第七届北京市大学生建筑结构设计竞赛.docx

第七届北京市大学生建筑结构设计竞赛 第七届北京市大学生建筑结构设计竞赛 B组赛组（桥梁方向） 一.题目 北京市自行车专用路跨京藏高速高架桥设计 二.设计资料 （一）工程概况 1.具体交通需求 为解决回龙观地区非机动车出行不便问题，北京市拟建一条自行车专用路。该专用路与京藏高速相交，采用立体交叉形式上跨京藏高速。在京藏高速东西两侧辅路设有人行梯道，保障拟建自行车专用路与现况京藏高速辅路非机动车系统及行人道实现交通跨越。 沿着京藏高速路纵向240米范围内，共有5座跨京藏高速路的高架桥（2座已建，2座待建，1座本桥），跨京藏高架桥作为此区域从北向进京的第一座桥，形成标志。 图2-1-1 拟建高架桥平面图 图2-1-2 拟建高架桥道路纵断面 2.跨越线路需求-京藏高速 京藏高速主路按高速公路标准建设，计算车速为100km/h，双幅路形式，三上三下六车道，中间分隔带宽度2.5m，西侧主路横断面形式为：0.5m路缘带+3×3.75m车行道+3m硬路肩（含0.5m路缘带）+0.75m土路肩，宽度为15.5m。京藏高速辅路在主路两侧布置，为单向3车道，横断面形式为1.0m检修步道+0.25m路缘带+3×3.25m机动车道+2.5m非机动车道 +1.5m人行道。 道路等级、规划红线、规划断面、节点形式等见下表： 图2 拟跨越线路具体情况 （二）拟建场地工程地质条件 1 地形、地貌及地物概述 本工程场地地貌属温榆河冲洪积扇的中部。地形较平坦，钻孔地面标高在 42.6444.88m 之间。 根据本次钻探野外描述、原位测试及室内土工试验成果，按土的岩性及工程特性将地层划分为 11 大层，其中层土为人工填土层，?层土为第四纪沉积土层。 现自上而下分述如下： 2.2.1 人工填土层 a.素填土:黄褐色，稍湿湿，稍密，具中压缩性。主要成分为粉质黏土、粉土，含少量砖渣、碎石。本层厚度为 0.704.00m，层底标高为 40.7143.21m。 b.杂填土1:杂色，稍湿，松散稍密。主要由砖块、灰渣、碎石等组成。本层厚度为 0.304.00m。 2.2.2 第四纪沉积土层 a.粉土：褐黄色，稍湿湿，中密密实。含云母片、氧化铁条纹，夹粉质黏土1、黏土2 薄层或透镜体。本层厚度为 2.006.20m，层底标高为 36.57 39.89m。 b.粉质黏土1：褐黄色，可塑，具中压缩性高压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 0.402.70m。 c.黏土2：褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性高压缩性。含氧化铁条纹。本层厚 度为 0.303.00m。 d.粉质黏土：灰色，局部褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性。含氧化铁条纹，夹粉土1、黏土2 薄层或透镜体。本层厚度为 1.208.60m，层底标高为31.1037.69m。 e.粉土1：灰色，局部褐黄色，湿，中密密实。含云母片和氧化铁条纹。本层厚度为 0.404.30m。 f.黏土2：灰色，局部褐黄色，可塑，具中压缩性高压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 1.004.10m。 g.细中砂：褐黄色，潮湿饱和，中密密实。成分以长石、石英为主，夹粉质黏土 1、黏土2薄层或透镜体，局部夹粉砂薄层。本层厚度为 0.303.80m， 层底标高为 29.0434.17m。 h.粉质黏土1：褐黄色，可塑，具中压缩性。含氧化铁条纹。本层仅在 16#钻孔揭露，厚度为 2.50m。 i.黏土2：褐黄色，软塑，具高压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 0.501.00m。 j.粉质黏土：褐黄色，可塑，局部硬塑，具中压缩性。含氧化铁条纹，夹黏土1、粉土2 及粉细砂3 薄层或透镜体。本层厚度为 2.006.50m，层底标高为24.2728.92m。 k.黏土1：褐黄色，软塑可塑，具中压缩性高压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为0.703.00m。 l.粉土2：褐黄色，稍湿湿，密实。含云母片和氧化铁条纹。本层厚度为 0.903.00m。 m.粉细砂3：褐黄色，饱和，密实。成分以长石、石英为主。本层仅在 11#钻孔揭露，厚度为 0.90m。 n.细中砂：褐黄色，饱和，密实。成分以长石、石英为主，夹粉质黏土1、黏土2及粉土3薄层或透镜体，局部夹粉砂薄层。本层厚度为 0.608.80m，层底标高为 19.4426.32m。 o.粉质黏土1：褐黄色，可塑，具中压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 0.601.10m。 p.黏土2：褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 1.105.50m。 q.粉土3：褐黄色，稍湿湿，密实。含云母片和氧化铁条纹。本层厚度为 1.004.20m。 r.粉土：灰色，稍湿湿，中密密实。含云母片和氧化铁条纹，夹粉质黏土1、黏土2 及粉细砂3 薄层或透镜体。本层厚度为 9.0014.60m，层底标高为7.6413.88m。 s.粉质黏土1：灰色，可塑，局部软塑，具中压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 0.308.80m。 t.黏土2：灰色，可塑，局部软塑，具中压缩性高压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 1.004.10m。 u.粉细砂3：灰色，饱和，密实。成分以长石、石英为主。本层厚度为 0.303.20m。 v.粉细砂：褐黄色，饱和，密实。成分以长石、石英为主，夹粉质黏土1、粉土2 及黏土3 薄层或透镜体。本层厚度为 1.208.00m，层底标高为 4.258.09m。 w.粉质黏土1：褐黄色，局部灰色，可塑，具中压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 0.301.70m。 x.粉土2：褐黄色，湿，中密密实。含云母片和氧化铁条纹。本层厚度为 1.001.50m。 y.黏土3：褐黄色，可塑，具中压缩性高压缩性。含氧化铁条纹。本层仅在44#钻孔揭露，厚度为 1.50m。 z.粉质黏土：褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性。含氧化铁条纹，夹黏土1、粉土2及粉细砂3薄层或透镜体。本层厚度为 2.1014.40m，层底标高为-7.10-2.02m。 aa.黏土1：褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 0.405.00m。 ab.粉土2：褐黄色，稍湿湿，密实。含云母片和氧化铁条纹。本层厚度为0.805.00m。 ac.粉细砂3：褐黄色，饱和，密实。成分以长石、石英为主。本层厚度为 0.505.70m。 ad.细砂：褐黄色，饱和，密实。成分以长石、石英为主，夹粉质黏土-1、黏土-2及粉土-3薄层或透镜体。本层厚度为 0.3017.60m，层底标高为-23.85-5.84m。 ae.粉质黏土-1：褐黄色，可塑硬塑，具中压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 1.007.50m。 af.黏土-2：褐黄色，可塑硬塑，具中压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为0.601.70m。 ag.粉土-3：褐黄色，稍湿，密实。含云母片和氧化铁条纹。本层厚度为 0.402.80m。 ah.粉质黏土?：褐黄色，可塑，具中压缩性。含氧化铁条纹。本层最大揭露厚度为6.60m，层底标高低于-26.50m。 以上各地基土层物理力学性质指标统计结果详见表 3-1 和 3-2。地质勘察报告主要结论见后。 表2-2-1:地层岩性及土的物理力学性质综合统计表 工程名称:北京市自行车专用路跨京藏高速高架桥设计工程编号: 2022 地勘主要结论： 拟建场地无不良地质作用。属稳定场地，适宜本工程建设。除人工填土层外，无其他特殊性岩土。场地地基土层属同一地质单元，地层成层条件较好，属均匀地基。根据钻探、原位测试及室内土工试验成果，除人工填土层不应作地基持力层外，其余各土层均可作地基持力层，各土层按公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2022）确定的承载力基本容许值a0f和钻孔桩桩侧土的摩阻力标准值qik可按下表所列数值采用，天然土基回弹模量 E0可按 35.0MPa 采用。 （三）水文地质条件概述 本场地内观测到三层地下水，第一层地下水类型为上层滞水，其稳定水位埋深为 2.604.80m，水位标高为37.8441.09m；第二层地下水类型为潜水，其稳定水位埋深为8.5011.90m，水位标高为32.2935.25m；第三层地下水类型为层间潜水，其稳定水位埋深为13.7017.40m，水位标高为26.8230.49m。 场地历年最高地下水位，近35年最高地下水位标高可按40.00m考虑（不包括上层滞水）。场地各层地下水对混凝土结构均具微腐蚀性，第一、二层地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性，第三层地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。 本场地地基土对混凝土结构和对钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。 （四）工程抗震设计基本条件 1 地震影响基本参数 根据中国地震动参数区划图（GB 18306-2022），拟建场地的地震动峰值加速度为 0.20g，该地震动峰值加速度所对应的地震基本烈度为度。根据建筑抗震设计规范（GB 50011-2022），拟建场地抗震设防烈度为 8 度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为 0.20g。 2 场地类别 根据公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2022）第 4.1.6 条、第 4.1.7条的 规定，根据本次勘察在 11#、16#及 40#钻孔进行的钻孔波速测试结果（见波速测试成果图），拟建场地自然地面以下20.00m深度内土层的平均剪切波速Vse为194198m/s， 因场地覆盖层厚度大于 50m，按公路桥梁抗震设计细则（JTG/TB02-01-2022）判定， 拟建桥梁工程场地类别属于类。 3地震液化判别 根据本次勘察 11#、23#和 41#钻孔进行的标准贯入试验数据及黏粒含量，地下水位深度dw 按历年最高地下水水位（自然地面）取值，按公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2022）判定，在地震烈度为 8 度时，本场地地基土不液化。场地属对公路桥梁抗震不利地段。 （五）技术标准 1.桥长要求：跨京藏高架桥仅需跨越京藏高速，桥长可适当调整，但不得过长或过短。 2.宽度要求：跨京藏高架桥桥面需满足：自行车道净宽6米+人行通道净宽 3.5米（人 行道集中设置于道路南侧）。 3.设计荷载：人群荷载5.0kPa；城-B级(车道荷载效应乘以0.6的折减系数，车辆荷 载效应乘以0.5的折减系数)。 4.桥下净空：京藏高速路 5.0m；地方道路4.5m。 5.抗震设防：桥梁抗震设防分类为甲类；地震基本烈度为8度。 6.安全等级：一级。 7.设计基准期：100年。 8.环境类别：承台及以上结构为类，承台以下为类。 9.设计车速：15km/h。 10.投资造价：工程建安费按不超过1500万估算。 （六）设计依据 1.城市桥梁设计规范（CJJ 11-2022）； 2.城市人行天桥与人行地道技术规范（CJJ 69-95）； 3.城市桥梁抗震设计规范（CJJ 166-2022）； 4.钢结构设计规范（GB 50017-2022）； 5.城市桥梁养护技术规范（CJJ99-2022 J281-2022）； 6.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2022)。 7.公路工程技术标准（JTG B01-2022）； 8.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2022）； 9.公路工程结构可靠度设计统一标准（GB/T50283-1999）； 10.公路钢结构桥梁设计规范（JTG D64-2022）； 11.公路钢管混凝土拱桥设计规范（JTG-T D65-06-2022）； 12.公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2022）； 13.公路工程抗震规范（JTG B02-2022）； 14.公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2022）； 15.公路桥梁抗风设计规范（JTG-T D60-01-2022）； 16.公路桥梁伸缩装置（JT-T 327-2022）； 17.公路工程水文勘测设计规范（JTGC30-2022）； 18.公路工程地质勘察规范(JTG C20-2022) 19.公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件（JT/T 722-2022）； 20.道路交通标志和标线（GB57682022）； 21.工程建设强制性条文； 三.作品设计要求 （一）总体要求 本次比赛桥长不做严格限制，但应满足跨越京藏高速的基本需求。建筑设计时需考虑本工程为大型公共建筑周边的室外景观桥，桥梁的建筑艺术应与周围建筑景观协调。主体结构的造型要简洁明快通透，附属结构（栏杆、照明等）要兼具美观与实用性。完整的说明书内容如下：外型设计的建筑风格，桥梁外部装饰特点，桥梁与周围环境的协调性。 为保证评委有充分的时间进行桥梁方案的审定，请各位在正式比赛前一周，提交建筑设计说明书、结构设计说明书PDF版（最终版），参赛当天结构方案、结构形式、重要结构计算不允许有较大的改动，建筑设计说明书、结构设计说明书允许有少量的文字修改。 （二）建筑设计内容 1.方案比选： 考虑桥梁的建筑艺术应与周围自然景观协调，根据经济、安全、美观、实用的原则综合考虑，选择23个桥型方案，从造价、工期、施工难易度、耐久性、建筑效果、环境保护等各方面综合比较，确定推荐方案。 2编写建筑设计说明书 针对推荐方案，确定主体结构，主体结构的造型要简洁明快通透，附属结构（栏杆、照明等）要兼具美观与实用性。完整的说明书内容如下：外型设计的建筑风格，桥梁外部装饰特点，桥梁与周围环境的协调性。 3绘制建筑方案图 包括方案总平面图（包括周围环境）、桥梁平面图、立面图、剖面图。 4绘制效果图 根据拟定的设计资料，制作效果图 5. 制作虚拟现实动画 根据题目拟定的设计资料，虚拟现实动画，突出桥梁与周边环境氛围的协调。 （三）结构设计内容 1确定拟建桥梁结构体系，传力途径等。 2选择建筑材料：自行选择建筑材料，鼓励采用新型建筑材料。 3拟定结构主要尺寸，如上部结构的截面形式、下部结构类型等。 4进行桥梁的荷载组合、内力计算。 5进行结构设计。 重点针对上部结构的强度、刚度、稳定性要求进行设计，基础可只估算竖向承载力。 6编写设计说明计算书。 完成一份思路清晰、表达准确、内容完整的计算书：包括桥梁上的作用，计算模型的选取，结构内力计算，主要构件设计、关键节点计算以及相应的构造措施。必要的设计验算需给出详细的计算过程。建议采用桥梁设计绘图综合程序，进行结构设计计算及图纸绘制。 7绘制结构设计方案图 为适应国家号召“低消耗、去产能”等设计措施，尽采用木材、钢、铝合金、钢-混凝土组合结构材料或其他材料设计，绘制结构设计总说明、结构总体布置图、主要构件和关键部位构造图、工程数量表等。 8施工组织方案设计 要求施工方案新颖，合理安排施工组织，尽可能采用预制装配构件施工，避免对环境的二次污染。施工方案应包括施工便道设置、基础开挖方案、高墩施工、施工场地布置等。有条件时,可制作主要施工工序的动画模拟。 9对工程进行简单的经济分析，不超过总造价。 10. 建议对该桥梁采用BIM技术进行桥梁设计、施工、养护的全寿命设计。 （四）建筑结构模型 模型大小不超过120cm，材料自定，重要构件或重要连接构件需采用3D打印方式制作。 四.作品要求 （一）作品应力求有创造性，贴近实际，结构合理，制作精巧。 （二）每个参赛队仅能提交一份作品。 （三）完整的作品包括以下部分: 1建筑设计内容 2结构设计内容 3建筑结构模型 4桥梁总体造价分析 （四）作品由参赛队命名，名称要求健康向上，特点突出。 （五）作品除满足适用、安全、经济和美观的要求外，还应有利于环境保护、并与周围景观协调。 五.评比标准 此次大赛的评比，主要从建筑设计、结构设计、建筑结构模型以及建筑总体造价分析四