斜拉桥悬索桥方案比选毕业设计Word格式.docx

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该区位于北亚热带南缘，东亚季风盛行区，受季风影响冬冷夏热，四季分明，降水充沛，气候变化复杂。

（1）、气温：

多年平均气温13.8°

C：

历年最高气温37.5°

C；

历年最低气温一7.9°

Co

（2）、降水：

降水日数134d/y。

（3）风况：

实测最大风速35.Om/s

（风向NNE）；

风力$7级大风日数65.8d/y；

风力D8级大风日数30d/y；

风力$9级大风日数约为3d/y。

（4）雾况：

平均有雾日30〜50d/y：

最多60d/a；

最少20d/a。

3、水文特征

该海区的潮汐主要受东海前进潮波控制，潮汐类型属非正规半日浅海潮型。

潮流运动基本形态为每天二涨二落，具有明显的往复流特性。

NNE向（包含N、NE向）水域开敞，为该海区的强浪向。

4、工程地质

海上段基岩埋藏较深，基岩面标高曲北向南逐渐抬高，标高为一230m〜一160.0m,第四系堆积层厚度为160〜220m。

颗珠山岛〜小洋山段区域受周围蒋公柱岛、金鸡山、镀脐岛等影响，水动力条件复杂，残留厚度受基底起伏控制，在口门两侧和颗珠山系湾残留厚度相对较薄，中部残留厚度较大。

1.3桥型方案比选

1.3.1确定桥型方案的原则

♦适用性

桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。

桥下应满足泄洪、安全通航等要求。

建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。

♦舒适与安全性

现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。

整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。

♦经济性

设汁的经济性一般应占有重要位置，经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。

1.3.2确定本桥型方案的具体要求

♦造价要求

所选桥型力求技术先进，结构有利于通航要求，同时满足工程数量省、造价低、投资少、经济合理的原则。

♦施工要求

所选桥型应满足有成熟施工经验、所需施工设备少、工艺简单的要求，以减小施工难度、加快施工进度、节省投资金额、保证施工质量。

♦通航要求

通航孔桥的方案设汁应满足通航要求，并选用结构安全可靠、经济、美观的桥型。

通航孔桥的工程量及规模比非通航孔桥总量小得多，也需充分考虑海上施工的特点。

（东海大桥海上段设四处通航孔：

5000t级主通航孔一处，通航净空为300mX40m（单孔双向）；

能满足100001级船船通行的要求;

1000t级副通航孔一处，通航净空为100mX25m（双孔单向）；

500t级副通航孔二处，通航净空为□6mX17.5m（双孔单向），设置在近芦潮港侧及小乌龟岛侧）

非通航孔桥结构型式根据不同区段的条件分别确定，在同一区段结构型式统一，有利于模数化、标准化、工厂化制作。

1.3.3桥位对桥型的制约

桥址位于外海，大风、波浪、潮流、寒潮等恶劣自然条件对施工的影响很大，按日前施工设备抗风流能力，全年平均有效施工工作业天数在180d以下。

海域水面开阔，百年一遇H1%波浪高度达6m,最大流速2m/s,设计•基本风速为42m/so寒潮、台风影响频繁。

海洋强烈的腐蚀环境对结构耐久性影响很大。

1.3.4桥型方案

所选方案应满足经济上合理、施工方便快捷，既要与周围环境相互协调，乂要能体现岀自身的特点。

对于主桥部分，在方案选择时，从国内外已修建的各类型桥型广泛入手，对梁式体系、拱式体系、斜拉体系、悬索体系进行了综合的分析比较，这里只针对拱桥和斜拉桥比选。

忖前钢管混凝土拱桥的跨径已经超过420米，故在此处建造一座钢管混凝土拱桥在技术及施工上也是合理的；

但是曲于地质条件较差，无法承受拱桥的推力，如果山地基直接承受水平推力，拱脚就要做得很低，不能满足通航的要求，而且拱肋可能受到船舶的撞击，故此处提出了系杆拱；

在满足了通航要求的前提下，上承式的桥拱太扁，不能满足结构受力的要求。

下承式的拱桥，因为拱身全部在桥的上面，看起来很不协调，不能满足美观的要求，故提出了采用无推力中承式的钢管混凝土系杆拱的方案。

该桥型方案的立面图如图1

设计中考虑的另外一种桥型是斜拉桥，该类型的桥梁设讣、施工工艺成熟。

跨径达到200多米的斜拉桥很容易实现，由于是在海上施工，考虑到施工的便利性，采用结合梁斜拉桥，结合梁斜拉桥与混凝土斜拉桥和钢斜拉桥相比较，施工方便且造价低。

并且我国已经有了相当丰富的建设经验，如1991年和1993年建成的主跨分别为423m和602m的上海南浦大桥和杨浦大桥。

在斜拉桥的设讣规范也着重于混凝土斜拉桥部分，但由于结合梁自重力小，相应也减少了钢索用量和基础工程量，所以采用双塔单索面钢和混凝土结合梁斜拉桥。

图1立面图

图2立面图

1.3.5方案比选

基于以上分析，提出两种桥型方案进行初步比较，即

方案一:

无推力中承式的钢管混凝土系杆拱桥88m+102m+420m+102m+88m

方案二：

双塔单索面钢和混凝土结合梁斜拉桥73m+132m+420m+132m+73m

两种桥型的具体布置悄况如下：

1、无推力中承式的钢管混凝土系杆拱桥

（1）、孔径布置

其边跨与中跨的比值取为0.24,乂由于主跨为420m,故本方案采用190+420+190的布跨形式，对称布跨的边跨和侧跨分别为102m和88m,全桥总长800m,同时桥面设置2%的纵坡。

（2）、拱肋横截面形式

钢管混凝土拱肋是主要的承重结构，它承受桥上的全部荷载，并将荷载传递给墩台和基础。

设计为四肢格构型拱肋，为了提高拱肋的横向稳定性和承载力，使两拱肋顶部互相内倾，水平面上的投影呈“X”，由于拱肋的恒载分布比较均匀，因此拱轴线一般釆用二次抛物线。

拱肋截面沿拱轴线的变化规律为等截面，并且釆用无狡拱形式，以保证其刚度。

（3）吊朴

吊杆分刚性吊杆和柔性吊杆两类，刚性吊杆用钢筋混凝土或预应力混凝土制作；

柔性吊杆用冷轧粗钢筋、高强钢丝或钢绞线等高强钢材制作。

使用刚性吊杆可以增强拱肋的横向刚度，但是用钢量比较大，施工程序多，工艺复杂；

使用柔性吊杆可以部分消除拱肋和桥面之间的相互影响，节省钢材。

此处吊杆为等间距16m,采用PE防护技术，保证其使用寿命。

图3拱肋截面简图

（4）、主跨结构构造:

320CO

图4主梁截面简图

（5）、Y型钢构

两个主墩均釆用Y形造型，山中横梁，前后悬臂梁，前后主横梁，前后次横梁，前后主横梁及系杆索锚固结构组成。

〃Y〃型上部为预应力栓结构，墩身都釆用14X9^12X6.2m的变截面空心薄壁结构。

Y形刚结构由前、后悬臂,主横梁，前、后次横梁，前、后主横梁及系杆索锚固件等结构组成。

具体布置见下图:

图5Y型钢构

（6）、拱桥墩台及基础

作为基础设计，一般应先考虑扩大基础，然后才是桩基础和沉井基础，对于管柱、沉箱和组合基础一般只在特殊情况下考虑。

基础采用桩基础，基础承台置于河床底部。

图6基础设计

2、双塔单索面钢和混凝土结合梁斜拉桥

（1）、孔径布置

主跨和边跨的跨径比为0.48,根据边孔的高度，通航要求，施工安全，全桥刚度以及经济和使用条件可在边孔设置辅助墩，这样可以改善结构的受力状态，增加施工期的安全。

当辅助墩受压时，减少了边孔主梁弯矩，而受拉时则减少了中跨主梁的弯矩和挠度，从而大大提高了全桥刚度。

所以最后的孔径布置为

73m+132m+420m+132m+73m。

（2）、主跨结构构造

主梁采用单箱三室，梁高4叫下侧用开口钢箱形式，上侧为预应力混凝土桥面板，由此组成结合梁，全桥宽33m。

设汁2%的横坡以满足排水要求，桥面铺装采用等厚铺装，其中钢箱底板宽20m采用Q345qD,桥面板采用C60磴。

具体尺寸如下:

图7主梁1/2横截面

主梁混凝土面板厚0・28m,在腹板顶附近加厚至0.55m,主梁钢结构部分截面底板及斜腹板厚16mm,竖向腹板及腹板上缘厚24mm,塔根及边墩、辅助墩顶附近主梁钢板局部加厚。

其中主梁横隔板梁采用桁架形式以利于过桥管线布置，主梁截面横隔板横隔梁厚16mm,上翼缘板厚24mm,主梁钢结构和混凝土面板间设置剪力钉。

主梁节段初步拟定为8叫横隔梁间距为4m,每一标准节段两端各设置0.亦宽的混凝土现浇湿接缝。

图8主梁混凝土面板

（3）主索塔

斜拉桥主塔外形通常有H形、钻石形、A字形、倒Y形等，但各种形式的塔形有各自的优点，这里对这儿种塔形进行比选。

表1主塔外形对比

塔形

优点

缺点

H形

塔柱完全竖直，十分便于施工，同时可以保证斜拉索均在同一平面内，大大地简化了锚固系统的设计

拉索不能对主梁提供抗扭刚度帮助

A

形

力线传递顺畅，通过不断的向上收敛给人一种稳定的感觉

基础尺寸较大，需设置横梁，

施工相对复朵，造型比较大

众

钻

石

外形优美，桥面以下的塔柱通过向内收敛可以减少基础的尺寸、节约空间

力线有转折、不顺畅，有时无法与周围环境协调，特别是在桥下净空较大时

倒

Y

构造简单，受力明确，施工方便，结构上是高效的，给人一种稳定和强有力的感觉，能突出高耸而简洁的美感，适用于单索面

基础尺寸较大

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