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1、贡江大桥方案说明广州市市政工程设计研究院2009年02月中国 广州贡江大桥方案说明设计原则本方案设计结合赣州市贡江大桥桥位地形及赣州市人文环境，从不同的角度综合考虑。具体原则如下：1路线总体走向符合赣州市城市道路规划。2设计中严格按部颁标准运用技术指标，对桥梁的纵、横两个方面进行综合设计，做到合理利用地形，正确应用技术指标，达到纵面均衡，横面合理。3与贡江大桥桥位处的自然水景相匹配，突出景观功能（含夜景），各个角度视觉效果良好，现代感与开平人文特点相结合，与周围环境相协调。结合沿线地形、地貌等条件，充分体现现代性、民族性、艺术性和谭江水环境的和谐。合理运用技术指标，减少对自然环境和自然风貌的破
2、坏。使桥梁选型美观、技术领先，成为贡江一个标志性建筑物，也成为当地的一个著名景点。4线形设计在保证技术标准及行车安全、舒适的前提下，减少工程数量，降低工程造价；在工程量增加不大的情况下尽量采用较高技术指标。技术标准1、路线道路等级：城市主干路，设计时速50km/h。2、车辆荷载等级：公路-I级。3、桥上纵坡：竖曲线半径等按城市道路设计规范（CJJ37-90）及规划标高综合考虑，坡度2.5%，2500米=凸曲线半径=6000米。桥面横坡：1.5%双向横坡；设计桥下最高通航水位104.64m，通航净空10.00m。4、抗震基本烈度VI度，按VII度设防。5、通航标准：III (2)级。6、设计洪水
3、频率即防洪标准：1/300即三百年一遇。7、规划防洪堤：按20年一遇洪水位控制。1. 第一方案（下承式钢桁架拱桥）说明1.1主桥布置1.1.1 景观效果该方案线性流畅，简约大方，形似弯月，造型优美，桥梁与当地自然环境协调，与游览结合，形成品味高雅的景点。本方案在拱桥两侧借鉴赣州市采用古典的桁架形式，一方面体现赣州市悠久的人文环境，另一方面与贡江桥位附近高楼遥相呼应，以期形成开平第一建筑奇观。下承式钢桁架拱桥方案图（立面）1.1.2 方案特点1、桥长276m；跨度布置48+180+48m。桁架拱肋采用全钢结构，加劲梁采用正交异性桥面板全焊开口钢箱梁方案。钢材采用S355N“细晶粒可焊性正火结构钢
4、”或其它化学成份、力学性能相近的优质钢材。下弦拱轴为悬链线，矢跨比1/5。上弦在主跨跨中130m范围内为悬链线，其它上弦拱轴线型为高次曲线。下承式钢桁架拱桥立面布置图2. 桥面总宽度为43m，桥面横坡1.5，划分如下：横断面布置为0.25m（人行道栏杆）+3.0m（人行道）+2.5m（拱肋及设施）+3.5m（非机动车道）+0.5m（机非分隔带）+11.5m（车行道）+0.5m（中央分隔带）+11.5m（车行道）+0.5m（机非分隔带）+3.5m（非机动车道）+2.5m（拱肋及设施）+3.0m（人行道）+0.25m（人行道栏杆）=42.0m。3、结构体系主跨桁架拱肋的弦杆选用全焊钢箱型截面，上、
5、下弦箱肋宽为0.9m、箱高为1.1m。拱顶截面径向高为4m，拱脚截面竖向高为17.8m，弦杆钢箱的腹板厚度为2035mm，钢箱的顶、底板度为2045mm。拱肋腹杆为与拱肋等宽的箱型截面，腹杆与上、下弦杆通过整体式节点板连接，两肋的中心距为32.4m。4、钢桁架拱桥技术特点钢桁架拱桥造型美观、结构承载能力高。钢桥具有强度高、韧性好、自重轻、工厂化程度高、质量容易控制。便于无支架施工、工期短，符合生态环保和人类可持续发展的需要。价格较高，养护费用大总特点“轻质高强，快捷美观”。1.2 引桥布置结合国内外已建的高架道路工程经验，贡江大桥引桥采用连续梁（大箱梁）方案；考虑景观要求及施工复杂性，采用斜腹
6、板连续梁为标准段结构，与主桥保持连贯性。结合本工程的规模以及线路所处的地理位置和周边环境等客观条件，本设计采用30m和50m跨径。贡江大桥引桥横断面布置（方案一）1.3 桥梁总体布置贡江大桥方案一主桥采用48+180+48m下承式桁架拱桥方案，全钢结构，主桥长度276m，主桥宽43m；南引桥总长240m，北引桥总长900m，引桥宽度41m，预应力混凝土连续箱梁结构，基本跨径30-50m， 3-5跨一联。基础采用钻孔灌注桩，桩径1.2m。桥梁总长度1416m，总建筑面积约58608m2。1.4经济指标根据面积估算，该方案工程总造价约为？万元。2. 第二方案（斜拉桥）说明2.1.主桥布置2.1.1
7、景观效果本桥地处平原地带，除了桥长、桥宽较大外，为与周围环境相协调，体现出贡江大桥的宏伟气魄，选用了不对称单塔塔结构，构思新颖。顺桥看过去给人很强的起势感，象征腾飞的赣州。单塔斜拉桥方案图（立面）2.1.2方案特点1、桥长335m。跨度布置1808075335m。单塔斜拉桥立面布置图2、桥面总宽度为41m，桥面横坡1.5，划分如下：3.0m（人行道包括护栏）+3.5m（非机动车道）+0.5m（机非分隔带）+11.5m（车行道）+4.0m（中央分隔带）+11.5m（车行道）+0.5m（机非分隔带）+3.5m（非机动车道）+3.0m（人行道人行道包括护栏）=41.0m。3、结构体系本桥采用不对称单
8、塔斜拉桥形式。主梁采用单箱三室混凝土箱梁，梁宽41m，梁高2.5m，底宽30m，桥面横坡2，C50混凝土。梁上索距6m，全桥共有52对斜拉索，斜拉索材料为钢绞线。斜拉索锚在箱梁的中间箱内。主塔为混凝土结构，C40混凝土，横向宽3.5m，纵向10m，桥面以上塔高84m。4、斜拉桥技术特点（1）斜拉桥是由梁、塔和索三个基本承载构件所组成的组合体系桥梁。由桥塔引出的斜拉索作为梁跨的多点弹性支承，使主梁受力类似于连续梁，从而大大降低了主梁截面弯矩，有效地提高了主梁的跨越能力。（2）斜拉桥不仅具有优美的外形，而且具有良好的力学性能，其优点主要在于，恒载作用下斜拉索的索力是可以调整的。（3）斜拉桥可以认为
9、是大跨径的体外预应力结构。在力学性能方面，当在恒载作用时，斜拉索的作用并不仅仅是弹性支承，更重要的是它的张力是可以调整的，从而改变主梁的受力性能。活载作用下，斜拉索对主梁提供了弹性支承，使主梁下相当于弹性支承的连续梁。2.2引桥布置结合国内外已建的高架道路工程经验，贡江大桥引桥采用连续梁（大箱梁）方案；考虑景观要求及施工复杂性，采用斜腹板连续梁为标准段结构，与主桥保持连贯性。结合本工程的规模以及线路所处的地理位置和周边环境等客观条件，本设计采用30m和50m跨径。贡江大桥引桥横断面布置（方案二）2.3 桥梁总体布置贡江大桥方案二主桥采用335m单塔不对称斜拉桥方案，主桥宽41m；南引桥总长21
10、0m，北引桥总长900m，引桥宽度41m，预应力混凝土连续箱梁结构，基本跨径30-50m， 3-5跨一联。基础采用钻孔灌注桩，桩径1.2m。桥梁总长度1145m，总建筑面积约59245m2。2.4经济指标根据桥梁建筑面积估算，该方案工程造价约为？万元。3.第三方案（中承式钢管砼拱桥）说明3.1.主桥布置3.1.1景观效果本方案的独特之处是造型上气势宏伟，中承式系杆拱桥架立在汉江的江面上犹如一只展翅高飞的大雁，象征着襄樊市经济欣欣向荣，如日中天。同时该桥独特的飞鸟造型，也象征着赣州市张开双臂，迎接世界人民的到来，并将其历史文化遗产传播至世界各地。中承式钢管混凝土拱桥（飞鸟拱）方案图3.1.2方案
11、特点1 桥长310m。跨度布置5021050310m。中承式拱桥立面布置图2. 桥面总宽度为43m，桥面横坡1.5，划分如下：横断面布置为0.25m（人行道栏杆）+3.0m（人行道）+2.5m（拱肋及设施）+3.5m（非机动车道）+0.5m（机非分隔带）+11.5m（车行道）+0.5m（中央分隔带）+11.5m（车行道）+0.5m（机非分隔带）+3.5m（非机动车道）+2.5m（拱肋及设施）+3.0m（人行道）+0.25m（人行道栏杆）=43.0m。3、结构体系钢管砼钢管混凝土中承式系杆拱，主拱为钢管砼拱形空间桁架结构。4、钢管混凝土拱桥技术特点（1）钢管混凝土具有较高的抗压承载力，同时又有良
12、好的塑性和韧性。钢管和混凝土互补了彼此的弱点，而其优点都能得到充分发挥，从而取得良好的技术经济效益。（2）施工时空钢管骨架刚度大，承载能力大，重量轻。（3）可以充分利用合拢后的拱肋完成横梁吊装，桥面灌筑等一系列工序，充分地把结构用钢与施工用钢统一起来，最大限度地减少或完全不干扰铁路运输。（4）对于钢筋混凝土材料的加劲梁，由于需要承受主缆传递的压力，刚度会提高，节省了大量预应力构造及装置，同时也克服了钢在较大轴向力下容易压屈的缺点。3.2 引桥布置结合国内外已建的高架道路工程经验，贡江大桥引桥采用连续梁（大箱梁）方案；考虑景观要求及施工复杂性，采用斜腹板连续梁为标准段结构，与主桥保持连贯性。结合
13、本工程的规模以及线路所处的地理位置和周边环境等客观条件，本设计采用30m和50m跨径。贡江大桥引桥横断面布置（方案三）3.3桥梁总体布置贡江大桥方案二主桥采用50+210+50m中承式钢管砼拱桥方案，主桥长310m，主桥宽41m；南引桥总长240m，北引桥总长900m，引桥宽度41m，预应力混凝土连续箱梁结构，基本跨径30-50m， 3-5跨一联。基础采用钻孔灌注桩，桩径1.2m。桥梁总长度1450m，总建筑面积约60070m2。3.4经济指标根据桥梁建筑面积估算，该方案工程造价约为？万元。4.主桥方案比选4.1方案比较本次方案设计所提出的各种桥型方案，均能满足桥梁功能的要求，且造型较美观，但
14、各方案从造价、施工难度、工期、桥梁造型、使用期间的养护等各方面又有各自的优缺点。方案比较表项目贡江大桥方案一方案二方案三下承式钢桁架拱桥单塔单索面斜拉桥中承式钢管混凝土拱桥工期（月）182118施工难度一般较大一般桥梁造型好很好一般结构性能好好好材料用量适中适中适中后期养护工作量一般稍大一般技术水平国内领先国际领先国内领先综合比选较好好一般推荐意见通过对设计资料、经济评价、社会作用以及环境要求的综合考虑，本次设计优先考虑方案一（下承式钢桁架拱桥）为推荐方案。4.2推荐方案总体布置贡江大桥方案二主桥采用335m单塔不对称斜拉桥方案，主桥宽41m；南引桥总长210m，北引桥总长900m，引桥宽度4
15、1m，预应力混凝土连续箱梁结构，基本跨径30-50m， 3-5跨一联。基础采用钻孔灌注桩，桩径1.2m。桥梁总长度1145m，总建筑面积约59245m2，桥梁总造价约为？万元。5.主桥初步结构分析5.1.方案一结构分析5.1.1主要设计荷载（1）恒载（永久荷载）：一期恒载，二期恒载；（2）活载（基本可变荷载）：城A级；人群荷载：3.5kN/m2；（3）风力（其它可变荷载）：基本风速21.4m/s（见公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004）。5.1.2 计算方法及计算模型结构计算采用大型桥梁结构空间分析程序进行计算，计算模型如图所示，其中拱肋、加劲梁、横撑用空间梁单元模拟，吊杆
16、、系杆采用空间拉索单元模拟，桥面采用板壳单元模拟。贡江大桥计算模型（方案一）5.1.3结构静力计算分析恒载活载作用下，控制断面的内力见下表。控制断面的内力（恒载活载）位置最大轴力最大弯矩拱脚3012814264下弦四分点163951036上弦四分点18886965下弦拱顶93331771上弦拱顶206901968其中单位：长度以m计；力以kN计。恒载与活载作用下，拱肋弦杆最大弯矩最大值出现在下弦拱脚附近；活载作用下最大正挠度幅值0.07m，最大值出现在跨度的1/4截面附近，表明结构具有良好的刚度。横桥向风荷载按照公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004）计算。横桥向风荷载作用下
17、，主拱位移和轴力如图所示，背风侧的拱脚轴力为12238kN，结构强度和刚度满足规范要求。风荷载作用下桥梁侧向位移图5.1.4结构稳定分析采用特征值屈曲理论对桁架拱桥进行了稳定性分析。其特征值屈曲荷载因子及其失稳模态如下：桁架拱桥稳定系数表工况稳定系数失稳模态恒载活载风载6.70拱肋出平面面外反对称失稳模态图主桥结构荷载稳定安全系数为6.70，满足我国公路桥规46的要求，表明结构具有足够的稳定安全性。5.2.方案二结构分析5.2.1 主要设计荷载（1）恒载（永久荷载）：一期恒载，二期恒载；（2）活载（基本可变荷载）：城A级；人群荷载：3.5kN/m2；（3）风力（其它可变荷载）：基本风速21.4
18、m/s（见公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004）。5.2.2 计算方法及计算模型结构计算采用大型桥梁结构空间分析程序进行计算，全桥计算采用梁和索单元建立全桥模型，模型主要部分如图所示。其中斜拉索采用索单元，塔、墩、主梁采用梁单元，桩一土共同作用模拟为弹簧单元。贡江大桥计算模型（方案二）5.2.3结构静力计算分析恒载活载作用下，控制断面的内力见下表。控制断面的内力（恒载活载）位置最大索力最大弯矩主跨跨中472730745边跨跨中246317450其中单位：长度以m计；力以kN计。5.2.4动力计算分析用模态分析可确定结构的固有频率（自振频率）和振型。固有频率和振型是结动力计算中的重要参数。桥梁的自振特性反应了桥梁结构自身固有的动力性。采用子空间法进行模态分析。全桥空间模型前五阶自振频率及振型见下表。桥梁自振特性表模态次序自振频率（Hz）振型特点10.347主梁竖弯20.416全桥纵飘30.431塔反对称横弯40.558塔对称横弯50.602主梁竖弯
