跨越“V”型河谷桥梁桥式方案的比选分析.doc

1、跨越“V”型河谷桥梁桥式方案的比选分析摘要本文依托某高速特大桥设计，结合地质条件及借鉴其它工程经验，选取三个方案进行比选：钢筋混凝土拱桥方案、预应力混凝土连续梁桥方案及预应力混凝土连续刚构桥方案，通过对结构体系和施工方法的比较，发现采用预应力混凝土连续刚构桥方案无论在施工便利性还是成本方面都是最优选择，因此，采用预应力混凝土连续刚构桥作为本工程施工方案。 关键词预应力混凝土连续刚构桥方案比选结构体系施工方法 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 1 概况 某高速特大桥其桥址区地貌单元属中山区构造侵蚀溶蚀槽谷，谷底为一河流，两岸地面高程为 695812m，河床高程 605m，相对高差

2、207m，地形上呈不对称“V”型河谷，河谷两侧坡壁陡峭，特别是东侧，坡体表层卸荷裂隙发育，易产生崩塌或落石；西侧为顺向坡，岩层倾角约 40，且坡体表层发育风化溶蚀裂隙和近竖向裂隙，其浅部岩体稳定性相对较差。选用合理的桥式，不仅能够减小施工的难度，同时也能合理的发挥桥梁的性能，满足经济、适用、安全的要求。 2 方案的比选方法 桥式方案比选是初步设计阶段的工作重点，一般要进行多个方案比较【1】【3】 。设计方案的评价和比较，要全面考虑各项指标，综合分析每一方案的优缺点，最后选定一个符合当前条件的最佳推荐方案。有时，占优势的方案还应吸取其他方案的优点进一步加以改善；如果改动较多时，最后中选的方案甚至

3、可能是集聚各方案长处的另一新方案。 3 方案的提出 结合地质条件及借鉴其它工程经验，选取三个方案以供比选：第一方案为钢筋混凝土拱桥，第二方案为预应力混凝土连续梁桥，第三方案为预应力混凝土连续刚构桥。以下对各方案在总体布置、孔径布置、桥型及施工方案方面作简要叙述。 3.1 钢筋混凝土拱桥 3.1.1 孔径布置 本桥的孔径布置为230m230m292m230m630m630m430m,全长 952m。本桥位于山谷，故不考虑通航的要求。 3.1.2 桥型方案 主桥采用钢筋混凝土拱桥，净跨 276m，拱圈横截面采用单箱三室截面，拱上立柱采用变截面箱形薄壁钢筋混凝土双柱。引桥上部构造为 30m后张预应力

4、混凝土 T 梁，下部结构采用双柱式墩，钻孔桩基础和扩大基础，桥台采用重力式 U 型台。 3.1.3 施工方法 桥梁主桥部分采用劲性骨架法施工，引桥上部构造 T 梁均采用预制吊装法施工，先简支后墩梁固结形成连续体系。 3.2 预应力混凝土连续梁桥 3.2.1 孔径布置 本桥的孔径布置为 230m主桥（95m162m95m）230m630m630m430m,全长 952m。本桥位于山谷，故不考虑通航的要求。 3.2.2 桥型方案 主桥上部结构为 95m162m95m 三跨 PC 变截面连续箱梁，悬臂根部梁高为 8m,跨中梁高为 3m，下部结构采用钢筋混凝土薄壁空心墩，高桩承台群桩基础。引桥上部构造

5、为 30m 后张预应力混凝土 T 梁，下部结构采用双柱式墩，钻孔桩基础和扩大基础，桥台采用重力式 U 型台。 3.2.3 施工方法 主桥连续箱梁采用悬臂浇注法法施工，引桥上部构造 T 梁均采用预制吊装法施工，先简支后墩梁固结形成连续体系。 3.3 预应力混凝土连续刚构桥 3.3.1 孔径布置 本桥的孔径布置为 230m主桥（106m200m106m）630m630m430m,全长 952m。本桥位于山谷，故不考虑通航的要求。 3.3.2 桥型方案 主桥上部结构为 106m200m106m 三跨预应力混凝土连续刚构箱梁，箱梁根部高度 12m，跨中高度 3.5m，箱梁根部底板厚 110，跨中底板厚

6、32，箱梁高度以及箱梁底板厚度按 2 次抛物线变化。主桥桥墩为左、右半桥相连的整体式薄壁墩，墩身采用双肢变截面矩形空心墩，肢间间距 9m。引桥上部构造为 30m 后张预应力混凝土 T 梁，下部结构采用双柱式墩，钻孔桩基础和扩大基础，桥台采用重力式 U 型台。 3.3.3 施工方法 主桥连续箱梁采用悬臂浇注法法施工，引桥上部构造 T 梁均采用预制吊装法施工，先简支后墩梁固结形成连续体系。 4 各方案的优缺点分析 根据设计构思宗旨，桥型方案应有足够的承载能力，能保证行车的畅通、舒适和安全，以上三个方案基本都满足这一要求，下面从结构体系及施工方法两方面对各方案进行分析。 4.1 结构体系 钢筋混凝土

7、拱桥（方案一）坚固耐用，且造型美观，跨越能力大；但拱桥是一种推力结构，对支撑拱的墩台和基础要求高；另外，由于建筑高度较大，使桥两头的接线工程量增大，亦使桥面纵坡加大，对高速行车不利。 预应力混凝土连续梁桥（方案二）结构刚度大，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车；连续梁在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩，对跨中正弯矩有卸载作用，其弯矩分布较合理；但与连续刚构桥相比，其主墩需设支座，且顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度小，也不利于悬臂施工的横向抗风要求。 预应力混凝土连续刚构桥（方案三）保持了连续梁桥的各个优点，墩梁固结节省了大型支座的昂贵费用，减少了墩及基础的工程量；能充分发挥高强材

8、料的作用，有利于增大跨径；顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度大，受力性能好；顺桥向抗推刚度小，对温度，混凝土收缩徐变及地震影响均有利。 4.2 施工方法 钢筋混凝土拱桥（方案一）采用劲性骨架法施工，用钢管混凝土作为劲性骨架，外包混凝土形成主拱截面，可使体积庞大的拱箱混凝土在符合拱的受力方式下逐渐形成，而不需要强劲的支架和强大的吊装能力；但该方法存在空中浇注拱圈混凝土工序多，时间长，混凝土质量控制较难，用钢量较大等不足【4】【5】 。 预应力混凝土连续梁桥（方案二）和预应力混凝土连续刚构桥（方案三）均采用悬臂浇筑施工。这种施工方法可使用少量机具设备，免去设置支架，方便地跨越深谷、大河和交通量大的道路

9、，施工不受跨径限制，宜在变截面梁中使用。但连续梁结构施工中要进行墩、梁结构体系转换，增大大型支座，势必增加投资【6】 。 5 结语 综合各方面的考虑，方案三预应力混凝土连续刚构桥优点显而易见，易作为推荐方案： 1、连续刚构体系刚度好，行车平顺舒适，养护简易，减少了大型桥梁支座及墩台与基础工程的材料用量； 2、墩梁固结有利于悬臂施工，无需墩、梁连接形式的体系转换；抗震性能好，不需设置专用抗震支座； 3、利用双薄壁墩的柔度形成摆动式支承体系来适应由预应力、荷载、混凝土收缩徐变和温度变化所产生的纵向位移。 参考文献： 1 马保林.高墩大跨连续刚构桥.北京: 人民交通出版社，2001.10 2 张继尧.王昌将. 悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥.北京：人民交通出版社，2004.10 3 邬晓光.邵新鹏，万振江. 刚架桥.北京：人民交通出版社，2001.4 4公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004) 5 张树仁等.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理. 北京：人民交通出版社 6 徐岳.预应力混凝土连续梁桥设计.北京：人民交通出版社，1999