主梁的受力模式調(diào)整為三跨連續(xù)梁受力模式，減小了主梁的計算跨度，同時塔柱后支點與主梁僅發(fā)生豎向支承關(guān)系，釋放了結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動約束，滿足了塔柱溫度內(nèi)力的要求，適合本橋結(jié)構(gòu)的受力要求。通過上述三種結(jié)構(gòu)體系的比較，確定本橋采用前固結(jié)后支承的結(jié)構(gòu)體系。

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主梁設(shè)計

設(shè)計原則：1.主梁的橫斷面布置應(yīng)滿足道路通行的要求（通行寬度及凈空）。2.主梁的外形應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)受力的前提下盡量與景觀效果圖接近。3.主梁材料的選擇應(yīng)保證主梁自身及塔柱受力的需求。

由于結(jié)構(gòu)采用前固結(jié)后支承的體系受力模式，塔柱跨中區(qū)段的受力主要受由吊桿傳遞的橋面重量決定，因此在主梁設(shè)計時應(yīng)盡量減輕橋面重量，同時橋面較寬，主梁橫向抗彎剛度要求較高，因此針對本橋的受力特點，初步擬定下列斷面形式進行比選。斷面形式凈空要求截面剛度（縱向）截面剛度（橫向）主梁重量（t/m）結(jié)論

●●117主梁重量較大，吊索設(shè)計困難，不宜選用。

●●38主梁重量及剛度可滿足要求，但吊索錨點置于機非分隔帶間，行車道凈空不能保證，不宜選用。●●

44吊索錨點置于人行道外，保證道路通行凈空，但增加主梁橫橋向計算跨度，橫梁設(shè)計困難，同時需將后塔柱移置主梁外側(cè)，景觀效果差?！瘛瘛?7拆分原四車道成三車道與單車道分置吊索錨固區(qū)兩側(cè)，滿足通行凈空要求，適當(dāng)增加橋面寬度，但減小了主梁橫向計算跨度，改善了橫梁受力，主梁外形與景觀設(shè)計相符，推薦采用。注：表中●表示滿足，

表示不滿足

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塔柱設(shè)計拱塔結(jié)合的塔柱造型是本橋結(jié)構(gòu)最大的亮點，曲線變化的塔柱軸線，造型新穎，立體感強，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中未對塔柱及拱肋線形進行優(yōu)化，通過結(jié)構(gòu)受力分析確定該線形可滿足結(jié)構(gòu)整體受力的需求。在延續(xù)原景觀設(shè)計的橋梁線形基礎(chǔ)上，對塔柱、拱肋的斷面設(shè)計及材料的選型進行比選。

塔柱、拱肋設(shè)計控制因素：1.主塔斷面尺寸應(yīng)與塔柱整體線形協(xié)調(diào)，且應(yīng)與景觀設(shè)計提供的效果圖相近；2.主塔的斷面設(shè)計應(yīng)考慮施工的難易程度，塔柱外形的放樣盡量做到簡便、可行；3.塔柱斷面的布置及材料的選定的應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)受力的要求。特別是：塔頂跨中區(qū)段直接承受吊桿作用，局部受力狀態(tài)以受彎為主，受壓為輔，而此處正是塔柱外形設(shè)計中最纖細的部分，因此截面材料的選擇應(yīng)具有較高的強度，斷面形式的布置也應(yīng)具有一定的剛度。綜合上述因素，本橋塔柱及拱肋采用能較好適應(yīng)外形變化的薄壁鋼箱斷面，標準段鋼板壁厚30mm，在塔柱前頂處及拱肋跨中區(qū)段局部頂、底板加厚至35mm，外側(cè)拱肋受力較小，鋼板壁厚降至20mm。

塔柱外形示意圖（單位：m）說明：塔柱及拱肋實際外形復(fù)雜，右圖中所用截面為簡化后實際受力截面。

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鋼混結(jié)合段設(shè)計

結(jié)合段設(shè)計是鋼-混組合結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，要求設(shè)計對各種荷載產(chǎn)生的軸力、彎矩、扭矩和剪力的傳遞順暢可靠，在荷載作用下具有一定的承載安全貯備，剛度過渡良好，耐久性好，抗疲勞性能好，力求減小應(yīng)力集中，因此本橋塔柱鋼混結(jié)合段的設(shè)計充分考慮以下控制因素：

為保證結(jié)合段兩種材料順暢銜接，結(jié)構(gòu)內(nèi)力良好過渡，鋼混結(jié)合段應(yīng)盡量布置于塔柱彎矩較小的區(qū)域，以傳遞軸力為主。

為保證鋼結(jié)構(gòu)的耐久性，鋼混結(jié)合段構(gòu)造應(yīng)避免置于水中，最低應(yīng)布置于常水位之上并留有50cm的安全凈空。

由于塔、梁固結(jié)處主梁懸臂跨度較大，固結(jié)處構(gòu)造需要具備較大的剛度和穩(wěn)定性，避免懸臂在活載作用下出現(xiàn)較大的位移。

主塔鋼混結(jié)合段的布置及塔梁固結(jié)處構(gòu)造設(shè)計應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐慕驐l件及施工特點，最大限度地方便施工，節(jié)省造價。綜合上述因素，對鋼混結(jié)合段分別布置于主梁上、中、下三個位置進行比選。

布置方式優(yōu)點缺點結(jié)論結(jié)合段置于主梁下方塔、梁固結(jié)處與塔柱鋼混結(jié)合段分離，兩構(gòu)件受力明確塔梁固結(jié)處梁底距常水位高差較?。ǔグ踩珒艨諆H3.29m），結(jié)合段局部構(gòu)造處理復(fù)雜。不宜采用結(jié)合段置于主梁中部1.避免鋼混結(jié)合段遇水的問題；2.增大塔梁固結(jié)處剛度，改善了橫梁的受力狀態(tài)；3.兩個構(gòu)件結(jié)合點合并，簡化施工步序。兩個構(gòu)件結(jié)合點合并，局部受力復(fù)雜，對施工工藝要求較高。推薦采用結(jié)合段置于主梁上方塔、梁固結(jié)處與塔柱鋼混結(jié)合段分離，兩構(gòu)件受力明確兩個構(gòu)件結(jié)合點分離，增加了施工步序及砼材料量。不宜采用

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主梁結(jié)合段構(gòu)造布置圖（單位：cm）

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吊索主