貢江大橋設(shè)計投標(biāo)方案說明

1、貢江大橋方案說明廣州市市政工程設(shè)計研究院2009年02月中國 廣州貢江大橋方案說明設(shè)計原則本方案設(shè)計結(jié)合贛州市貢江大橋橋位地形及贛州市人文環(huán)境，從不同的角度綜合考慮。具體原則如下：1路線總體走向符合贛州市城市道路規(guī)劃。2設(shè)計中嚴(yán)格按部頒標(biāo)準(zhǔn)運用技術(shù)指標(biāo)，對橋梁的縱、橫兩個方面進行綜合設(shè)計，做到合理利用地形，正確應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)，達到縱面均衡，橫面合理。3與貢江大橋橋位處的自然水景相匹配，突出景觀功能（含夜景），各個角度視覺效果良好，現(xiàn)代感與開平人文特點相結(jié)合，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。結(jié)合沿線地形、地貌等條件，充分體現(xiàn)現(xiàn)代性、民族性、藝術(shù)性和譚江水環(huán)境的和諧。合理運用技術(shù)指標(biāo)，減少對自然環(huán)境和自然風(fēng)貌的破

2、壞。使橋梁選型美觀、技術(shù)領(lǐng)先，成為貢江一個標(biāo)志性建筑物，也成為當(dāng)?shù)氐囊粋€著名景點。4線形設(shè)計在保證技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及行車安全、舒適的前提下，減少工程數(shù)量，降低工程造價；在工程量增加不大的情況下盡量采用較高技術(shù)指標(biāo)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、路線道路等級：城市主干路，設(shè)計時速50km/h。2、車輛荷載等級：公路-i級。3、橋上縱坡：豎曲線半徑等按城市道路設(shè)計規(guī)范（cjj37-90）及規(guī)劃標(biāo)高綜合考慮，坡度2.5%，2500米=凸曲線半徑=6000米。橋面橫坡：1.5%雙向橫坡；設(shè)計橋下最高通航水位104.64m，通航凈空10.00m。4、抗震基本烈度vi度，按vii度設(shè)防。5、通航標(biāo)準(zhǔn)：iii (2)級。6、設(shè)計洪水

3、頻率即防洪標(biāo)準(zhǔn)：1/300即三百年一遇。7、規(guī)劃防洪堤：按20年一遇洪水位控制。1. 第一方案（下承式鋼桁架拱橋）說明1.1主橋布置1.1.1 景觀效果該方案線性流暢，簡約大方，形似彎月，造型優(yōu)美，橋梁與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境協(xié)調(diào)，與游覽結(jié)合，形成品味高雅的景點。本方案在拱橋兩側(cè)借鑒贛州市采用古典的桁架形式，一方面體現(xiàn)贛州市悠久的人文環(huán)境，另一方面與貢江橋位附近高樓遙相呼應(yīng)，以期形成開平第一建筑奇觀。下承式鋼桁架拱橋方案圖（立面）1.1.2 方案特點1、橋長276m；跨度布置48+180+48m。桁架拱肋采用全鋼結(jié)構(gòu)，加勁梁采用正交異性橋面板全焊開口鋼箱梁方案。鋼材采用s355n“細晶?？珊感哉鸾Y(jié)構(gòu)鋼

4、”或其它化學(xué)成份、力學(xué)性能相近的優(yōu)質(zhì)鋼材。下弦拱軸為懸鏈線，矢跨比1/5。上弦在主跨跨中130m范圍內(nèi)為懸鏈線，其它上弦拱軸線型為高次曲線。下承式鋼桁架拱橋立面布置圖2. 橋面總寬度為43m，橋面橫坡1.5，劃分如下：橫斷面布置為0.25m（人行道欄桿）+3.0m（人行道）+2.5m（拱肋及設(shè)施）+3.5m（非機動車道）+0.5m（機非分隔帶）+11.5m（車行道）+0.5m（中央分隔帶）+11.5m（車行道）+0.5m（機非分隔帶）+3.5m（非機動車道）+2.5m（拱肋及設(shè)施）+3.0m（人行道）+0.25m（人行道欄桿）=42.0m。3、結(jié)構(gòu)體系主跨桁架拱肋的弦桿選用全焊鋼箱型截面，上、

5、下弦箱肋寬為0.9m、箱高為1.1m。拱頂截面徑向高為4m，拱腳截面豎向高為17.8m，弦桿鋼箱的腹板厚度為2035mm，鋼箱的頂、底板度為2045mm。拱肋腹桿為與拱肋等寬的箱型截面，腹桿與上、下弦桿通過整體式節(jié)點板連接，兩肋的中心距為32.4m。4、鋼桁架拱橋技術(shù)特點鋼桁架拱橋造型美觀、結(jié)構(gòu)承載能力高。鋼橋具有強度高、韌性好、自重輕、工廠化程度高、質(zhì)量容易控制。便于無支架施工、工期短，符合生態(tài)環(huán)保和人類可持續(xù)發(fā)展的需要。價格較高，養(yǎng)護費用大總特點“輕質(zhì)高強，快捷美觀”。1.2 引橋布置結(jié)合國內(nèi)外已建的高架道路工程經(jīng)驗，貢江大橋引橋采用連續(xù)梁（大箱梁）方案；考慮景觀要求及施工復(fù)雜性，采用斜腹

6、板連續(xù)梁為標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)，與主橋保持連貫性。結(jié)合本工程的規(guī)模以及線路所處的地理位置和周邊環(huán)境等客觀條件，本設(shè)計采用30m和50m跨徑。貢江大橋引橋橫斷面布置（方案一）1.3 橋梁總體布置貢江大橋方案一主橋采用48+180+48m下承式桁架拱橋方案，全鋼結(jié)構(gòu)，主橋長度276m，主橋?qū)?3m；南引橋總長240m，北引橋總長900m，引橋?qū)挾?1m，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，基本跨徑30-50m， 3-5跨一聯(lián)?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑1.2m。橋梁總長度1416m，總建筑面積約58608m2。1.4經(jīng)濟指標(biāo)根據(jù)面積估算，該方案工程總造價約為？萬元。2. 第二方案（斜拉橋）說明2.1.主橋布置2.1.1

7、景觀效果本橋地處平原地帶，除了橋長、橋?qū)捿^大外，為與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，體現(xiàn)出貢江大橋的宏偉氣魄，選用了不對稱單塔塔結(jié)構(gòu)，構(gòu)思新穎。順橋看過去給人很強的起勢感，象征騰飛的贛州。單塔斜拉橋方案圖（立面）2.1.2方案特點1、橋長335m?？缍炔贾?808075335m。單塔斜拉橋立面布置圖2、橋面總寬度為41m，橋面橫坡1.5，劃分如下：3.0m（人行道包括護欄）+3.5m（非機動車道）+0.5m（機非分隔帶）+11.5m（車行道）+4.0m（中央分隔帶）+11.5m（車行道）+0.5m（機非分隔帶）+3.5m（非機動車道）+3.0m（人行道人行道包括護欄）=41.0m。3、結(jié)構(gòu)體系本橋采用不對稱單

8、塔斜拉橋形式。主梁采用單箱三室混凝土箱梁，梁寬41m，梁高2.5m，底寬30m，橋面橫坡2，c50混凝土。梁上索距6m，全橋共有52對斜拉索，斜拉索材料為鋼絞線。斜拉索錨在箱梁的中間箱內(nèi)。主塔為混凝土結(jié)構(gòu)，c40混凝土，橫向?qū)?.5m，縱向10m，橋面以上塔高84m。4、斜拉橋技術(shù)特點（1）斜拉橋是由梁、塔和索三個基本承載構(gòu)件所組成的組合體系橋梁。由橋塔引出的斜拉索作為梁跨的多點彈性支承，使主梁受力類似于連續(xù)梁，從而大大降低了主梁截面彎矩，有效地提高了主梁的跨越能力。（2）斜拉橋不僅具有優(yōu)美的外形，而且具有良好的力學(xué)性能，其優(yōu)點主要在于，恒載作用下斜拉索的索力是可以調(diào)整的。（3）斜拉橋可以認為

9、是大跨徑的體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。在力學(xué)性能方面，當(dāng)在恒載作用時，斜拉索的作用并不僅僅是彈性支承，更重要的是它的張力是可以調(diào)整的，從而改變主梁的受力性能?；钶d作用下，斜拉索對主梁提供了彈性支承，使主梁下相當(dāng)于彈性支承的連續(xù)梁。2.2引橋布置結(jié)合國內(nèi)外已建的高架道路工程經(jīng)驗，貢江大橋引橋采用連續(xù)梁（大箱梁）方案；考慮景觀要求及施工復(fù)雜性，采用斜腹板連續(xù)梁為標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)，與主橋保持連貫性。結(jié)合本工程的規(guī)模以及線路所處的地理位置和周邊環(huán)境等客觀條件，本設(shè)計采用30m和50m跨徑。貢江大橋引橋橫斷面布置（方案二）2.3 橋梁總體布置貢江大橋方案二主橋采用335m單塔不對稱斜拉橋方案，主橋?qū)?1m；南引橋總長21

10、0m，北引橋總長900m，引橋?qū)挾?1m，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，基本跨徑30-50m， 3-5跨一聯(lián)?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑1.2m。橋梁總長度1145m，總建筑面積約59245m2。2.4經(jīng)濟指標(biāo)根據(jù)橋梁建筑面積估算，該方案工程造價約為？萬元。3.第三方案（中承式鋼管砼拱橋）說明3.1.主橋布置3.1.1景觀效果本方案的獨特之處是造型上氣勢宏偉，中承式系桿拱橋架立在漢江的江面上猶如一只展翅高飛的大雁，象征著襄樊市經(jīng)濟欣欣向榮，如日中天。同時該橋獨特的飛鳥造型，也象征著贛州市張開雙臂，迎接世界人民的到來，并將其歷史文化遺產(chǎn)傳播至世界各地。中承式鋼管混凝土拱橋（飛鳥拱）方案圖3.1.2方案

11、特點1 橋長310m?？缍炔贾?021050310m。中承式拱橋立面布置圖2. 橋面總寬度為43m，橋面橫坡1.5，劃分如下：橫斷面布置為0.25m（人行道欄桿）+3.0m（人行道）+2.5m（拱肋及設(shè)施）+3.5m（非機動車道）+0.5m（機非分隔帶）+11.5m（車行道）+0.5m（中央分隔帶）+11.5m（車行道）+0.5m（機非分隔帶）+3.5m（非機動車道）+2.5m（拱肋及設(shè)施）+3.0m（人行道）+0.25m（人行道欄桿）=43.0m。3、結(jié)構(gòu)體系鋼管砼鋼管混凝土中承式系桿拱，主拱為鋼管砼拱形空間桁架結(jié)構(gòu)。4、鋼管混凝土拱橋技術(shù)特點（1）鋼管混凝土具有較高的抗壓承載力，同時又有良

12、好的塑性和韌性。鋼管和混凝土互補了彼此的弱點，而其優(yōu)點都能得到充分發(fā)揮，從而取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。（2）施工時空鋼管骨架剛度大，承載能力大，重量輕。（3）可以充分利用合攏后的拱肋完成橫梁吊裝，橋面灌筑等一系列工序，充分地把結(jié)構(gòu)用鋼與施工用鋼統(tǒng)一起來，最大限度地減少或完全不干擾鐵路運輸。（4）對于鋼筋混凝土材料的加勁梁，由于需要承受主纜傳遞的壓力，剛度會提高，節(jié)省了大量預(yù)應(yīng)力構(gòu)造及裝置，同時也克服了鋼在較大軸向力下容易壓屈的缺點。3.2 引橋布置結(jié)合國內(nèi)外已建的高架道路工程經(jīng)驗，貢江大橋引橋采用連續(xù)梁（大箱梁）方案；考慮景觀要求及施工復(fù)雜性，采用斜腹板連續(xù)梁為標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)，與主橋保持連貫性。結(jié)合

13、本工程的規(guī)模以及線路所處的地理位置和周邊環(huán)境等客觀條件，本設(shè)計采用30m和50m跨徑。貢江大橋引橋橫斷面布置（方案三）3.3橋梁總體布置貢江大橋方案二主橋采用50+210+50m中承式鋼管砼拱橋方案，主橋長310m，主橋?qū)?1m；南引橋總長240m，北引橋總長900m，引橋?qū)挾?1m，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，基本跨徑30-50m， 3-5跨一聯(lián)?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑1.2m。橋梁總長度1450m，總建筑面積約60070m2。3.4經(jīng)濟指標(biāo)根據(jù)橋梁建筑面積估算，該方案工程造價約為？萬元。4.主橋方案比選4.1方案比較本次方案設(shè)計所提出的各種橋型方案，均能滿足橋梁功能的要求，且造型較美觀，但

14、各方案從造價、施工難度、工期、橋梁造型、使用期間的養(yǎng)護等各方面又有各自的優(yōu)缺點。方案比較表項目貢江大橋方案一方案二方案三下承式鋼桁架拱橋單塔單索面斜拉橋中承式鋼管混凝土拱橋工期（月）182118施工難度一般較大一般橋梁造型好很好一般結(jié)構(gòu)性能好好好材料用量適中適中適中后期養(yǎng)護工作量一般稍大一般技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先國際領(lǐng)先國內(nèi)領(lǐng)先綜合比選較好好一般推薦意見通過對設(shè)計資料、經(jīng)濟評價、社會作用以及環(huán)境要求的綜合考慮，本次設(shè)計優(yōu)先考慮方案一（下承式鋼桁架拱橋）為推薦方案。4.2推薦方案總體布置貢江大橋方案二主橋采用335m單塔不對稱斜拉橋方案，主橋?qū)?1m；南引橋總長210m，北引橋總長900m，引橋?qū)挾?

15、1m，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，基本跨徑30-50m， 3-5跨一聯(lián)?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑1.2m。橋梁總長度1145m，總建筑面積約59245m2，橋梁總造價約為？萬元。5.主橋初步結(jié)構(gòu)分析5.1.方案一結(jié)構(gòu)分析5.1.1主要設(shè)計荷載（1）恒載（永久荷載）：一期恒載，二期恒載；（2）活載（基本可變荷載）：城a級；人群荷載：3.5kn/m2；（3）風(fēng)力（其它可變荷載）：基本風(fēng)速21.4m/s（見公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范（jtg/t d60-01-2004）。5.1.2 計算方法及計算模型結(jié)構(gòu)計算采用大型橋梁結(jié)構(gòu)空間分析程序進行計算，計算模型如圖所示，其中拱肋、加勁梁、橫撐用空間梁單元模擬，吊桿

16、、系桿采用空間拉索單元模擬，橋面采用板殼單元模擬。貢江大橋計算模型（方案一）5.1.3結(jié)構(gòu)靜力計算分析恒載活載作用下，控制斷面的內(nèi)力見下表?？刂茢嗝娴膬?nèi)力（恒載活載）位置最大軸力最大彎矩拱腳3012814264下弦四分點163951036上弦四分點18886965下弦拱頂93331771上弦拱頂206901968其中單位：長度以m計；力以kn計。恒載與活載作用下，拱肋弦桿最大彎矩最大值出現(xiàn)在下弦拱腳附近；活載作用下最大正撓度幅值0.07m，最大值出現(xiàn)在跨度的1/4截面附近，表明結(jié)構(gòu)具有良好的剛度。橫橋向風(fēng)荷載按照公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范（jtg/t d60-01-2004）計算。橫橋向風(fēng)荷載作用下

17、，主拱位移和軸力如圖所示，背風(fēng)側(cè)的拱腳軸力為12238kn，結(jié)構(gòu)強度和剛度滿足規(guī)范要求。風(fēng)荷載作用下橋梁側(cè)向位移圖5.1.4結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析采用特征值屈曲理論對桁架拱橋進行了穩(wěn)定性分析。其特征值屈曲荷載因子及其失穩(wěn)模態(tài)如下：桁架拱橋穩(wěn)定系數(shù)表工況穩(wěn)定系數(shù)失穩(wěn)模態(tài)恒載活載風(fēng)載6.70拱肋出平面面外反對稱失穩(wěn)模態(tài)圖主橋結(jié)構(gòu)荷載穩(wěn)定安全系數(shù)為6.70，滿足我國公路橋規(guī)46的要求，表明結(jié)構(gòu)具有足夠的穩(wěn)定安全性。5.2.方案二結(jié)構(gòu)分析5.2.1 主要設(shè)計荷載（1）恒載（永久荷載）：一期恒載，二期恒載；（2）活載（基本可變荷載）：城a級；人群荷載：3.5kn/m2；（3）風(fēng)力（其它可變荷載）：基本風(fēng)速21.4m/s（見公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范（jtg/t d60-01-2004）。5.2.2 計算方法及計算模型結(jié)構(gòu)計算采用大型橋梁結(jié)構(gòu)空間分析程序進行計算，全橋計算采用梁和索單元建立全橋模型，模型主要部分如圖所示。其中斜拉索采用索單元，塔、墩、主梁采用梁單元，樁一土共同作用模擬為彈簧單元。貢江大橋計算模型（方案二）5.2.3結(jié)構(gòu)靜力計算