同济大学桥梁概念设计
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作为一个土木学子,我们的目标是成为一名优秀的土木工程师,因此我们想通过参加这样的一次结构设计大赛,提前感受下“工程师”的滋味。
我们设计并制作了这座模型桥。
这座桥,我们采用了悬索与斜拉结合的方式固定,使桥身更具有力度感。
桥梁设计的基本要求有安全可靠,适用耐久,经济合理,美观。
桥梁设计的基本原则桥梁是铁路、公路或城市道路的重要组成部分,特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。
因此,公路桥梁应根据所在公路的作用、性质和将来发展的需要,除应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外,还应按照美观和有利环保的原则进行设计,并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。
1.安全可靠所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备。
防撞栏杆应具有足够的高度和强度,人与车流之间应设防护栏,防止车辆撞人人行道或撞坏栏杆而落到桥下。
对于交通繁忙的桥梁,应设计好照明设施,并有明确的交通标志,两端引桥坡度不宜太陡,以避免发生车辆碰撞等引起的车祸。
对于河床易变迁的河道,应设计好导流设施,防止桥梁基础底部被过度冲刷;对于通行大吨位船舶的河道,除按规定加大桥孔跨径外,必要时设置防撞构筑物等。
对修建在地震区的桥梁,应按抗震要求采取防震措施;对于大跨柔性桥梁,尚应考虑风振效应。
2.适用耐久桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量。
桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝。
桥跨结构的下方要有利于泄洪、通航或车辆和行人的通行。
桥梁的两端要便于车辆的进入和疏散,而不致产生交通堵塞现象等。
考虑综合利用,方便各种管线的搭载。
3.经济合理桥梁设计应遵循因地制宜,就地取材和方便施工的原则。
经济的桥型应该是造价和养护费用综合最省的桥型。
设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少,维修时尽可能不中断交通,或使中断交通的时间最短。
所选择的桥位应是地质、水文条件好,并使桥梁长度较短。
桥梁应考虑建在能缩短河道两岸运距的位置,以促进该地区的经济发展,产生最大的效益。
国外桥梁设计理念和典型示例介绍---全寿命经济分析、造型设计和组合结构桥梁陈艾荣同济大学桥梁工程系摘要:通过对日本多多罗斜拉桥和丹麦的大海带悬索桥等几座桥梁的造型特点的研究,介绍了使用造型单元设计法、整体造型设计法、拓扑分析等方法如何进行桥梁美的创造;通过对国外几座桥梁所进行的全寿命经济分析,阐述了在桥梁设计和规划阶段进行全寿命经济分析的必要性;通过对一座典型组合结构桥梁的介绍,说明组合结构桥梁的发展和应用。
一、概述桥梁作为公共建筑物,是人类根据生活和生产发展的需要,利用所掌握的物质技术手段,在科学规律和美学法则支配下,通过精心设计而创造出的人工构造物,是人文科学与工程技术相结合的产物。
桥梁以其实用性、巨大性、固定性、永久性和艺术性极大的影响并改变了人类的生活环境。
桥梁的美如何进行创造也是人们关心的问题。
和其他构造物有所不同,作为一种结构艺术,实际上桥梁的美是可以通过技术的方式来达到的。
目前我国在桥梁建设管理的一些惯例和办法在一定程度上加剧了桥梁工程的病害问题。
其中只注重建设初期的成本,而忽视桥梁从规划、建设到运营、破坏整个寿命周期的总体成本。
各国桥梁使用实践证明,如果片面追求较低的建造费用而忽视了对结构耐久性的改善,不仅影响运输交通的安全、减少结构使用寿命,同时投入的养护维修费用十分可观,甚至远远超过建造中节省的费用。
全寿命经济分析法的基本思想是,在设计施工阶段,不论是事先采取防护措施还是以后“坏了再修”,都要做出经济预算和比较,设计者和承建者要对工程的“全寿命”负责到底,目前,美国已强制实施基建工程管理中的“全寿命经济分析法”(简称LCCA,即Life Cycle Cost Analyze)。
组合结构桥梁今年来得到了飞速的发展。
法国工程界提出的波折腹板组合箱梁桥,是利用波折钢板抗剪强度大、纵向刚度小的特点,将其设置在腹板,达到减轻结构自重、减少腹板承担预应力的目的。
同时从抗弯、抗压的角度来看,使用波折腹板后,顶底板单独受力,减少了干燥收束、徐变、温差的影响,实现了主动控制设计。
附件1同济大学毕业设计(论文)任务书课题名称东田至吉口二级公路施工图设计学院土木建筑工程学院专业土木工程(交通土建工程方向)班级级学号姓名指导教师(签名)年月日教研室主任(签名)年月日一、毕业设计(论文)的内容和要求内容:东田—吉口二级公路施工图设计。
要求:通过毕业设计,系统地运用相关学科的理论知识与技能解决实际问题,培养良好的独立工作能力和创新精神。
在设计过程中,掌握公路的选线方法、平纵横组合、路面结构组合设计、桥涵及挡土墙等结构物的设计、工程量计算方法、土石方调配方法及概预算等内容,有能力的同学,还应进行逐桩坐标计算程序及全站仪放样程序的设计。
二、设计的技术要求与数据(或论文主要内容)1、平面设计资料地形图比例:1:2000图纸编号:PM05设计起点坐标:(X=,Y=)设计起点标高:设计终点坐标:(X=,Y=)设计终点标高:165.00m设计道路等级:山岭重丘或平原微丘二级(根据公路经过地形确定)2、路面设计资料自然区划:Ⅳ7(广西南宁)交通量:设计使用初期交通量为4000辆/日(中型货车)(双向双车道合计)交通量增长率为:6%。
车辆类型:前轴为单轴—单轮,前轴重:49kN后轴为单轴—双轮,后轴重:轮胎内压均为:公路沿线附近可采用的建筑材料:水泥、沥青、碎石、砂砾、石灰及粉煤灰等。
路面设计类型:混凝土路面及沥青路面(通过技术、经济比较后进行选择)公路沿线土质为粘性土,地下水位距地面为。
沿线鱼塘深度:1米。
沿线河流及水沟深度:m。
3、挡土墙及涵洞设计资料挡土墙及涵洞的地基为中密砾石土,承载力标准值σ0=400KPa,基底摩擦系数f=。
砾石土内摩擦角φ=40°,粘结力C=12kPa,砾石土重度γ=22kN/m3。
墙身重度γ=m3,容许拉应力为70kPa,容许剪应力为150kPa。
4、专题编制程序计算逐桩坐标及全站仪放样程序。
(可采用FORTRAN、MATLAB、BASIC,JA V A等各种编制软件)三、设计(论文)工作起始日期自2010 年3月17日起,至2010 年 5 月30日止。
桥梁概念设计知识点桥梁概念设计是指在进行具体桥梁设计之前,对桥梁的总体设计进行初步论证和选择的过程。
这一阶段对于保证桥梁设计的可行性和经济性具有重要意义。
本文将从概念设计的意义、流程和方法等方面进行论述。
1. 概念设计的意义概念设计是桥梁设计的起点,它决定了后续设计的方向和侧重点。
正确的概念设计可以在节约时间和资源的同时确保桥梁的质量和安全。
概念设计需要考虑多个因素,如桥梁功能、工程环境、经济性和可行性等,这些因素决定了桥梁的整体特点和结构形式。
2. 概念设计的流程概念设计的流程可以分为以下几个步骤:(1)需求分析:明确桥梁设计的目标和需求,包括通行能力、结构形式、地理环境等因素。
(2)概念形成:根据需求分析,产生不同的概念设计方案。
这些方案可以是多样的,包括不同的形状、结构和材料等。
(3)初步筛选:对概念方案进行初步筛选,评估其可行性、经济性和安全性等方面的指标。
剔除不符合要求的方案,留下较为合理的备选方案。
(4)详细评估:对备选方案进行详细评估,包括桥梁的结构、施工工艺、材料选型等方面的考虑。
通过计算、仿真和实验等手段,对备选方案进行验证和优化。
(5)最终确定:在详细评估的基础上,选择最终的概念设计方案,并编制相关的设计报告和图纸。
3. 概念设计的方法概念设计可以采用多种方法,下面介绍几种常用的方法:(1)类比法:通过对已有桥梁的形式和结构进行类比,寻找适合的概念设计方案。
这种方法可以借鉴已有的成熟经验,减少设计的风险和成本。
(2)参数化设计:利用计算机软件和模型,通过设定参数和约束条件,生成多个概念设计方案。
设计师可以通过对这些方案的评估和优化,选择最佳方案。
(3)经验公式法:基于经验公式和规范要求,对桥梁的主要参数进行初步估算和设计。
这种方法适用于规模较小、形式较简单的桥梁。
4. 概念设计的注意事项在进行概念设计时,需要注意以下几点:(1)综合考虑:概念设计需要综合考虑桥梁的功能、结构、安全性和经济性等多个因素,不应偏重某一个方面。
复习提纲第一篇总论(15%左右)1、桥梁的基本组成及其各部分的作用2、常用术语:计算跨径、标准跨径、净跨径、总跨径、桥梁全长、桥梁高度、建筑高度、容许建筑高度、桥下净空、净矢高、计算矢高、矢跨比(重点)3、桥梁分类方式及各类桥梁的名称(重点)4、阐释梁桥、拱桥、刚架桥、缆索承重桥梁的主要受力特点及其适用条件(重点)5、桥梁设计基本要求和程序6、对于跨河桥梁,如何确定桥梁总跨径与分孔(重点)7、桥梁各种标高的确定应考虑哪些因素8、确定桥面总宽时应考虑哪些因素9、为什么要尽可能避免桥梁与河流或桥下路线斜交,斜交桥修建的必要性10、永久作用、可变作用与偶然作用的主要内容(重点):哪些荷载11、术语:永久作用、可变作用、作用代表值、标准值、频遇值、准永久值、极限状态、作用效应、作用效应设计值、分项系数、作用组合效应、作用组合效应系数、作用效应基本组合、作用效应偶然组合、作用短期效应组合、作用长期效应组合(重点)12、作用组合的基本原则13、汽车荷载等级,车道荷载与车辆荷载特点与适用条件(重点)14、为什么车道很多或者桥梁很长时,汽车荷载效应可以折减15、汽车荷载冲击力的适用条件与计算方法(重点)冲击系数影响因素16、公路桥涵设计体系规定了桥涵结构的两种极限状态(重点):组合17、汽车制动力的计算原则第二篇钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁(40%左右)1、简支梁的主要类型及其适用情况(重点)2、桥面构造包括哪些部分3、桥面铺装的形式与特点,混凝土桥面配筋的作用,混凝土铺装强度等级要求,桥面横坡的设置方式(重点)4、为什么要设置桥面伸缩装置,伸缩装置选用的依据是什么(重点)伸缩量的大小包括:哪些内容5、桥面连续的概念,与先简支后连续有何异同6、整体式板桥的受力特点与配筋特点7、装配式板桥横向连接(重点)8、什么叫斜交桥,斜板桥的受力与配筋特点(重点)与正交桥梁相比弯矩大小9、装配式简支梁横隔板(梁)的设置特点、原因,与连续梁和拱桥横隔板比较有何异同10、截面效率指标、束界图、减余剪力图与预应力筋布置(重点)索界原则,后张预应力简支梁中预应力筋多在梁端附近弯起11、先张法和后张法预应力混凝土梁预应力筋的锚固特点与构造措施12、先张法和后张法的预应力损失类型13、行车道板的形式与力学计算模式:单向板、双向板、悬臂板、铰接板14、术语:板的有效分布宽度、荷载横向分布影响线、荷载横向分布系数(重点)15、如何确定板的有效分布宽度,行车道板的内力计算(重点)16、荷载横向分布系数的概念,常用荷载横向分布系数计算方法的类型、基本假定与适用范围(重点)17、刚性横梁法计算横向分布系数〉简支梁车道荷载作用下跨中弯矩值计算J18、荷载横向分布系数沿桥跨的分布(重点)弯矩,剪力19、主梁和横隔梁的内力计算(重点)杠杆法、偏心压力法要求计算,铰接板法要求会列力法方程和GM法要求会校核查表是否准确(重点)20、支座的功能、类型与选用原则(重点)支座作用、固定支座布置21、板式橡胶支座的活动机理与验算内容,梁端转角与支座压缩量的关系(重点)21、预拱度的设置概念(重点)恒载+活载/2第三篇悬臂和连续体系桥梁(20%左右)1、简要阐述悬臂体系和连续体系桥梁跨越能力比简支梁大的原因2、比较悬臂梁桥、T型刚构桥、连续梁桥、连续刚构的主要优缺点和适用性(重点)3、简述变截面连续梁和等截面连续梁的优缺点和适用性(重点)截面改变受力的概念,支点截面增大,支点负弯矩增大,跨中正弯矩减小4、连续梁桥的主要施工方法及其恒载计算特点(重点)内力与施工方法有关5、名词解释:临时固结、导梁、三向预应力、次内力、徐变系数(重点)6、次内力产生的原因,混凝土收缩徐变引起内力重分布的原理:简支转连续梁支点徐变负弯矩7、日温差、基础不均匀沉降产生的次内力(重点)超静定与静定结构,日照效应8、预应力次内力计算的等效荷载法9、预应力混凝土连续梁中预加力的压力线概念:影响因素10、徐变变形概念(重点)11、徐变次内力计算的换算模量法12、连续箱梁桥横隔梁设置13、连续箱梁桥在非线性温度梯度下的温度应力计算包含哪些部分内容14、连续体系梁桥和拱桥为什么要低温合龙(重点)11、体系转换的连续梁桥施工方法引申:跨中最大弯矩的施工方法;顶推法;悬臂法第四篇混凝土拱桥(20%左右)1、拱桥的受力特点(重点)第一类第二类稳定、拱圈稳定系数2、拱桥的分类(重点)3、板拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱形拱桥的受力特点和适用范围:4、确定拱桥的标高有哪几个(重点)5、不等跨拱桥的处理方法6、什么是压力线、合理拱轴线,拱轴线主要有哪几种类型,分别适用什么荷载(重点)7、什么是“五点重合法”,如何用“五点重合法"确定空腹式拱桥拱轴系数,如何确定实腹式拱桥的拱轴系数(重点)三铰拱与无铰拱,拱轴系数m与悬链线形状关系8、拱桥压力线与合理拱轴线偏离的原因有哪些9、什么是弹性中心,弹性中心在拱桥内力计算中的作用(重点)10、拱桥内力调整的方法有哪些(重点)三种方法,特点,画示意图11、拱铰的类型与作用12、拱桥施工方法有哪些(重点)13、拱圈验算弯矩轴力取值(重点),最大值取值,14、拱脚水平相对位移产生的拱顶、拱脚弯矩;单悬臂曲梁力法分析J 第六篇桥梁墩台(5%左右)1、墩台的作用与功能要求2、桥墩(台)的类型(重点)桥墩桥台组成3、重力式桥墩(台)与轻型桥墩(台)的特点与适用范围4、什么叫单向推力墩(重点)5、墩台的计算验算内容与作用组合(重点):实体式桥墩验算内容:6、下部结构组成(重点)知识点总结计算跨径:对于具有支座的桥梁,是指桥跨结构相邻及两个支座中心之间的距离,用表示;对于拱式桥,是两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离。
桥梁概念设计一、课程说明课程编号:120114Z10课程名称:桥梁概念设计/Conceptual Design of Bridges课程类别:专业课学时/学分:16/1.0先修课程:桥梁工程、混凝土桥、钢桥适用专业:土木工程教材:(1)桥梁概念设计,项海帆著,人民交通出版社,2011教学参考书:(1)欧美桥梁设计思想,王应良、高宗余著,中国铁道出版社,2008(2)桥梁建筑美学,盛洪飞著,人民交通出版社,2011二、课程设置的目的意义概念设计是工程师在桥梁设计之初的基本设计构思,也是设计者创意的起点,体现了设计人员对设计任务的综合控制能力。
本课程在阐述桥梁概念设计原则的基础上,讲述概念设计中的美学问题、方案选择、关键力学问题、防灾和耐久性等,并对桥梁创新设计理念进行探讨。
通过本课程的学习,使学生在桥梁设计过程中对创新理念、工程质量和美学效果等进行充分考虑,加强其概念设计的能力,为中国从桥梁大国迈向桥梁强国贡献力量。
三、课程的基本要求知识:掌握桥梁概念设计的原则和基本内容,了解桥梁美学设计的基本法则,掌握概念设计中应考虑的基本因素,了解桥梁防灾和耐久性设计理念,掌握桥梁概念设计中的关键力学问题,形成桥梁概念设计的基本理念。
能力:通过掌握桥梁概念设计基本原则和关键技术手段,能够根据工程项目的特点收集相关信息合理进行结构选型和分析计算,提升学生在结构设计方面的基本素质,培养概念设计中的创新能力。
素质:通过对概念设计和结构设计方法的学习,引导学生在工程实践加强对创新理念、工程质量和桥梁美学的考虑,养成严谨求实的科学态度和开拓进取的精神,注重土木工程的可持续发展,培养良好的职业素养和宽阔的专业视野。
四、教学内容、重点难点及教学设计注:实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求无六、考核方式及成绩评定七、大纲主撰人:大纲审核人:一。
方案说明书目录一、主要技术标准 (2)二、主要基础资料 (3)三、设计方案时应考虑的当地实际建设条件 (4)四、主桥方案的选择 (5)4.1 主通航孔跨径选择 (5)4.2 桥型方案的选择 (5)4.3 桥型方案选择中的总体构思 (8)五施工方法 (11)一、主要技术标准(1)公路等级:一级集散双向六车道公路;(2)设计速度:80km/h;(3)设计基准期:100年;(4)汽车荷载等级:公路—Ⅰ级,人群荷载标准值:2.5kN/m2;(5)标准横断面:主桥桥梁标准宽度(其中索区宽度为建议值):39.5 m=3(人行+非机动车)+1.5(索区)+2.5(硬路肩)+3×3.75(机动车道)+0.5(路缘带)+2(分割带)+0.5(路缘带)+3×3.75(机动车道)+2.5(硬路肩)+1.5(索区)+3(人行+非机动车道)(6)设计基本风速:100年重现期设计基本风速为45m/s。
(7)设计水位见表1所示。
表1 设计水位一览表(8)通航标准如表2所示。
表2通航净空和通航孔数量一览表二、主要基础资料该大桥是省市公路“十一五”建设规划中的区域干线公路跨越大江的重要通道,连接大江两岸的省道及各港口,将主要承担两岸的交通,既具有公路的功能,也兼顾城市道路的功能,见图1。
因此,本工程的建设对于完善该市交通网络,加快市、区的城市化进程,进一步拓展城市发展空间和促进沿线区域经济的协调发展具有重要意义。
大桥桥位图1 项目地理位置图2为桥轴断面示意,江面宽度约1770m,水下地形较为平坦,河槽呈“u”字形,河槽最深点高程约-8.4m。
图2桥轴断面图(上图中横坐标:里程桩号:K66+900~K68+700,单位km;竖坐标:高程,单位m)年平均相对湿度82%。
大桥场地勘探深度范围内共分布20个工程地质土层,其中:覆盖层厚约100米~115米,③层以浅部各土层(约46m),物理力学性质极差,承载力低,不宜作为拟建大桥的桩基持力层;④层含粘性土卵石及其以下各土层(④层为含粘性土卵石层,⑤~⑨层为圆砾层,⑩层为粘土层,⑾层为圆砾层,⑿层为亚粘土,⒀层圆砾层,⒁层为亚粘土,⒂层含粘性土圆砾,⒃层为粘土,⒄层为含碎石亚粘土,强风化熔结凝灰岩,⒅层为全风化凝灰岩,⒆层为强风化凝灰岩,⒇层为弱风化凝灰岩)性质均较好,均可作为拟建大桥的桩基持力层。
三、设计方案时应考虑的当地实际建设条件桥位区域水文气象等自然条件较复杂, 主要情况如下。
( 1) 河床。
江面宽度约1 770 m, 河槽呈U 字形, 主槽宽度500 m 左右, 近年来主槽有向北略微摆动的趋势, 河床底标高在- 60~ - 80 m 左右,一般水深6~ 8 m, 最深处10 m, 岸线稳定。
( 2) 台风及风况。
台风频发、风速较高。
1949年后, 登陆台州12 级以上的台风13 次, 最大风力50.4 m/ s( 1975 年8 月) ; 历年最大风速为25 m/ s,平均风速为2.6 m/ s。
( 3) 桥墩冲刷。
据浙江省水利水电技术中心提供的潮流泥沙研究报告, 百年一遇洪水主墩处最大局部冲深12 m。
( 4) 工程地质。
本工程场地位入海口, 地势较为平坦, 地貌类型单一, 工程地质条件差异不大。
但基岩( 中风化凝灰岩) 埋置较深, 主墩处基岩覆盖层最厚120~ 135 m, 且同一主墩处基岩面倾斜变化大。
( 5) 潮汐及水位。
桥位河口区是典型的非正规半日潮, 历史最高潮水位5.67 m, 最低潮水位- 2.72 m; 桥位处潮差大, 最大潮差在6.87 m; 水流最大流速在2 m/ s 以上。
四、主桥方案的选择4.1 主通航孔跨径选择本桥桥位航道通航标准按1 万吨级海轮采用单孔双向通航, 通航净宽405 m, 净高40 m, 设计最高通航水位4.83 m。
考虑到大桥轴线与航道轴线呈一定的夹角以及建桥后桥墩附近存在扰流区, 为防止过往船只撞击桥墩, 给大桥的正常使用构成安全隐患, 在通航净空与桥墩间留有足够的安全距离是非常必要的。
因此, 主桥主跨定为不小于480 m。
若采用双孔单向通航则跨径不小于300 m。
4.2 桥型方案的选择在确定了桥位和桥轴线的基础上, 如何合理地选择桥型方案,应从工程的安全、适用、经济及美观等方面综合考虑。
针对自然条件及建桥技术标准要求, 研究满足通航要求、施工条件及作为城市桥梁景观要求的桥型方案。
结合目前国内外桥梁建设的实际水平, 研究并提出了4 种主桥桥型方案( 其中2 &300 m 是按双孔单向通航考虑) , 即: 斜拉桥、矮塔斜拉桥、中承式拱桥及悬索桥。
对主桥桥型方案说明如下。
( 1) 主跨480 m 的双塔斜拉桥方案, 边跨设置一个辅助墩, 跨径布置为60 + 200 + 480+ 200+60= 1000 m。
( 2) 主跨300 m 的三塔矮塔斜拉桥方案, 跨径布置为160+ 2 &300+ 160= 920 m。
( 3) 主跨800 m 的双塔悬索桥方案, 跨径布置为8 &40+ 800+ 8 &40= 1 440 m。
( 4) 主跨300 m 的中承式拱桥方案, 跨径布置为85+ 2 &300+ 85= 770 m。
方案一,双塔斜拉桥方案,初步设计图纸如下:方案二矮塔斜拉桥方案初步设计图纸如下:方案三和方案四并未详细画出图纸。
4.3 桥型方案选择中的总体构思在桥梁概念设计阶段,需要综合考虑桥址自然条件、桥梁总体功能定位和技术标准,结合各种桥型和基础的适用性及建设投资的经济,并考虑到景观效应、施工风险和后期养护的便捷等因素,通过反复对比得到较为理想的概念设计方案。
考虑到上述主孔通航对跨度的要求,主桥跨度要在300m~500m之间。
根据目前国内建桥技术发展的水平,在300m~500m之间具有竞争力的桥型有斜拉桥(PC主梁、结合梁主梁或混合梁主梁)、自锚式悬索桥、钢箱/钢桁架拱桥及上述桥型的协作体系等,对各种桥型适用的施工方法也是不尽相同的。
一般桥梁整个寿命周期内,施工阶段的风险是最大的,这是由于在施工阶段结构体系往往尚未形成,此时结构柔度很大,抵抗异常荷载(强风、地震、船幢等)的能力很差,根据桥址处自然条件可知,桥位处接近入海口位于台风多发区,设计风速很高,所以,施工过程中抗风安全性需要引起足够的重视,为了最大限度地降低施工风险,所选择桥型的施工方法应该能够尽早形成比较可靠的整体受力的结构体系为宜,施工方法也应该经济上可行,工期短。
另外,考虑到桥位处基岩覆盖层很厚(大于100m),覆盖层土属于软土地基,承载能力极差,所以对于需要基础提供水平力的结构体系(如地锚式悬索桥、有推力拱桥等)是不合适的。
跨径在300m~500m 之间的斜拉桥目前最适用的施工方法是悬臂浇筑/拼装法,然而在悬臂施工过程中,结构体系的柔度较大,对风荷载的静力及动力响应都比较大,并且对于悬臂浇筑法施工工期受到每个悬臂段的养护时间的控制,工期较长。
若采用自锚式悬索桥方案,拱桥的跨度在接近500m 时,属于超大跨度拱桥,一般施工和设计难度较大,造价也较高,若采用单孔双向通航布置,可以建设跨度300m左右的飞鸟式拱桥(采用无推力基础),然而这类拱桥的施工一般采用分段缆索吊装施工拱肋的方法,需要搭建临时塔以临时锚固尚未合拢的主拱,施工过程中结构体系同样存在柔度过大,对风荷载响应过大等问题,而且在接近2km的江面上,架设施工临时塔是很不方便和经济的;若采用下承式组合体系拱桥(主梁或拉杆承受主拱的拉力),主拱连同主梁同步多点顶推的施工方法(杭州九堡大桥首创),则不存在上述困难,而且由于采用顶推施工,主梁和基础的施工可以同步进行,可以大大缩短施工工期,因此是可行的,然而杭州九堡大桥的主跨只有210m,对于主跨300m左右的拱桥,该施工方法的适用性需要仔细的论证。
若采用矮塔斜拉桥方案,则可以采用结合梁主梁,我们知道对于矮塔斜拉桥,主梁是主要的受力构件,可以采用顶推施工方法,首先将结合梁的钢梁部分顶推到位形成承受一期荷载的结构体系,再在钢梁上浇筑主塔、张拉斜拉索、并浇筑混凝土桥面板,这种施工方法一方面在早期形成整体受力的结构体系,可以极大地提高结构刚度,降低风荷载响应,减小施工风险;另一方面,主梁和基础可以同时施工,缩短了施工工期,所以结合梁主梁的矮塔斜拉桥方案也是可行的,然而,目前工程中常见的矮塔斜拉桥跨度常在200m左右,主梁梁常采用变高度预应力混凝土主梁,跨度在300m左右并采用结合梁作为主梁的矮塔斜拉桥并不常见,所以该方案及其施工方案都需要仔细的论证。
综上所述,从降低施工风险和缩短工期的角度,推荐可以采用悬臂浇筑法方案(双塔斜拉桥)。
从对航道通航的影响角度来看,悬臂法施工整个施工过程都可以在航道上空分节段完成,对于航道通航的影响最小。
而顶推法施工要求顶推过程支撑间距小于100m,所以需要在航道中间设置临时墩,可能需要协调航运部门临时调整航道布置甚至临时封闭航道,所以适合于悬臂法施工。
五施工方法在上一章节中我们已经确定采用双塔斜拉桥的桥型,对于双塔斜拉桥,有支架施工法,悬臂施工法,平转法,顶推法等施工方法可供选择。
针对本桥的实际情况,采取悬臂法施工。
采用悬臂拼装法主要有下列施工工序:1先浇筑索塔、桥墩,同时预制主梁截段;2斜拉索的制作;3将预制好的节段运至桥位处吊装就位;4安装斜拉索;5斜拉索的张拉;6待前进几个节段后进行微调一次;7全桥合拢后进行索力微调。