桥型方案比选报告14232.pdf

增城大桥改造工程桥型方案构思与比选 1 项目概况 某大桥位于所在城市市中心区东北侧，是该市中心城区东北侧进出城重要通道。目前该大桥宽度仅为双向两车道，而桥两岸的道路均已改建为双向六车道，使得该桥成为所在地区的交通瓶颈，因此其改建迫在眉睫。原大桥无论是桥面宽度、设计荷载等方面均无法满足区域经济和交通发展的要求，也无法满足附近城市居民日常生活起居的正常要求。同时原大桥存在较严重的病害，虽然经过多次维修加固，但由于原桥建造标准太低，难以提高到现行技术标准，对社会经济发展和人民生命财产安全均造成严重威胁。要把该市建设成为生态型、现代化的城市，加快城区交通网络的建设是十分必要而迫切的，本项目的建设符合该市总体发展规划。桥梁设计主要技术标准：(1)道路等级:公路一级结合城市主干道标准设计；(2)计算行车速度:50 km/h；(3)车道及桥宽:按六车道设计，两侧设非机动车道、人行道，机非车道之间设绿化带；(4)桥梁设计荷载标准:公路-级；(5)桥梁设计洪水频率:1/100；(6)抗震设防标准:地震动峰值加速度0 1g(地震基本烈度7 度)，本桥提高1 度，按8 度设防。桥位自然条件和工程地质情况 气象及水文 增城地处南亚热带，其气候属南亚热带典型的季风海洋气候，温暖、多雨、湿润，夏长冬短，夏季长达半年之久。增城年平均气温，历年极端最高气温，极端最低气温。年平均最高气温，年平均最低气温。雨量充沛，分布不均，年平均降雨量毫米，其中4-9月降雨量毫米；占全年降雨量的%。年平均相对湿度%，最小相对湿度7%。无霜期长。年平均风速米/秒，年平均雷暴日数天。按百年一遇洪水位作为设计水位，确定本桥设计水位为米。工程地质 根据桥位处钻探揭露，场地内埋藏地层主要有填筑土层（Qme）杂填土；第四系冲积层（Qal）-1粗砂、-2粉质粘土、-3淤泥质中砂、-5砾砂及-6圆砾；第四系残积层（Qel）粉质粘土；下伏基岩为下古生界（Pz1）混合片麻岩-1全风化混合片麻岩、-2强风化混合片麻岩岩、-3中风化混合片麻岩及、-4微风化混合片麻岩。通航条件 本桥桥位处航道技术等级为级。其要求双向通航孔净宽不小于40米，净高不低于6米，最高通航水位为5年一遇洪水位，即为米。2 桥型方案构思 桥梁跨径构思 根据桥梁所在城市航道局要求，该桥所跨通航等级为级。桥位处河宽260m，路线中心线与水流方向交角为90。桥下通航净高按6m 考虑，单向通航孔净宽40m。考虑一定的防撞设施及安全距离，满足通航要求最小跨径为60m。引桥跨径布置综合考虑以上因素，并考虑施工方便、快捷，引桥采用跨径30m 的预制预应力混凝土小箱梁，先简支后桥面连续。主桥结构形式构思 该桥所在城市有着悠久的历史文化和丰富的旅游资源，新建大桥作为城市景观桥梁，应综合考虑美观、经济、后期维护、防撞安全、施工难易、协调难易及地标建筑等因素，经过对其所在桥位地形、地貌和周边既有建筑的考察，并结合该市的规划，同时考虑航道的规划发展，分别提出 1个推荐方案和3个比较方案。推荐方案采用了中承式拱桥，本次设计的4个桥梁方案概况见表1。3 桥型方案 中承式拱桥 桥梁所跨河流上现有桥梁形式以连续梁、简支梁以及上承式拱桥为主，本方案采用中承式拱桥的造型宛如“展翅腾飞”的姿态，寓意该市的腾飞发展，希望能为旅游资源丰富的该市带来飞跃发展。作为连接中心城区东西向的重要桥梁，大桥主拱圈像两道“彩虹”横卧在河流上（如图 1），更增添了整体景观效果。主跨除满足40m 宽的通航要求外，采用128m 的大跨径还能有效减少水中基础的施工。本方案跨径布置为（130）m 预制小箱梁（3612836）m 中承式拱桥（130）m 预制小箱梁，全长，引桥采用预应力混凝土预制小箱梁。主桥采用整幅双向六车道，全幅桥宽41m，左右幅均为12m 车行道+拱脚区+人行道，中央设防撞墙。引桥采用分幅设计，左右幅路幅组成相同，设计为 人行道+12m 防撞墙+防撞墙18m。图1 中承式拱桥效果图 地锚式独塔空间扭索面斜拉桥 为避免在河道中设置桥墩，主要考虑以斜拉桥一跨通过为主，故决定采用独塔斜拉桥以及空间索面来增强结构的视觉冲击力。本桥建成后，无论是跨度还是索塔在此类桥中均属首次使用，具有较先进的技术水准和景观的独特性；以“吉祥鸽”为创意的大桥主体造型宛如展翅腾飞的姿态（如图2），寓意城市的的腾飞发展。本方案桥孔布置为（50+160+50）m，全长；上部结构采用钢箱梁，梁身与塔身固结，塔身与锚碇之间通过系梁平衡水平力。上部为三跨等高度连续钢箱梁，梁高，孔径布置为（50+160+50）m。主桥采用整幅双向六车道，全幅桥宽40m，左右幅均为12m 行车道+防撞墙+人行道，中央设 锚索区及两侧各 防撞墙。图2 地锚式空间扭索面斜拉桥效果图 三跨连续刚构桥 为满足通航要求，同时减少水下基础数量，采用三跨连续刚构桥。主梁通过二次抛物线形实现截面变高，线性流畅简洁；桥墩采用双薄壁桥墩，能有效减小支点负弯矩，减少结构材料用量，且墩梁固结，成桥后支座数量少，减少后期支座养护，有效降低成本；桥梁整体造型简洁大方，视野开阔，如图 3。本方案跨径布置为（130）m 预制小箱梁（3612836）m 中承式拱桥（130）m 预制小箱梁，桥梁全长。引桥采用预应力混凝土预制小箱梁。主桥采用整幅双向六车道，全幅桥宽41m，左右幅均为12m 车行道+拱脚区+人行道，中央设防撞墙。引桥采用分幅设计，左右幅路幅组成相同，设计为 人行道+12m 防撞墙+防撞墙18m。图3 三跨连续刚构桥效果图 四跨连续梁桥 根据航道部门的要求，桥位处通航等级为级，双向通航孔净宽40m，主跨采用60m 跨径能满足通航的要求，跨径、梁高相对较小，主梁通过二次抛物线实现截面变高，线性流畅简洁（如图4），且设计、施工技术成熟养护简易，工程造价较低。本方案跨径布置为（130）m 预制 小箱梁（40+60+60+40）m 连续梁（130）m 预制小箱梁，全长。主桥采用连续梁，引桥采用预应力混凝土预制小箱梁。主桥及引桥均采用分幅设计，两幅之间设有2m中央绿化带，左右幅路幅组成相同，设计为 人行道+12m 车行道+防撞墙18m。图4 四跨连续梁桥效果图 4 方案对比 该大桥四种桥型方案的方案对比见表1。表1 方案综合比较表 方案 方案一 方案二 方案三 方案四 桥型 中承式拱桥 地锚式独塔空间扭索面斜拉桥 三跨连续刚构桥 四跨连续梁桥 跨径组合 30+36+128+36+30 50+160+50 70+120+70 30+40+40+60+60+40+30 主桥长 128 160 120 60 技术难度 易 较易 易 易 结构耐久性 较好 好 较好 较好 造价 较低 较高 低 低 中承式拱桥桥梁造型美观，构思独特，建成后能够成为地标性建筑物，虽施工工艺较复杂，后期维护工作量大，造价略高，但性价比好，其最大特点是较为突出的先进性。地锚式独塔空间扭索面斜拉桥桥梁造型美观，构思独特，塔型模仿生态，但施工难度较大，工期较长，造价较高。连续刚构桥设计、施工技术成熟；变形小，结构刚度好，行车平顺舒服，养护简易，抗风抗震能力强；工程造价相对低。连续梁桥结构常规，施工、设计技术都很成熟，造价较低，施工难度相对较小，造型一般，但经济性好，其最大特点是具有很高的经济性。增江上已建桥梁多数为连续梁、简支梁或上承式拱桥，要把增城市建设成为生态型、现代化的城市，要求本桥梁设计富有时代特色，除起到连通增江东西两岸的作用外，还要起到美化投资环境的作用，成为增城市的标志性建筑。综合考虑各方因素，最终采用中承式拱桥方案作为推荐方案。