橋梁縱斷面設計

1、HUNANUNIVERSITY題目：橋梁工程畢業(yè)設計-橋梁縱斷面設計學生姓名：劉世佳學生學號：20080711312專業(yè)班級：橋梁工程2班學院名稱：土木工程學院指導老師：張志田 副教授二零一一年十二月目錄1 主要技術標準22 分孔方案22.1 方案預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋22.1.1 方案構(gòu)思22.1.2 橋面標高確定32.1.3 接線標高確定42.2 方案三跨連拱橋42.2.1方案構(gòu)思42.2.2橋面標高確定42.2.3接線標高確定52.3 方案獨塔混凝土斜拉橋62.3.1方案構(gòu)思62.3.2橋面標高確定62.3.3接線標高確定72.4方案雙塔斜拉橋72.4.1方案構(gòu)思72.4.2橋面標高確定

2、82.4.3 接線標高確定92.5 方案自錨式懸索橋92.5.1方案構(gòu)思92.5.2橋面標高確定102.5.3接線標高確定113 方案匯總 114 附：縱坡為采用1%時方案標高121 主要技術標準根據(jù)設計要求，主要技術指標如下：1設計荷載：高速公路，雙向四車道；2設計車速：100km/h；3梁式橋采用單幅橋面布置，橋面凈寬為：0.5m（防撞護欄）+3.0m（右側(cè)路肩）+23.75（行車道）+3.5m（中間帶）+23.75（行車道）+3.0m（右側(cè)路肩）+0.5m（防撞護欄）=25.5m；4橋面坡度: 縱坡2% ，橫坡2%；5通航標準：-（2）級航道（兩個通航孔），凈高10m，對于單向通航孔，凈

3、寬75m，對于雙向通航孔，凈寬150m，通航水位為60.13m。6設計洪水頻率: 按百年一遇洪水頻率,設計水位為65.44m。7設計基準期：100年。2 分孔方案2.1方案預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋方案構(gòu)思本橋河床較為平坦，可以使用較大跨徑以滿足通航和泄洪要求。由于是兩個-(2)級航道，通航凈寬為75m，設一個雙向通航孔，通航凈寬為150m。部分國內(nèi)外已建梁橋邊中跨比參數(shù)見下表：從以上數(shù)據(jù)來看, 國內(nèi)邊中跨比值取值在0. 51 0. 76 之間, 主要集中在0. 59 左右, 跨度較大時比值有減小的趨勢; 國外邊中跨比取值在0. 42 0. 66之間, 主要集中在0. 55 左右, 跨度與比值之間

4、沒有明顯的線性關系，并且邊主跨跨徑之比在0.540.56時，不僅可以使中墩內(nèi)基本沒有橫在偏心彎矩，而且由于邊跨合龍段長度小，可以在邊跨懸臂端用導梁支撐于邊墩上，進行邊跨合龍，從而取消落地支架，施工也十分經(jīng)濟方便。綜合考慮到橋墩布置、地質(zhì)、地形和通航富余等條件，取主跨為195m，邊跨105m。連續(xù)剛構(gòu)橋的邊主跨比為0.549，本橋全長長度為725m。引橋采用標準跨徑為40m的簡支T型截面梁橋。綜上，橋縱斷面布置為：3×40m+105m+195m+105m+5×40m。2.1.2橋面標高確定（1）豎曲線設計：根據(jù)公路路線設計規(guī)范，設計車速為100km/h時凸型豎曲線最小半徑一般

5、取值為10000m、極限值為6500m，本方案豎曲線半徑采用R10000m，縱坡采用2。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=400m、切線長T200m、豎曲線外距E=2m。（2）橋面標高：本橋橋面標高根據(jù)設計水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。按設計水位計算橋面標高，計算公式如下：式中：橋面最低高程（m）； 設計水位（m）（設計水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。65.44+0.5+3+402.5×2%-2 =74.99m(主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝)按通航水位計算橋面標高：+通航水位60.13+10+7.5

6、+65.5×2%-2 =76.94m(主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝)按路堤通車處計算橋面標高：按跨線要求，河堤處橋面下緣的標高要求為65.6m，通車凈空4.5m,因此：65.60+4.5+2+402.5×2%-2 =78.15（主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝）綜合上述標高，本方案標高取為78.15m。接線標高確定根據(jù)橋面縱曲線可確定全橋始終端接線標高：始端：H=78.15+2-322.5×2%=73.7m。終端：H=65.6+4.5+2=72.1m。2.2 方案三跨連拱橋2.2.1 方案構(gòu)思本橋橋位所在處地質(zhì)條件一般，并不適合建造存在水平推力形式的拱橋；并考慮到

7、通航要求以及橋梁接線標高要求，不宜采用上承式拱橋，否則橋梁整體標高以及接線標高都將增加很多，缺乏經(jīng)濟性。故考慮下承式系桿拱橋，借鑒廣州新光大橋，采用三孔下承式鋼箱系桿拱與三角剛構(gòu)的組合體系橋型。引橋采用標準跨徑為40m的簡支矮箱截面型梁橋。借鑒廣州新光大橋的邊主跨（177m+428m+177m），故橋縱斷面布置為：3×40m+92m+221m+92m+5×40m。橋面標高確定（1）豎曲線設計：根據(jù)公路路線設計規(guī)范，設計車速為100km/h時凸型豎曲線最小半徑一般取值為10000m、極限值為6500m，本方案豎曲線半徑采用R10000m，縱坡采用2。豎曲線基本要素為：豎曲線長

8、度L=400m、切線長T200m、豎曲線外距E=2m。（2）橋面標高：本橋橋面標高根據(jù)設計水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。按設計水位計算橋面標高，計算公式如下：式中：橋面最低高程（m）； 設計水位（m）（設計水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。65.44+1+1.5+402.5×2%-2 =73.99m(主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝)按通航水位計算橋面標高：+通航水位60.13+10+1.5+65.5×2%-2 =70.94m(主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝)按路堤通車處計算橋面標高：按跨線要

9、求，河堤處橋面下緣的標高要求為65.6m，通車凈空4.5m,因此：65.60+4.5+2+402.5×2%-2 =78.15（主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝）綜合上述標高，本方案標高取為78.15m。接線標高確定根據(jù)橋面縱曲線可確定全橋始終端接線標高：始端：H=78.15+2-322.5×2%=73.7m。終端：H=65.6+4.5+2=72.1m。2.3 方案獨塔混凝土斜拉橋方案構(gòu)思據(jù)統(tǒng)計，獨塔斜拉橋大體占我國修建的斜拉橋的三分之一。在河床地形，地質(zhì)條件比較均勻一致時，獨塔斜拉橋有下列優(yōu)勢：獨塔斜拉橋比較經(jīng)濟。獨塔斜拉橋受力性能比較有利。首先在活載撓度較雙塔小，最大撓度發(fā)

10、生在拉索區(qū)內(nèi)，對受力有利；其次，獨塔斜拉橋受收縮徐變以及溫度梯度的影響較雙塔斜拉橋小。施工上也較有利。可以減少基礎的施工時間，并且可以考慮用轉(zhuǎn)體施工。不同材料制作的主梁所對應的經(jīng)濟跨徑是不一樣的，一般認為，跨徑在200400m時，采用混凝土主梁是最經(jīng)濟的。獨塔雙跨式斜拉橋,邊跨與主跨跨徑比多數(shù)接近于0.66，綜合考慮到橋墩布置、地質(zhì)、地形和通航富余等條件，主橋采用162m+243m獨塔混凝土斜拉橋形式.引橋采用標準跨徑為40m的簡支T型截面梁橋。橋縱斷面布置為：3×40m+162m+243m+5×40m。橋面標高確定（1）豎曲線設計：根據(jù)公路路線設計規(guī)范，設計車速為100k

11、m/h時凸型豎曲線最小半徑一般取值為10000m、極限值為6500m，本方案豎曲線半徑采用R10000m，縱坡采用2。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=400m、切線長T200m、豎曲線外距E=2m。（2）橋面標高：本橋橋面標高根據(jù)設計水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。按設計水位計算橋面標高，計算公式如下：式中：橋面最低高程（m）； 設計水位（m）（設計水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。65.44+0.5+3+443×2%-2 =75.8m(主橋橋塔出橋面標高，不含橋面鋪裝)按通航水位計算橋面標高：+通航水

12、位60.13+10+3+187×2%-2 =74.87m(主橋橋塔出橋面標高，不含橋面鋪裝)按路堤通車處計算橋面標高：按跨線要求，河堤處橋面下緣的標高要求為65.6m，通車凈空4.5m,因此：65.60+4.5+2+443×2%-2 =78.96（主橋橋塔出橋面標高，不含橋面鋪裝）綜合上述標高，本方案標高取為78.96m。接線標高確定根據(jù)橋面縱曲線可確定全橋始終端接線標高：始端：H=78.96+2-282×2%=75.32m。終端：H=65.6+4.5+2=72.1m。2.4方案雙塔斜拉橋方案構(gòu)思雙塔斜拉式斜拉橋是一種最常見的孔跨布置形式。由于它能夠滿足大跨度要求

13、，所以在建的較大跨徑橋梁都是采用了這樣的形式。在設計中，邊主跨比對選擇是非常重要的。為了在視覺上清楚的表達主跨，邊主跨比應該小于0.5。在受力上來看，邊主跨比與斜拉橋的整體剛度、端錨索的應力變幅有著很大的關系。當主跨有活載時邊跨梁端點的端錨索產(chǎn)生拉力，而當邊跨有活載時端錨索又產(chǎn)生負軸力，由此引起較大應力幅而產(chǎn)生疲勞問題。邊跨較小時，邊跨主梁的剛度較大，邊跨拉索較短，剛度也就相對較大，因而此時邊跨對索塔的錨固作用就大，主跨的剛度也就相應增大。對于活載比重小的公路和城市橋梁，合理的邊主跨比0.40-0.45。雙塔混凝土斜拉橋方案參考案例如下：雙塔混凝土斜拉橋方案參考案例橋名跨徑（m）體系梁截面梁高

14、（m）梁寬（m）索距（m）塔高（m） 廣東崖門大橋50+115+338+115+50塔梁墩固結(jié)五室箱3.426.8673.5廣東淇澳大橋40.5+136+320+136+40.5塔梁墩固結(jié)三室箱3.3632.846.1美國Sunshine Skyway 橋73.2+164.6+365.8+164.6+73.2塔梁墩固結(jié)單室箱4.2729.97.373.9法國Elorn橋48+152+400+152+48單室箱3.4723.183綜合考慮到橋墩布置、地質(zhì)、地形和通航富余等條件，邊跨為150m，主跨為345m，邊主跨比為0.435。引橋采用標準跨徑為40m的簡支T型截面梁橋。橋縱斷面布置為：40m

15、+150m+345m+150m +40m。橋面標高確定（1）豎曲線設計：根據(jù)公路路線設計規(guī)范，設計車速為100km/h時凸型豎曲線最小半徑一般取值為10000m、極限值為6500m，本方案豎曲線半徑采用R10000m，縱坡采用2。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=400m、切線長T200m、豎曲線外距E=2m。（2）橋面標高：本橋橋面標高根據(jù)設計水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。按設計水位計算橋面標高，計算公式如下：式中：橋面最低高程（m）； 設計水位（m）（設計水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。65.44+0.5+

16、3+362.5×2%-2 =74.19m(主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝)按通航水位計算橋面標高：+通航水位60.13+10+3+65.5×2%-2 =72.44m（主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝)按路堤通車處計算橋面標高：按跨線要求，河堤處橋面下緣的標高要求為65.6m，通車凈空4.5m,因此：65.60+4.5+2+362.5×2%-2 =77.35（主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝）綜合上述標高，本方案標高取為77.35m。2.4.3 接線標高確定根據(jù)橋面縱曲線可確定全橋始終端接線標高：始端：H=77.35+2-362.5×2%=72.1m。終端：H

17、=65.6+4.5+2=72.1m。2.5 方案自錨式懸索橋方案構(gòu)思自錨式懸索橋與傳統(tǒng)懸索橋的最大區(qū)別有兩個，其一是主纜錨固于邊跨加勁梁（即錨跨），因而可以利用加勁梁的水平支承能力來平衡主纜水平分力；利用錨跨自重來平衡主纜拉力的豎向分力，可節(jié)省龐大的錨碇工程。其二，可利用主纜水平分力為加勁梁提供壓應力，因而加勁梁可采用普通混凝土結(jié)構(gòu)，節(jié)省了預應力費用。自錨式懸索橋具有傳統(tǒng)懸索橋的主要審美特征，又能夠給我們一種格外的厚重、敦實、雄偉的感受。國內(nèi)外自錨式懸索橋參數(shù)：橋名跨度矢跨比加勁梁地點撫順萬新大橋70.0+160.0+70.01/6.0混凝土梁中國第七街橋67.5+134.8+67.51/8.

18、1鋼梁美國蘭旗松花江大橋90.0+240.0+90.01/7.0混凝土梁中國延吉局子街橋71.5+160+71.51/7.0混凝土梁中國此花大橋120+300+1201/6.0鋼梁日本永宗橋125+300+1251/5.0鋼梁韓國根據(jù)上面資料，綜合考慮到橋墩布置、地質(zhì)、地形和通航富余等條件，取邊跨為90m，主跨為225m，邊主跨比為0.4。引橋采用標準跨徑為40m的簡支T型截面梁橋。橋縱斷面布置為：3×40m+90m+225m+90m+5×40m。橋面標高確定（1）豎曲線設計：根據(jù)公路路線設計規(guī)范，設計車速為100km/h時凸型豎曲線最小半徑一般取值為10000m、極限值為

19、6500m，本方案豎曲線半徑采用R10000m，縱坡采用2。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=400m、切線長T200m、豎曲線外距E=2m。（2）橋面標高：本橋橋面標高根據(jù)設計水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標高的需要，并結(jié)合橋型跨徑等綜合考慮。按設計水位計算橋面標高，計算公式如下：式中：橋面最低高程（m）； 設計水位（m）（設計水位記入壅水、波浪高度等）；橋向凈空安全值（m）；橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度。65.44+0.5+3+402.5×2%-2 =74.99m(主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝)按通航水位計算橋面標高：+通航水位60.13+10+3+65.5×2%-2

20、=72.44m（主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝)按路堤通車處計算橋面標高：按跨線要求，河堤處橋面下緣的標高要求為65.6m，通車凈空4.5m,因此：65.60+4.5+2+402.5×2%-2 =78.15（主橋跨中橋面標高，不含橋面鋪裝）綜合上述標高，本方案標高取為78.15m。2.5.3 接線標高確定根據(jù)橋面縱曲線可確定全橋始終端接線標高：始端：H=78.15+2-322.5×2%=73.7m。終端：H=65.6+4.5+2=72.1m。3 方案匯總：方案項目方案方案方案方案方案三跨連續(xù)剛構(gòu)橋三跨連續(xù)鋼箱拱橋獨塔預應力混凝土斜拉橋雙塔預應力混凝土斜拉橋自錨式懸索橋1分孔3×40m+105m+195m+105m+5×40m3×40m+92m+221m+92m+5×40m3×40m+162m+243m+5×40m40m+150m+345m+150m+40m3×40m+90m+225m+90m+5×40m2橋長725m725m