桥梁纵断面设计.doc
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HUNAN UNIVERSITY题目：桥梁工程毕业设计-桥梁纵断面设计学生姓名：刘世佳学生学号：20080711312专业班级：桥梁工程2班学院名称：土木工程学院指导老师：张志田 副教授二零一一年十二月目录1 主要技术标准22 分孔方案22.1 方案预应力混凝土连续刚构桥22.1.1 方案构思 22.1.2 桥面标高确定 32.1.3 接线标高确定 42.2 方案 三跨连拱桥42.2.1方案构思42.2.2桥面标高确定42.2.3接线标高确定52.3 方案 独塔混凝土斜拉桥62.3.1方案构思62.3.2桥面标高确定62.3.3接线标高确定72.4方案 双塔斜拉桥 72.4.1方案构思72.4.2桥面标高确定82.4.3 接线标高确定92.5 方案 自锚式悬索桥 92.5.1方案构思 92.5.2桥面标高确定102.5.3接线标高确定113 方案汇总 114 附：纵坡为采用1%时方案标高121 主要技术标准根据设计要求，主要技术指标如下：1设计荷载：高速公路，双向四车道；2设计车速：100km/h；3梁式桥采用单幅桥面布置，桥面净宽为：0.5m（防撞护栏）+3.0m（右侧路肩）+23.75（行车道）+3.5m（中间带）+23.75（行车道）+3.0m（右侧路肩）+0.5m（防撞护栏）=25.5m；4桥面坡度: 纵坡2% ，横坡2%；5通航标准：-（2）级航道（两个通航孔），净高10m，对于单向通航孔，净宽75m，对于双向通航孔，净宽150m，通航水位为60.13m。6设计洪水频率: 按百年一遇洪水频率,设计水位为65.44m。7设计基准期：100年。2 分孔方案2.1 方案预应力混凝土连续刚构桥2.1.1 方案构思本桥河床较为平坦，可以使用较大跨径以满足通航和泄洪要求。由于是两个-(2)级航道，通航净宽为75m，设一个双向通航孔，通航净宽为150m。部分国内外已建梁桥边中跨比参数见下表：从以上数据来看, 国内边中跨比值取值在0. 51 0. 76 之间, 主要集中在0. 59 左右, 跨度较大时比值有减小的趋势; 国外边中跨比取值在0. 42 0. 66之间, 主要集中在0. 55 左右, 跨度与比值之间没有明显的线性关系，并且边主跨跨径之比在0.540.56时，不仅可以使中墩内基本没有横在偏心弯矩，而且由于边跨合龙段长度小，可以在边跨悬臂端用导梁支撑于边墩上，进行边跨合龙，从而取消落地支架，施工也十分经济方便。综合考虑到桥墩布置、地质、地形和通航富余等条件，取主跨为195m，边跨105m。连续刚构桥的边主跨比为0.549，本桥全长长度为725m。引桥采用标准跨径为40m的简支T型截面梁桥。综上，桥纵断面布置为：3×40m+105m+195m+105m+5×40m。2.1.2 桥面标高确定（1）竖曲线设计：根据公路路线设计规范，设计车速为100km/h时凸型竖曲线最小半径一般取值为10000m、极限值为6500m，本方案竖曲线半径采用R10000m，纵坡采用2。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=400m、切线长T200m、竖曲线外距E=2m。（2）桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。 按设计水位计算桥面标高，计算公式如下： 式中： 桥面最低高程（m）； 设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）；桥向净空安全值（m）；桥梁上部结构建筑高度。 65.44+0.5+3+402.5×2%-2 =74.99m(主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装) 按通航水位计算桥面标高：通航水位 60.13+10+7.5+65.5×2%-2 =76.94m(主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装) 按路堤通车处计算桥面标高：按跨线要求，河堤处桥面下缘的标高要求为65.6m，通车净空4.5m,因此： 65.60+4.5+2+402.5×2%-2 =78.15（主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装）综合上述标高，本方案标高取为78.15m。2.1.3 接线标高确定根据桥面纵曲线可确定全桥始终端接线标高：始端：H=78.15+2-322.5×2%=73.7m。终端：H=65.6+4.5+2=72.1m。2.2 方案 三跨连拱桥2.2.1 方案构思本桥桥位所在处地质条件一般，并不适合建造存在水平推力形式的拱桥；并考虑到通航要求以及桥梁接线标高要求，不宜采用上承式拱桥，否则桥梁整体标高以及接线标高都将增加很多，缺乏经济性。故考虑下承式系杆拱桥，借鉴广州新光大桥，采用三孔下承式钢箱系杆拱与三角刚构的组合体系桥型。引桥采用标准跨径为40m的简支矮箱截面型梁桥。借鉴广州新光大桥的边主跨（177m+428m+177m），故桥纵断面布置为：3×40m+92m+221m+92m+5×40m。2.2.2桥面标高确定（1）竖曲线设计：根据公路路线设计规范，设计车速为100km/h时凸型竖曲线最小半径一般取值为10000m、极限值为6500m，本方案竖曲线半径采用R10000m，纵坡采用2。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=400m、切线长T200m、竖曲线外距E=2m。（2）桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。 按设计水位计算桥面标高，计算公式如下： 式中： 桥面最低高程（m）； 设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）；桥向净空安全值（m）；桥梁上部结构建筑高度。 65.44+1+1.5+402.5×2%-2 =73.99m(主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装) 按通航水位计算桥面标高：通航水位 60.13+10+1.5+65.5×2%-2 =70.94m(主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装) 按路堤通车处计算桥面标高：按跨线要求，河堤处桥面下缘的标高要求为65.6m，通车净空4.5m,因此： 65.60+4.5+2+402.5×2%-2 =78.15（主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装）综合上述标高，本方案标高取为78.15m。2.2.3接线标高确定根据桥面纵曲线可确定全桥始终端接线标高：始端：H=78.15+2-322.5×2%=73.7m。终端：H=65.6+4.5+2=72.1m。2.3 方案 独塔混凝土斜拉桥2.3.1方案构思据统计，独塔斜拉桥大体占我国修建的斜拉桥的三分之一。在河床地形，地质条件比较均匀一致时，独塔斜拉桥有下列优势：独塔斜拉桥比较经济。独塔斜拉桥受力性能比较有利。首先在活载挠度较双塔小，最大挠度发生在拉索区内，对受力有利；其次，独塔斜拉桥受收缩徐变以及温度梯度的影响较双塔斜拉桥小。施工上也较有利。可以减少基础的施工时间，并且可以考虑用转体施工。不同材料制作的主梁所对应的经济跨径是不一样的，一般认为，跨径在200400m时，采用混凝土主梁是最经济的。独塔双跨式斜拉桥,边跨与主跨跨径比多数接近于0.66，综合考虑到桥墩布置、地质、地形和通航富余等条件，主桥采用162m+243m独塔混凝土斜拉桥形式.引桥采用标准跨径为40m的简支T型截面梁桥。桥纵断面布置为：3×40m+162m+243m+5×40m。2.3.2桥面标高确定（1）竖曲线设计：根据公路路线设计规范，设计车速为100km/h时凸型竖曲线最小半径一般取值为10000m、极限值为6500m，本方案竖曲线半径采用R10000m，纵坡采用2。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=400m、切线长T200m、竖曲线外距E=2m。（2）桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。 按设计水位计算桥面标高，计算公式如下： 式中： 桥面最低高程（m）； 设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）；桥向净空安全值（m）；桥梁上部结构建筑高度。 65.44+0.5+3+443×2%-2 =75.8m(主桥桥塔出桥面标高，不含桥面铺装) 按通航水位计算桥面标高：通航水位 60.13+10+3+187×2%-2 =74.87m(主桥桥塔出桥面标高，不含桥面铺装) 按路堤通车处计算桥面标高：按跨线要求，河堤处桥面下缘的标高要求为65.6m，通车净空4.5m,因此： 65.60+4.5+2+443×2%-2 =78.96（主桥桥塔出桥面标高，不含桥面铺装）综合上述标高，本方案标高取为78.96m。2.3.3接线标高确定根据桥面纵曲线可确定全桥始终端接线标高：始端：H=78.96+2-282×2%=75.32m。终端：H=65.6+4.5+2=72.1m。2.4方案 双塔斜拉桥2.4.1方案构思双塔斜拉式斜拉桥是一种最常见的孔跨布置形式。由于它能够满足大跨度要求，所以在建的较大跨径桥梁都是采用了这样的形式。在设计中，边主跨比对选择是非常重要的。为了在视觉上清楚的表达主跨，边主跨比应该小于0.5。在受力上来看，边主跨比与斜拉桥的整体刚度、端锚索的应力变幅有着很大的关系。当主跨有活载时边跨梁端点的端锚索产生拉力，而当边跨有活载时端锚索又产生负轴力，由此引起较大应力幅而产生疲劳问题。边跨较小时，边跨主梁的刚度较大，边跨拉索较短，刚度也就相对较大，因而此时边跨对索塔的锚固作用就大，主跨的刚度也就相应增大。对于活载比重小的公路和城市桥梁，合理的边主跨比0.40-0.45。双塔混凝土斜拉桥方案参考案例如下：双塔混凝土斜拉桥方案参考案例桥名跨径（m）体系梁截面梁高（m）梁宽（m）索距（m）塔高（m） 广东崖门大桥50+115+338+115+50塔梁墩固结五室箱3.426.8673.5广东淇澳大桥40.5+136+320+136+40.5塔梁墩固结三室箱3.3632.846.1美国Sunshine Skyway 桥73.2+164.6+365.8+164.6+73.2塔梁墩固结单室箱4.2729.97.373.9法国Elorn桥48+152+400+152+48单室箱3.4723.183综合考虑到桥墩布置、地质、地形和通航富余等条件，边跨为150m，主跨为345m，边主跨比为0.435。引桥采用标准跨径为40m的简支T型截面梁桥。桥纵断面布置为：40m+150m+345m+150m +40m。2.4.2桥面标高确定（1）竖曲线设计：根据公路路线设计规范，设计车速为100km/h时凸型竖曲线最小半径一般取值为10000m、极限值为6500m，本方案竖曲线半径采用R10000m，纵坡采用2。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=400m、切线长T200m、竖曲线外距E=2m。（2）桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。 按设计水位计算桥面标高，计算公式如下： 式中： 桥面最低高程（m）； 设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）；桥向净空安全值（m）；桥梁上部结构建筑高度。 65.44+0.5+3+362.5×2%-2 =74.19m(主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装) 按通航水位计算桥面标高：通航水位 60.13+10+3+65.5×2%-2 =72.44m（主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装) 按路堤通车处计算桥面标高：按跨线要求，河堤处桥面下缘的标高要求为65.6m，通车净空4.5m,因此： 65.60+4.5+2+362.5×2%-2 =77.35（主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装）综合上述标高，本方案标高取为77.35m。2.4.3 接线标高确定根据桥面纵曲线可确定全桥始终端接线标高：始端：H=77.35+2-362.5×2%=72.1m。终端：H=65.6+4.5+2=72.1m。2.5 方案 自锚式悬索桥2.5.1方案构思自锚式悬索桥与传统悬索桥的最大区别有两个，其一是主缆锚固于边跨加劲梁（即锚跨），因而可以利用加劲梁的水平支承能力来平衡主缆水平分力；利用锚跨自重来平衡主缆拉力的竖向分力，可节省庞大的锚碇工程。其二，可利用主缆水平分力为加劲梁提供压应力，因而加劲梁可采用普通混凝土结构，节省了预应力费用。自锚式悬索桥具有传统悬索桥的主要审美特征，又能够给我们一种格外的厚重、敦实、雄伟的感受。国内外自锚式悬索桥参数：桥名跨度矢跨比加劲梁地点抚顺万新大桥70.0+160.0+70.01/6.0混凝土梁中国第七街桥67.5+134.8+67.51/8.1钢梁美国兰旗松花江大桥90.0+240.0+90.01/7.0混凝土梁中国延吉局子街桥71.5+160+71.51/7.0混凝土梁中国此花大桥120+300+1201/6.0钢梁日本永宗桥125+300+1251/5.0钢梁韩国根据上面资料，综合考虑到桥墩布置、地质、地形和通航富余等条件，取边跨为90m，主跨为225m，边主跨比为0.4。引桥采用标准跨径为40m的简支T型截面梁桥。桥纵断面布置为：3×40m+90m+225m+90m+5×40m。2.5.2桥面标高确定（1）竖曲线设计：根据公路路线设计规范，设计车速为100km/h时凸型竖曲线最小半径一般取值为10000m、极限值为6500m，本方案竖曲线半径采用R10000m，纵坡采用2。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=400m、切线长T200m、竖曲线外距E=2m。（2）桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。 按设计水位计算桥面标高，计算公式如下： 式中： 桥面最低高程（m）； 设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）；桥向净空安全值（m）；桥梁上部结构建筑高度。 65.44+0.5+3+402.5×2%-2 =74.99m(主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装) 按通航水位计算桥面标高：通航水位 60.13+10+3+65.5×2%-2 =72.44m（主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装) 按路堤通车处计算桥面标高：按跨线要求，河堤处桥面下缘的标高要求为65.6m，通车净空4.5m,因此： 65.60+4.5+2+402.5×2%-2 =78.15（主桥跨中桥面标高，不含桥面铺装）综合上述标高，本方案标高取为78.15m。2.5.3 接线标高确定根据桥面纵曲线可确定全桥始终端接线标高：始端：H=78.15+2-322.5×2%=73.7m。终端：H=65.6+4.5+2=72.1m。3 方案汇总：方案项目方案方案方案方案方案三跨连续刚构桥三跨连续钢箱拱桥独塔预应力混凝土斜拉桥双塔预应力混凝土斜拉桥自锚式悬索桥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桥长725m725m725m725m725m3纵坡2%2%2%2%2%4接线标高73.7m（西） 72.1m（东）73.7m（西） 72.1m（东）75.32m（西） 72.1m（东）72.1m（西） 72.1m（东）73.7m（西） 72.1m（东）5桥面高程78.15m78.15m78.96m77.35m78.15m4 附：纵坡为采用1%时，各方案标高竖曲线设计：根据公路路线设计规范，设计车速为100km/h时凸型竖曲线最小半径一般取值为10000m、极限值为6500m，本方案竖曲线半径采用R15000m，纵坡采用1。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=300m、切线长T150m、竖曲线外距E=0.75m。方案汇总：方案项目方案方案方案方案方案三跨连续刚构桥三跨连续钢箱拱桥独塔预应力混凝土斜拉桥双塔预应力混凝土斜拉桥自锚式悬索桥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桥长725m725m725m725m725m3纵坡1%1%1%1%1%4接线标高72.9m（西） 72.1m（东）72.9m（西） 72.1m（东）73.71m（西） 72.1m（东）72.1m（西） 72.1m（东）72.9m（西） 72.1m（东）5桥面高程75.375m75.375m75.78m74.975m75.375m
