桥梁方案比选

桥梁方案比选

1．比选原则

本设计桥梁的形式可考虑简支梁桥、拱桥、钢桥三种形式;从实用、安全、经济、美观、环保以及占地与工期多方面比选;比选原则：

1实用性;桥梁必须实用,要有足够的承载力;能保证行车的畅通、舒适和安全;既满足当前的需要,又要考虑今后的发展;要能满足交通运输本身的需要,也要考虑到支援农业等等;

2安全性;桥梁的设计要能满足施工及运营阶段的受力需要,能够保证其耐久性和稳定性以及在特定地区的抗震需求;

3经济性;在社会主义市场经济体制的今天,经济性是不得不考虑的重要因素;在能够满足桥两个方面需求的情况下要尽量考虑是否经济,是否以最少的投入获得最好的效果;

4美观性;在桥梁设计中应尽量考虑桥梁的美观性;桥梁的外形要优美,要与周围环境相适应,合理的轮廓是美观的主要因素;

5环保性;随着经济的发展,生活水平的不断提高,人们对环境保护提出了更高的要求,在建筑领域,一个工程的建设不能以牺牲环境作代价,在保证顺利工的前提下要尽量避免对环境的破坏以实现经济的可持续发展;应根据上述原则,对桥梁作出综合评估;

2．方案

方案一：预应力钢筋混凝土简支箱梁桥,跨径组成为5×32m,全桥长160m;上部结构为单箱单室变截面箱形梁,其主要特点为受力明确、没有多余约束,支座位

移对结构内力没有影响、支座反力仅有竖向力,没有水平力；结构在均布荷载作用下跨中弯矩最大,挠度曲线为抛物线形式,支座处剪力最大,弯矩为0;构造简单、易于标准化设计,

易于标准化工厂制造和工地预制,易于架设施工、维修和更换;

图1 简支箱梁桥方案图单位：cm

方案二：中承式拱桥方案,跨径组成30.5+99+30.5m,全桥长160m不等跨钢管混凝土中承式拱桥;拱肋轴线采用悬链线性,拱肋外形为等截面结构,中承式自锚结构,钢管拱肋;由于桥面位置在拱的中部穿过,可以随引桥两端接线所需的高度上下调整,所以适应性强;钢管混凝土结构中钢管对混凝土的套箍作用使钢管内混凝土处于三向受力状态,提高了混凝土的抗压强度和变形能力;采用塔架斜拉锁法施工;

拱桥的静力特点是,在竖直何在作用下,拱的两端不仅有竖直反力,而且还有水平反力;由于水平反力的作用,拱的弯矩大大减少;如在均布荷载q 的作用下,设计得合理的拱轴,主要承受压力,弯矩、剪力均较小,故拱的跨越能力比梁大得多;由于拱是主要承受压力的结构,因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料,混凝土等来建造;

图2 拱桥方案图示单位：cm

方案三：采用铁路连续钢箱梁桥,跨径组合为52+56+52m,全长160m;结构形式

为上承式;装配式铁路钢桥采用了模块化设计,就像搭积木一样,可以用其单元模块——桁架单元拼接成龙门吊、架桥机、支架等工程设施;装配式铁路钢桥构件简单、架设方便、标准化程度高、互换性强、结构形式多样、承载能力大、适应性好;

图3 钢桥方案图示单位：cm

3．方案比选及结果

表1 方案比选

桥型方案 使用性能 第一方案：预应力混凝土简支箱梁桥 建筑高度较低,易保养和维护,抗震能力强,受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适,桥下视觉效果好; 会发生体系转换,受力复杂 第二方案：中承式拱桥 第三方案：铁路连续钢箱梁桥 建筑高度较低,易保养行车平顺舒；抗震能力强;建筑高度和维护；抗震能力差; 较高,易开裂,难以维护 受力性能 受力复杂,是一种充分发挥圬工及钢筋混凝土材料抗压性能的合理桥型; 施工工艺复杂,适用于城市桥梁,费用较高,维修费用低 外形美观 受力明确 经济性 等截面形式,可大量节省模板,加快建桥进度,简易经济; 构造简单,线形简洁钢材用量大,强度高,跨越能力强,重量轻,维护费用高,有些情况不经济 构造简单,线形简洁 美观性

美观 施工方面 本桥采用悬臂浇筑法,结构整体性较好,施工变形易控制可利用计算机程序逐段控制底模标高;悬浇起重能力要求不高,仅起吊钢筋骨架及混凝土; 本桥采用有支架施工,但这种方法需要耗费大量的建筑材料和劳动力,并且工期较长,因而大大影响了拱桥的推广使用; 上下部结构同时施工,架设方便,工期短; 适用性 适用于对桥因地基要求高,要求地不耐腐蚀,维护费用高;抗风,抗震能下视觉有要求的质情况好；适用于城适力强;适用于跨度大的桥梁; 工程,适用于各种市桥梁;跨越能差; 地质情况；跨越能力较大;可以不受桥下地形条件限制或通航限制,用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程;

当前,我国桥梁设计必须遵循“实用、经济、安全和美观”的基本原则;只有满足实用这一基本条件后,才能谈得上对桥梁结构的其他要求,既做到总造价经济,又保证工程质量和使用安全可靠;在实用、经济和安全的前提下,尽可能使得桥梁具有优美的外形,并与周围的环境相协调;

方案一和方案二相比：简支箱梁结构可以降低梁高,节省工程数量,有利于争取桥下净空,并改善景观；其结构刚度大,具有良好的动力特性以及减震降噪作用,使行车平稳舒适,后期的维修养护工作也较少;从城市美学效果来看,连续梁造型轻巧、平整、线路流畅,将给城市争色不少;但连续梁对基础沉降要求严格,特别是由于联长较大,梁体与墩台之间的受力十分复杂,加大了设计难度;拱桥的静力特点是,在竖直何在作用下,拱的两端不仅有竖直反力,而且还有水平反力;由于水平反力的作用,拱的弯矩大大减少;如在均布荷载q 的作用下,简直梁的跨中弯矩为ql2/8,全梁的弯矩图呈抛物线形,而设计得合理的拱轴,主要承受压力,弯矩、剪力均较小,故拱的跨越能力比梁大得多;由于拱是主要承受压力的结构,因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料,混凝土等来建造;石拱对石

料的要求较高,石料加工、开采与砌筑费工,现在已很少采用;由墩、台承受水平推力的推力拱桥,要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力,因而修建推力拱桥要求有良好的地基;对于多跨连续拱桥,为防止其中一跨破坏而影响全桥,还要采取特殊的措施,或设置单向推力墩以承受不平衡的推力;但是其造价较高,不经济,且对地基的要求很高,且施工工艺复杂;故方案一优于方案二;

方案一和方案三相比,钢桥施工便捷快速,结构受力明确,桥梁自重较轻,但是钢材用量很大,造价较高,并且后期维护费用很高,而且经常用于大跨度桥梁较为经济,故方案一优于方案三;

综上所述,选定方案一为设计方案;