石棉水电站大桥设计

石棉水电站大桥设计

基本资料

1、桥面净宽：7.0m行车道+2×0.75m人行道；桥面全宽：9.0m。 2、桥面纵坡：-2.0%单向坡。 3、桥面横坡：双向2%。

4、设计荷载：公路-II级，人群3.0kN/m2。

5、地形地貌：桥址区地形起伏不大，河床呈较对称的底部平缓的槽型，左岸从上到下分别为12m的砂卵砾石层、36m的砾碎（卵）石夹粉砂土层、12m灰绿色的显晶质辉绿岩、下为灰白粗粒花岗岩；右岸从上到下分别为14m的砂卵砾石层、36m的砾碎（卵）石夹粉砂土层、7m灰绿色的显晶质辉绿岩、下为灰白粗粒花岗岩。设计洪水位955.00m，测时水位944.00m，桥下不考虑通航问题。

6、地面线：见图1.1。

图1.1 地面线

设计依据

1、《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）； 2、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；

3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）； 4、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）； 5、《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）； 6、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）；

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7、桥梁计算示例集；

8、陈忠延.土木工程专业毕业设计指南－桥梁分册.中国水利水电出版社； 9、向中富主编.桥梁工程毕业设计指导，重庆交通学院；

10、阅读相关桥型设计的科技论文不少于10篇（桥梁建设、国外桥梁、2003

－2006年全国桥梁学术会议论文集）；

11、《桥梁工程》（上、下）、《钢桥》、《桥梁施工及组织管理》。

方案比选

方案初选

A：主桥为六跨标准跨简支梁，跨径组合为6×40m。 B：主桥为三跨的钢桁架桥，跨径组合为72+96+72m。

C：主桥为170m的悬索桥，引桥为35m标准跨简支梁，跨径组合为35+170+35m。

D：主桥为三跨的预应力混泥土连续梁桥，跨径组合为66+120+66m。 E：主桥为独塔不等跨斜拉桥，跨径组合为110+140m。

F：主桥为飞燕式钢管混泥土拱桥，引桥为30m标准跨简支梁，跨径组合为30+196+30m。

比选方案

从总体初选、环境协调、技术先进性、施工可能、景观要求、技术经济等多方面考虑后，选出以下三个图式来编制桥型比较方案。 1 第一方案—独塔不等跨斜拉桥

总体布置和结构体系：此方案的桥跨布置为110m+140m，其中主跨为140m两跨不对称独塔双锁面预应力混泥土斜拉桥。桥全宽为13.0m。

主桥采用结构造型宏伟美观的花瓶型索塔、漂浮体系和双锁面扇形斜拉锁布置。下部结构采用钻孔灌注桩基础，直径为Φ2.0m，采用轻型桥台。

斜拉锁：双面的扇形拉索由30对Φ5mm镀锌钢丝束组成，用热挤PE管防

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护。拉索在左岸110m跨的梁上的标准间距为8.0m、加密区间距为4.0m，在右岸140m跨的梁上的标准间距为8.625m。拉索张拉端以2.5m间距锚于索塔竖直段上，其另一端在主梁锚固区的纵梁上。

主梁截面：梁高为2.0m，梁顶宽为13.0m。主梁在每拉索处设置一道横隔梁，主梁混泥土的强度采用C50。

索塔：索塔总高92.7m，桥面以上高为53.55m。花瓶型索塔的横向刚度大，具有足够的抗风稳定性，且造型美观。索塔基础采用9根直径Φ2.0m钻孔桩基础，桩约长30m，见图2.1。

图2.1 桥型与截面（单位：cm）

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2 第二方案—飞燕式钢管混泥土拱桥

总体布置和结构体系：此方案的桥跨布置为30m+196m+30m，全长为256m。主跨为飞燕式钢管混泥土拱桥，边跨为标准跨径30m的简支梁桥。桥的全宽为16.0m，主桥跨将拱肋与桥墩固结，不设支座，采用预应力钢绞线作为拉杆来平衡拱的拱力。拉杆独立于桥面系之外，不参与桥面系受力，桥面系为局部受力构件。全桥下部结构采用Φ1.25m的钻孔灌注桩基础，采用轻型桥台。

拱肋：该拱肋为平行拱肋。截面为四肢型，四肢格构型由上、下两根钢管（肢）组成，上肢、下肢各两根钢管均由缀板连接。钢管直径D=0.6m，截面高度H=3.0m。管内混泥土的强度采用C50。

吊杆：吊杆分别连接拱肋和桥道系，将桥道系重量和车载等作用传递到拱肋，起到传力作用。由21对Φ10mm镀锌钢丝束组成，用热挤PE管防护。吊杆间距为5.0m，其一端锚在拱肋上，另一端锚固在空心板梁下横溪梁上。

主梁截面：主梁为0.3m高的空心板梁，每4.5m设置高为1.5m的横系梁，以便吊杆锚固。主梁混泥土的强度采用C50，见图2.2。

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图2.2 桥型与截面（单位：cm）

3 第三方案—预应力混泥土连续梁桥

总体布置和结构体系：桥跨布置为66m+120m+66m，全长为256m，主桥跨为120m。两岸的边孔均为主梁连续的变截面的连续梁桥，桥全宽为9.0m。下部结构采用钻孔灌注桩基础，直径为Φ2.0m，采用轻型桥台。

主梁截面：全桥采用变截面的单箱单室截面，墩顶截面高度为6.0m，跨中截面高为2.4m。主梁混泥土的强度采用C50，箱梁采用三向预应力体系。

桥面系：全桥在纵向设有2％的纵坡，桥面从中央向外设有2％的横坡，宽度为7.0m（行车道），行车道外有宽为0.75m人行道，高为1.2m、宽为0.25m的人行道栏杆。路面铺装层为沥青混泥土铺装层9cm和C30防水混泥土调平层6cm。

施工方法：全桥采用分块悬臂现浇施工，梁段的混泥土是在结构上直接浇筑，梁段混泥土在未张拉预应力前，其自重由挂蓝和施工完成得梁段共同承担。箱梁施工时先将墩和梁临时锚固，形成施工0号块，采用挂蓝悬臂现浇施工，跨中合拢。合拢顺序为先边跨合拢后中跨合拢，最后将临时锚固约束解除，见图2.3

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图2.3 桥型与截面（单位：cm）

各方案的技术经济比较

各方案技术经济比较见表2.1。

表2.1 桥梁方案比较表 方案类别 第一方案 比较项目 独塔不等跨斜拉桥主桥跨桥型结构 （110+140m） 主桥跨布置特点 主桥跨梁高 靠近右岸布置 2.0m 花瓶型索塔，漂浮体系和双锁面扇形主桥跨结构特点 斜拉锁布置，采用轻型桥台 索塔高，主桥体量建筑特点 大，显得雄伟美观 对称、稳重 养护维修工作量 设计经验技术水平 平

第二方案 飞燕式钢管混泥土拱桥（30+196+30m） 靠两岸中央对称布置 1.8m 拱肋与桥墩固结，主梁采用空心板梁，加劲梁为劲性骨架钢筋混泥土，采用轻型桥台 整体美感强，结构布置第三方案 预应力混泥土连续梁桥 （66+120+66m） 靠两岸中央对称布置 2.4 — 6.0m 主梁采用从跨中为2.4m增至支处为6.0m变截面的单箱单室截面，采用轻型桥台 结构布置对称，富有节奏感和韵律感的整体布置 小 有较成熟经验，国际先进水平 小 经验不多，国际水大 经验不多，国际水平 企鹅号： ---------815862347

主跨和边跨均采用预制悬拼施工，全施工方法和难易程度 桥有两个工作面，预制构件的精度要求高 主桥先悬拼劲性钢管桁架，再填充钢管统杆混泥土，完成吊杆等工序施工，工序较复杂，钢结构制作要求高，工程控制也较复杂 工期 混泥土（m） 工 程 数 量 高强钢丝 （×10kg） 钢筋量 （×10kg） 333主桥和边跨均采用挂蓝悬臂现浇施工，全桥由四个工作面 较长 9318 长 8728 较短 6864 499 85 269 922 920 452 推荐桥型方案

经过以上技术、经济比较后，推选第三个方案作为推荐桥型方案，其优点如下：

1、连续梁桥线型流畅，造型简洁美观，行车舒适性较好，养护工程量小。 2、连续梁桥受力明确，支点负弯矩对跨中有减载作用，故比其他桥型承载能力大。

3、连续梁桥构造简单，桥下净空较大，与地形极为相符，并且与自然和谐统一，整体美观，视觉效果较好。

4、连续梁桥满足了这个结构的强度,刚度和稳定性的要求。 5、近几年建造连续梁桥较多，施工技术可靠。