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    陕西桥梁城市景观设计(陕西桥梁设计院)

    发布时间:2023-03-10 11:52:52     稿源: 创意岭    阅读: 76        问大家

    大家好!今天让小编来大家介绍下关于陕西桥梁城市景观设计的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。

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    本文目录:

    陕西桥梁城市景观设计(陕西桥梁设计院)

    一、做桥梁设计一般用什么软件好

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    桥梁,一般指架设在江河湖海上,使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业,桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成,上部结构又称桥跨结构,是跨越障碍的主要结构;下部结构包括桥台、桥墩和基础;支座为桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置;附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。

    陕西桥梁城市景观设计(陕西桥梁设计院)

    二、桥梁毕业设计开题报告

    桥梁毕业设计开题报告

    毕业设计开题报告是我们每一个即将毕业的大学生要去撰写的,那么,关于桥梁专业的毕业设计开题报告要怎么写呢?下面是我搜集整理的桥梁毕业设计开题报告,欢迎阅读。

    陕西桥梁城市景观设计(陕西桥梁设计院)

    桥梁毕业设计开题报告一

    题目:山东省马莱高速公路路基路面综合设计

    一、 课题名称

    《山东省马莱高速公路路基路面综合设计》是我们这次毕业设计的课题,这也是对我们大学4年所学知识的一次最重要的检验。

    二、设计背景

    我国公路建设方面成就十分显著。我国的高速公路从1992年的652公里增加到2003年的近3万公里,高速公路总里程仅次于美国,名列世界第二。全国有16个省区高速公路突破1000公里,其中山东省突破3000公里,江苏、广东省突破2000公里,河北、山西、辽宁、浙江、河南、湖南、湖北、江西、安徽、广西、四川、云南、陕西13个省突破1000公里。

    公路的技术结构进一步改善。全国等级公路占公路总里程的比重达到了86.89%,比上一年提高了1.1个百分点;二级及以上技术等级公路达到18.9万公里,占公路总里程的比重达到13.48%,分别比上一年和“八五”末增加0.96个和5.2个百分点。

    公路路面等级进一步提高。到2001年底,全国有路面公路里程达到154.6万公里,占公路总里程的91%;路面铺有沥青、水泥的等级公路达到133.6万公里,占公路总里程的78.7%。拥有二车道及以上的宽阔好路有22多万公里。其中高级、次高级路面公路里程达到59.6万公里,占公路总里程比重达到42.5%,比上一年增加1.6个百分点。

    三、设计内容基本概况

    马站至莱芜段高速公路是交通部规划的国家重点公路青岛至红其拉铺线的重要组成部分,是山东省“五纵、四横、一环”高等级公路网的组成部分。马莱高速公路的建设是加快山东半岛城市群的崛起和发展、打通青岛市向西出口通道的重大举措。本路段起点桩号K126+000,终点桩号K226+400。

    所经地区属于温带大陆性季风气候,四季分明、光照充足、少雨多风、气候干燥,春夏季多偏南风、冬季多偏北风,年平均气温11.0-13.0℃,最冷月平均气温-1.4℃,最热月平均气温27.4℃,年极端最高气温38.0-41.0℃,年极端最低气温-14.5- -25.5℃,多年平均降雨量为690-900mm。降水量的季节变化很大,有明显的旱季和雨季。平均夏季降水量最大,冬季降水量为最小。山区降水量相比平原区降水量偏多。由于该沿线地区地形复杂,地面起伏较大,热量和降水分布不均,导致干燥度在地理分布上的较大差异,一般山区、山丘地区为湿润气候区,其它地区为半湿润气候区。气压的月季变化是夏季最低,冬季最高,最高值一般出现在12月至次年的一月份。春秋季为过渡型季节,春季气压逐渐下降,秋季迅速上升,一年之中气压的变化形势呈对称的“V”字型。工程沿线地处东亚季风地带,一般春末夏初多为偏南大风,冬季多为偏北风,季风气候显著。

    四、设计方法与思路

    本课题主要通过文献研究、社会调查、分析设计、等方法,坚持设计与实际情况相结合。

    由于道路是一种带装的三维的空间结构物,包括来路面、路基、桥涵、隧道等工程实体。故本次设计是从几何和结构以及环境三个研究的。

    在结构方面,对上述路面、路基、桥涵、隧道这些工程设计总的要求是:用最小的投资,尽可能少的外来材料以及合理的养护力量,使它们能在自然破坏力和汽车行驶所产生的各种力的作用下,在设计年限内保持使用质量。

    对于设计的几何方面主要研究汽车行驶与道路的各个几何元素的关系,以保证在设计速度,预计交通量以及地形和其他自然条件下,行驶安全、经济、旅客舒适以及道路美观,因此,实际上我们要涉及的是人、车、路、环境的相互关系。驾驶者的心理汽车运行的轨迹、动力性能、以及交通流量和交通特性都和道路的几何设计有着直接的关系。

    此外,道路修建和汽车交通对于环境的影响也必须加以注意,特别是在修建时期,一定要注意对于周边环境的保护,尽可能的减少对地物、地貌等自然环境的破坏。

    五、主要设计内容

    1.纵断面设计

    根据平曲线的基本完成,然后按20米的里程桩读出每个桩号的'高程,其中包括百米桩,加桩,以及各主点里程桩,按水平1:2000,垂直1:200的比例初步绘出路段的纵断面图,然后对本路段的纵坡做出初步的安排,在设计纵坡时尽可能的使纵断面上填挖平衡,根据具体地形和规范确定纵坡度,后进行纵坡的调整,并推算出纵坡值,且要满足规范的要求,接着确定转坡点桩号、标高,然后设计竖曲线:①转坡角的计算:变坡角 W= I1-I2 (式中i1、i2分别为相交坡度线值,上坡为正,下坡为负)②确定竖曲线半径、计算其要素:竖曲线切线长T=L/2=RW/2;竖曲线长度L=RW;竖曲线半径R=L/W;③计算竖曲线起、终点桩号极标高。

    2.横断面设计

    路段路基横断面的结构形式和尺寸根据公路等级、土壤地质、任务书中规定的的指标和公路的使用条件、施工方法等拟定一般情况下的路基横断面形式和尺寸,对于特殊情况下的路基按具体情况作特殊的设计。本路段一般情况下的标准路基横断面形式和尺寸按规范中的要求拟定。横断面设计方法:(1)在计算纸上绘制横断面的地面线。(2)从“路基设计表”中抄入路基中心填挖高度,对于有超高和加宽的曲线路段,还应抄入“左高”、“右高”、“左宽”、“右宽”等数据。(3)根据现场调查所得来的“土壤、地质、水文资料”,参照“标准横断面图”,画出路幅宽度,填或挖的边坡坡线,在需要设置各种支挡工程和防护工程的地方画出工程结构的断面示意图。(4)根据综合排水设计,画出路基边沟、截水沟、排灌渠等的位置和断面形式,并注明尺寸。

    3.路基路面排水设计

    路基路面排水作为一个综合排水系统总体考虑。在本路段的排水设计当中,在所有的挖方路堑地段都相应的设置了路堑边沟以配合涵洞迅速的将路基范围的水排走.路基排水设计的原则应当因地制宜、全面规划,充分利用有利地形和自然水系。各种路基排水的沟渠的设置和联结应尽量的不占或者是少占农田,并应当与当地的农利的建设相配合。要结合当地水文条件和道路等级情况,就地取材、以防为主。

    ①路基在挖方路段,和原始地面线水平或倾向路基的填方处设置边沟。边沟采用0.6*0.6m2梯形断面,内侧边坡采用1:1.0坡度。边沟纵坡同路线纵坡,采用M7.5浆切片石防护。路堑与高路堤衔接处边沟出水口延伸至坡脚以外。边沟水流流向涵洞进水口时,为避免冲刷,应作适当处治。

    ②挖方路基边坡坡顶5m以外设置截水沟,用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流。截水沟采用0.6*0.6m2 梯形断面,在山坡较陡时,采用浆砌片石梯形断形式。截水沟的沟底坡度不小于5%。

    ③将边沟、截水沟、边坡和路基附近的积水引排至路基范围以外时须设置排水沟。排水沟视实地情况布置。

    4.边坡防护

    一般路段夯实方格式植草,在高填路堤(填方超过8m)路段因填土较为松散,暴露在空气中,易受风、雨、尤其是雨水的冲刷侵蚀,设计中采用人字型大骨架护坡,骨架内夯实种草,保证边坡不裸露于大气中,防止路堤边坡或基底滑动,确保路基稳定,同时可以收缩坡脚,减少填方数量,减少拆迁和占地面积。本设计路段主要采用人字型骨架护坡,高路堑路段汇水面积较大,加之它直接位于路面上侧,所以在雨水的作用下的碎落会影响路面行车的安全。同时从美观的角度,选用了孔窗式护面墙,护面墙用M7.5浆切片石砌筑,基础应设置在稳定的地基上,前趾应低于边沟铺砌底面。路堑边坡每6-10m设置成一级护面墙,上下级台阶间设置1.0-2.0m平台并进行封闭。护面墙厚视墙高确定,顶宽40-60cm,底宽为顶宽加0.1倍墙高。护面墙每隔10-20m设置宽2m伸缩缝一道,每隔2-3m设泄水孔,孔径0.1m。

    5.挡土墙的布置

    为保证坡角稳定,并尽可能节约用地,在坡角处设置了挡土墙。挡土墙设计为重力式,底部设墙趾台阶,增加路基的稳定性;沉降缝及泻水孔的布置:沉降缝每隔10至186米设一道,缝宽2.0厘米,用沥青木板沿墙的内侧、外、顶三侧填塞,深度为20厘米。离地面0.5米的设泄水孔,每隔两米设一排,。孔与孔的横向间距为2米,上下排交错部置。

    6.路面设计

    本设计拟定了水泥混凝土路面,按设垫层和不设垫层两种路面结构方案。路面是公路的重要组成部分,路面的设计应根据公路交通量及公路的使用任务、性质,并结合当地的气候、水文、土质、材料条件及实践经施工养护条件,遵循“因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则。通过技术经济比较,作出符合使用并以环境条件相适应的经济合理的路面设计。

    路面:⑴ 预计交通分析:水泥混凝土路面设计使用年限为30年。参照设计规范,交通量和水泥混凝土路面设计年限累计标准轴次均按一级公路的标准换算。故属于道路重交通。拟定面层厚度采用24cm水泥混凝土。(2)本设计一共拟定了二种干湿状态共4种路面的结构类型。其具体结构的类型见路面结构设计图,推荐采用路面方案为第一种。上面层为4cm细粒式沥青混凝土,中间层为5cm中粒式沥青混凝土,下面层为9cm粗粒式沥青混凝土。基层采用15cm二灰碎砾石和20cm石灰碎砾土石。在地下水较丰富的中湿路段可以加设20cm天然砂砾垫层。

    7.路基土石方调配

    (1) 填半挖断面中,应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡,然后再作纵向调配,以减少总的运输量。(2)土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响,一般大沟不作跨越调运,同时尚应注意施工的可能与方便、尽可能避免和减少上坡运土。(3)为使调配合理,必须根据地形情况和施工条件,选用适当的运输方式,确定合理的经济运距,用以分析工程用土是调运还是外借。(4)土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题,但这不是唯一的指标,还要考虑弃方或借方占地,赔偿青苗损失及对农业生产的影响等。(5)不同土方和石方应根据工程需要分别进行调配,以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。(6)位于山坡上的回头曲线路段,要优先考虑上下线的土方竖向调运。(7)土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量,妥善处理。具体步骤:(1)土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的,调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等注在表旁,供调配时参考。(2)弄清个桩号间路基填挖方情况并作横向平衡,明确利用、填缺与挖余数量。(3)在作纵向调配前,应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距,供土石方调配时参考。(4)根据填缺挖余分布情况,结合路线纵坡和自然条件,本着技术经济和支农的原则,具体拟定调配方案。(5)经过纵向调配,如果仍有填缺或挖余,则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点,然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或废方栏中。(6)土石方调配后,应按下式进行复核检查:横向调运+纵向调运+借方=填方;横向调运+纵向调运+弃方=挖方;挖方+借方=填方+弃方。

    六、毕业调研情况简介

    四月五日早晨,我们设计组一行三十余人前往位于衡阳市附近的衡大高速公路进行为期三天的毕业调研。

    衡大高速公路设计全线为重交沥青混凝土路面,分三层摊铺施工。层厚分别为4cm、5cm、6cm,体现了“强基薄面”的设计原则。基层采用水泥稳定类刚性基参层:底基层厚20cm,下基层和上基层各17cm。用摊铺机摊铺。基层上面采用三层稀浆(乳化沥青)封层防水。现在基层一般不采用防水土工布防水,因为土工布和面层黏结性不好,容易产生路面滑移和车辙。基层摊铺、碾压完成后,要注意养护:铺麻袋防曝晒、及时洒水等。分层压实的路基顶面能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车反复作用产生的压实变形,确保路面的使用品质和使用寿命。

    边坡防护一般包括坡面植被防护和工程防护。衡大高速两边的边坡采用的是种草、铺草皮和喷播植草三种方法。沿线工程防护多采用网格式、弧形、“v”字形等轻型挡土墙。

    我们同时还参观了沿线一座大桥的施工以及排水设施和拌和厂。

    通过此次调研,我亲身体验了许多课本上的知识在实际施工过程中的应用。对路基、路面、挡土墙、边沟、截水沟、拌和场、实验室等以往觉得比较抽象的概念有了具体和直观的认识。我深深地感受到自己还有许多不懂的地方需要向施工技术人员认真请教。从而也让我认识到学习是没有止境的。相信在以后的工作中,我会不断学习,不断总结经验,从而升华自己所掌握的理论知识。

    七、设计进度安排

    ⑴熟悉毕业设计任务,收集资料,作好毕业设计前的准备工作;(一周)

    ⑵毕业调研;(一周)

    ⑶纵断面、横断面的设计及土石方的计算和调配。在这一阶段,主要是设计纵断面纵坡,绘制纵断面图,确定坡度;横断面设计,绘制横断面图;计算土石方并进行调配,填写路基设计表;(五周)

    ⑷路基工程设计。路基排水设计,路基防护工程设计,路基支挡工程设计,软基处理。包括:边沟、排水沟、截水沟、急流槽、挡土墙和涵洞,以及边坡防护和软基处理;(四周)

    ⑸路面工程设计。包括:路面横断面设计,沥青路面结构设计,路面结构方案比选,路面排水设计;(一周)

    ⑹公路小桥涵洞设计。针对桥梁、涵洞的结构特点进行强度设计,挠度、荷载、承载力计算;(两周)

    ⑺编写英文摘要与专业英语文献翻译;(一周)

    ⑻编制及应用计算机程序;(一周)

    ⑼编写说明书、文件装订、毕业设计答辩。(一周)

    从三月一日至六月二十日,共计十七周。

    七、主要参考文献

    ⑴公路工程技术规范《JTJ01-97》公路管理司97.11;

    ⑵公路路线设计规范《JTJ011-94》第一公路勘测设计院94;

    ⑶公路路基设计规范《JTJ013-94》第二公路勘测设计院95.11;

    ⑷公路水泥混凝土路面设计规范《JTJ012-94》公路规划设计院94.06;

    ⑸公路沥青路面路面设计规范《JTJ014-94》公路规划设计院97.01;

    ⑹公路路基施工技术规范《JTJ033-95》;

    ⑺《路线》设计手册、《路基》设计手册(第二版)第二公路勘测设计院96.05;

    ⑻《小桥涵设计》手册 河北省交通规划设计院 99.01;

    ⑼《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(交公路发[612]-96)工程定额站96;

    ⑽《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》;

    ⑾《道路交通标志标线》;

    ⑿《交通管理于控制》。

    八、毕业设计态度

    毕业设计是大学学习生活的最后阶段,也是对大学四年所学知识全面化、系统化、延伸化的一个过程,将为以后的工作打下一个良好而坚实的基础。重要性不言而喻,因此在这次毕业设计过程中,我将以端正的态度面对;合理安排自己的作息时间,不无故早退、旷课,严格遵守校纪校规;独立完成自己的任务,遇到问题虚心请教老师和同学。争取以优秀的成绩完成本次设计。

    谢谢各位老师!

    桥梁毕业设计开题报告二

    一、现状及趋势

    桥梁是公路、城市道路或铁路的重要组成部分,也是国家工业和技术水平的综合水平体现。

    桥梁在我国的应用历史悠久,最早出现的桥梁是木桥,但因木材本身的特性,如质松易腐以及受材料强度和长度支配等,不仅不易在河面较宽的河流上架设桥梁,而且也难以造出牢固耐久的桥梁来因此被石桥所取代,例如赵州桥就是典型的石拱桥。而在我国南方常见的桥梁是竹桥和藤桥,他的优点是轻巧韧性好。随着我国交通运输业的发展,人们对公路桥梁的建设提出了更高的要求,例如行车要舒适、平稳,建设周期要短等等。于是,简支的桥梁型式应运而生,并得以大量的使用,这种桥梁具有连续梁行车舒适的优点,同时它的主梁可以先期预制,在简支状态下安装,然后浇筑接头混凝土完成体系转换,因而可以大大缩短建设工期。目前公路上中小跨径的桥梁大量采用了这种型式的桥梁。简支变连续的方法是:在预制场预制好大梁,分片进行安装,安装完成后经调整位置,浇筑墩顶处接头混凝土,更换支座,完成一联简支变连续的过程。其受力特点是:主梁自重内力即简支状态下的内力,即主梁在简支状态承受自身重量;经过体系转换成为连续结构后,承受二期恒载及使用活载。

    二、设计的意义

    在大四我所选的是道路桥梁方向,在今后的工作当中我将主要从事公路桥梁这方面的建设与施工,设计的好坏将直接影响实际应用中道路建设以及其美观,一座桥不会因其单独孤立地存在而被人欣赏,它必然是与周边环境物像一起映人人们的眼帘,成为景观设计的一个重要组成部分而存在,因此桥梁的型式要服从于周边环境。桥作为一种人文景观,在桥型与地形紧密结合的同时,应注重与周围环境协调,造型优美的天桥与周围环境的完美结合,给人们带来的不仅是物质上的满足,更是精神上的愉悦与享受。

    毕业设计是我们大学阶段最后一个重要的教学实践环节,通过毕业设计使我们能将以前所学的理论知识和工程实际结合起来,同时加深我们对知识的理解并进一步掌握桥梁设计的基本程序、基本方法和设计步骤,培养我们分析、解决问题的能力。同时要求我们设计过程中熟悉相关的行业规范、标准,能正确使用哪

    个规范及相关的标准图集,并在设计过程中要充分考虑施工的方便性,能进行有关专业外文资料的翻译,加强计算机应用能力的训练。通过毕业设计的各个环节的综合训练,为毕业后尽快投入实际工作做准备,独立系统的完成一项工程设计,解决与之有关的所有问题,这使得我们要通过运用各种资料,完成桥梁的结构布置,结构设计及结构图、施工图的绘制,培养了我们分析和解决实际问题的能力,还有独立思考、独立设计、创新的精神。提高计算、绘图、查阅文献、编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能,使我们了解生产设计的主要内容和要求。

    三、主要问题

    本选题主要进行狗子沟小桥的设计与计算,锻炼我们的知识运用能力。

    1、熟悉桥梁的荷载标准、自然条件与周围环境、桥位选择、桥址处水文、工程地质情况等;

    2、初步设计阶段的主要工作;

    3、了解和熟悉规范的规定;

    4、结构计算

    (1)、桥梁设计荷载、内力及内力组合计算;

    (2)、桥梁上部结构(主梁、桥面板)设计计算;

    (3)、桥梁下部结构(桥墩、桥台、承台、基础)设计计算;

    5、绘图

    (1)、进行全桥整体布置、并绘制桥型布置图;

    (2)、绘制桥梁各构件一般构造图、钢筋构造图;

    四、预期目的

    保质保量的完成毕业设计,能达到实际应用的要求。同时培养我们综合应用所学基础理论、专业知识和基本技能解决一般工程技术问题的能力;培养自己的独立工作能力、沟通能力、实践能力、高度的社会责任感和勇于探索的创新精神;为未来从事相关工作打下坚实的基础。

    五、难点

    1、虽然通过四年的时间对土木工程方面的知识进行了系统的学习,但是对于实际应用还是盲区,因而可能产生设计指导实践生产的困难。

    2、对国家规范的了解不够深刻,可能出现设计上得错误。

    3、对于桥梁现场地形地貌的资料不足带来的承载力及荷载计算的偏差。

    六、步骤

    1、查资料,准备开题报告

    2、桥的支座以及墩台的选型,梁尺寸拟定

    3、按相关设计规范进行荷载及内力计算

    4、进行桥梁上部结构设计计算

    5、确定上部结构尺寸及配筋,绘制相关图

    6、进行下部结构设计计算

    7、确定下部结构尺寸及配筋,绘制相关图

    8、编制设计说明书,整理结构结算书,修改桥梁结构施工图

    七、计划

    ;

    三、目前国内外桥梁多采用哪种结构,以及桥梁结构的发展趋势?

    1.1.1 我国公路桥梁建设水平改革开放以来,我国公路建设事业迅猛发展,作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到了相应发展,特别是近十年来,我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期,一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大和科技含量高的大跨径桥梁相继建成,标志着我国的公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。近几年建成的特大桥梁,不少在世界桥梁科技进步中具有显著地位。诸如正在建设的重庆朝天门大桥是世界最大跨度钢拱桥,并创造了该类型桥梁十余项世界第一;苏通大桥以主跨1088m为世界第一跨度斜拉桥,同时成为世界上连续长度最大的双塔斜拉桥;润扬长江公路大桥南汊悬索桥,以1490m跨度为世界第三大悬索桥;刚通车的杭州湾跨海大桥为世界第一长跨海大桥;万县长江大桥为目前世界上跨度最大的混凝土拱桥;此外江阴长江公路大桥、香港青马大桥,其跨度分别在悬索桥中居世界第四位和第五位;南京长江二桥、白沙洲长江大桥、荆沙长江大桥、鄂黄长江大桥、大佛寺长江大桥、李家沱长江大桥等特大桥的跨度名列预应力混凝土斜拉桥世界前十位。

    一座座桥,实现了天堑的跨越,缩短了时间与空间的距离,美化了秀美山川,为我国疆域的沟通和经济的腾飞起着了重要的作用。

    1.1.2 我国公路桥梁发展趋势 随着科技的发展,新材料的开发和应用,在桥梁设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。目前,我国桥梁建设正在与国际接轨,开始向大跨、新型、轻质和美观方向发展。

    (1) 跨径不断增大

    目前,世界上钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m,钢斜拉桥为890m,而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要,钢斜拉桥的跨径已经突破1000m,钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥,梁桥的最大跨径为300m,拱桥已达420m,斜拉桥为530m。

    (2) 桥型不断丰富

    本世纪50~60年代,桥梁技术经历了一次飞跃:混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现,极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力;斜拉桥的涌现和崛起,展示了丰富多彩的内容和极大的生命力;悬索桥采用钢箱加劲梁,技术上出现新的突破。

    (3) 结构不断轻型化

    悬索桥采用钢箱加劲梁,斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板,使梁的高跨比大大减少,非常轻盈;拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系;梁桥采用长悬臂、薄板件等,这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。

    (4) 重视美学及环境保护

    桥梁是人类最杰出的建筑之一,闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥,这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品,成为陆地、江河、海洋和天空的景观,成为城市标志性建筑。因此,21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。

    1.2 大跨径桥梁的分类与特点 对桥梁按结构体系分类是以力学特征为基本着眼点,以主要的受力构件为基本依据,可分为梁式桥、拱式桥、斜拉桥、悬索桥、刚架桥五大类。

    1.2.1 梁式桥 梁式桥种类很多,也是公路桥梁中最常用的桥型,其跨越能力可从20m直到300m之间。公路桥梁最常用的大跨径梁式桥主要为预应力混凝土连续箱形梁桥(图1-1),70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥,到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥,如一联长度1340m的钱塘江第二大桥和跨越高集海峡全长2070m的厦门大桥等,目前,我国预应力混凝土连续梁最大跨径为165m(南京二桥北汊主桥)。由于预应力混凝土连续箱梁它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强,外形美观,便于养护等在构造、施工和使用上的优点,近年来已成为建成较多的桥梁。其发展趋势为:减轻结构自重,采用高标号混凝土。随着建筑材料和预应力技术发展,其跨径增大,葡萄牙已建成250m的连续箱梁桥,超过这一跨径,也不是太经济的。大跨径梁桥的上部结构大多采用箱形截面,是因为箱形截面有较大的抗扭刚度,箱梁允许有最大细长度,同T形梁相比徐变变形较小。由于嵌固在箱梁上的悬臂板,其长度可以较大幅度变化,并且腹板间距也能放大,能适应各种使用条件,特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥,因此,箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥。

    连续箱梁桥的施工方法多种多样,只能因时因地,根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有:立支架就地现浇、预制拼装(可以整孔、分段串联)、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。预应力钢束采用钢绞线,可以分段或连续配束,一般采用大吨位群锚。为了减轻箱梁自重,可以采用体外预应力钢束。虽然连续箱梁桥采用预应力混凝土建造,能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观;这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。但由于结构本身的自重大(约占全部设计荷载的30%至60%),且跨度越大其自重所占的比值更显著增大,大大限制了其跨越能力。还有大跨径连续箱梁要采用大吨位支座,如南京二桥北汊桥165m变截面连续箱梁,盆式橡胶支座吨位达65O0kN。这种样大吨位支座性能如何、将来如何更换等一系列问题有待研究。

    1.2.2 拱式桥拱桥,在桥梁的发展史上曾经占有重要地位,迄今为止,已有三千多年的历史,当今亦因其形态美、造价低、承载潜力大而得到广泛的应用,也是大跨径桥梁形式之一,跨径从几十米到四百多米。我国大跨度混凝土拱桥的建设技术,居国际领先水平。拱桥的受力特点为拱肋承压、支承处一般有水平推力,按其建造材料来分,可分为圬工拱桥、钢筋(骨)混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥等。

    (1) 圬工拱桥最常见的为石拱桥,我国古代石拱桥建造就有很高的成就,如修建于公元606年的河北赵县安济桥,跨径37.4m,矢高7.23m,宽约9m,在跨度方面曾保持记录达1350年之久,且至今保存完好。圬工拱桥不便于实现工厂化施工,施工周期较长,相应的费用较高。同时,圬工材料尽管适合承压,但其自重相对于许用应力而言较大,因而不适于用作大跨度桥梁。

    (2) 钢筋混凝土拱桥为拱桥的主要形式,它分箱形拱、肋拱、桁架拱。根据近年的实践,常用的拱桥施工方法有主支架现浇、预制梁段缆索吊装、预制块件悬臂安装、半拱转体法、刚性或半刚性骨架法。我国钢筋混凝土拱桥的发展趋势为拱圈轻型化,长大化以及施工方法多样化。刚建成的万县长江大桥为劲性骨架箱拱,跨径420m,居世界第一。

    (3) 在我国自90年代以来,钢管混凝土拱桥(图1-2)迅速发展,现已建成跨径大于200m的十几座,最大跨径为2005年建成的重庆巫山长江大桥(主跨460m)中承式钢管混凝土双肋拱桥,为世界第一钢管混凝土拱桥。钢管混凝土钢管混凝土是在钢管内填充混凝土,使钢管和混凝土在受压方面实现优势互补:钢管借助于其内部的混凝土其抗压性能和稳定性得以增强;而内部的混凝土由于处于三向受压状态而使自身的强度得以提高。钢管混凝土更接近于一种新材料,具有强度高、塑性好、耐高温、耐腐蚀、抗冲击性能好等优点。它不仅在力学方面性能优越,而且在施工方面也有许多优点。例如钢管本身可以兼作模板骨架,不用拆模、支模,混凝土可以泵灌;钢管本身可以兼作纵筋和箍筋,卷制钢管较制作、绑扎钢筋骨架容易。

    1.2.3 斜拉桥 斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一,目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有40余座(图1-3)。大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。整体来说,我国斜拉桥设计施工水平已迈入国际先进行列,部分成果达到国际领先水平。目前,我国正建设的香港昂船洲大桥、建设将要通车的江苏苏通大桥,其主跨均达到1000m以上。我国至今已建成各种类型的斜拉桥100多座,其中有52座跨径大于200m,数量占世界第一。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成主要承重构件,利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承,减小了梁内弯矩,受力特点为外荷载从梁传递到索,再到索塔。选择不同的结构外形和材料可以组合成多彩多姿、新颖别致的各种形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱,材料有钢、混凝土的。主梁有混凝土梁、钢箱梁、结合梁、混合式梁。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面,拉索材料有热挤PE防护平行钢丝索、PE外套防护钢绞线索。斜拉桥的施工方法主要采用悬臂浇筑和预制拼装。 斜拉桥优点:梁体尺寸较小,使桥梁的跨越能力增大;受桥下净空和桥面标高的限制小;抗风稳定性优于悬索桥,且不需要集中锚锭构造;便于无支架施工。斜拉桥缺点:由于是多次超静定结构,计算复杂;索与梁或塔的连接构造比较复杂;施工中高空作业较多,且技术要求严格。斜拉桥作为一种拉索体系,比梁式桥有更大的跨越能力。由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇,加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标,已成为大跨度桥梁最主要桥型,在跨径200~800m的范围内占据着优势。

    1.2.4 悬索桥 悬索桥是特大跨径桥梁的主要型式之一,其造型优美,规模宏伟,常被人们称为“桥梁皇后”。从1883年美国建成布鲁克林桥(主跨486m)开始,至今已有120多年历史。20世纪80年代末,世界上修建悬索桥到了鼎盛时期,建成跨径大于1000m的悬索桥17座。日本于1998年建成了世界最大跨度的明石海峡大桥(主跨1991m),将悬索桥跨径从20世纪30年代的1000m提高到接近2000m,是世界悬索桥建设史上的一座丰碑。我国在悬索桥建设方面犹如异军突起,1995年在国内率先建成了汕头海湾大桥(主跨452m),在近五年内,相继建成西陵长江大桥(主跨900m)、虎门大桥(主跨888m)、宜昌长江大桥(主跨960m)以及名列世界第四位的江阴长江大桥(主跨1385m),名列世界第五位的(公铁两用桥名列第一位)香港青马大桥(主跨1377m)等11座大跨度悬索桥。多年来,我们积累了丰富的悬索桥设计与施工经验,已建成的润扬长江大桥(主跨1490m),标志着我国悬索桥设计和施工水平已迈入国际先进水平行列。悬索桥由索塔、锚碇、主缆、吊索(或吊杆)和主梁(加劲梁)5大部分组成。主缆为主要承重构件,受力特点为外荷载从梁通过系杆传递到主缆,再到两端锚锭。主要材料为预应力钢索。

    悬索桥由于主缆采用高强钢材,受力均匀,因此具有很大的跨越能力,但亦具有整体刚度小、抗风稳定性不佳产,费用高、施工难度大等缺点。此种结构当跨径大于800m时,方具有很大的竞争力。

    四、有关桥梁的研究性报告

    研究性学习报告

    课题:桥梁的研究

    学校:

    班级:

    姓名:

    研究时间:

    一、中国桥梁五十年回眸

    二、桥梁名人

    李 春

    茅以升

    林同炎

    邓文中

    李国豪

    林元培

    冯泉钧

    三、桥梁知识点滴

    1、桥梁的分类

    按使用性分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。

    按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。

    桥梁分类 多孔跨径总长L(米) 单孔跨径L0(米

    特大桥 L≥500 L0≥100

    大桥 L≥100 L0≥40

    中桥 30<L<100 20≤L0<40

    小桥 8≤L≤300 5< L0<20

    涵洞 L<8 L0<5

    按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥。

    按承重构件受力情况可分为梁桥、板桥、拱桥、钢结构桥、吊桥、组合体系桥(斜拉桥、悬索桥)。

    按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥。

    按材料类型分为木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。

    2、桥梁结构知识

    一.桥梁的组成部分与各部分的作用

    根树干架在两岸就形成了一座最简单的单孔独木桥。其所承受的重力(竖直的)或外力(竖直的或水平的),叫做荷载。树干作为梁,起承受重力的作用,在桥梁上的学名就叫做承重结构。

    二.上部结构

    近代桥梁由于所承受的载重和跨度都比较大,结构就比上面说的要复杂一点。拿上部结构来说,如果承重结构是梁,就叫做主梁,可以用钢(钢板栗、钢箱梁、铜街梁)、钢筋混凝土(跨度不大时)或预应力混凝土做成。承重结构如果是拱,就叫做主拱(多于一片拱时拱肋);如果是悬索,就叫做主索或大缆。

    桥面设在承重结构上方的叫做上承式桥;桥面设在承重结构下方的叫做下承式桥(在两片(或数片)主梁之间用纵向的及横向的杆件,将两片很薄的主梁联成一个协性较大的空间结构,以抵抗横向的及纵向的力(风力、车辆摇摆力、线路在曲线上时的离心力等)。这些联结杆件形成一个联结系统,叫做联结系。于是上部结构便扩充为四个部分,即:1.桥面;2.桥道结构;3.承重结构及4.联结系。

    三.下部结构

    荷载是通过上部结构的承重结构传递至下部结构的墩台顶面的。为了使上部结构与下部结构的受力明确(在支点处力的作用位置明确),以便进行精确的力学计算,同时为了上部结构与下部结构之间的连接可靠,必须在上、下部结构之间有一个保证力的作用位置明确并且连接牢固的支点构造,这个支点构造就叫做支座。对于梁式桥来说,由于荷载和温度的作用,梁都会发生变形。这种变形在支座处有两种:一种是梁弯曲时的转动变形;一种是梁伸缩时的移动变形。既允许梁作伸缩变形又允许梁作转动变形的支座叫活动支座;只允许梁作转动变形而不能作伸缩变形的支座叫固定支座。每根梁只能有一个固定支座,其余的均为活动支座

    桥墩与桥台一般用砖、石砌筑或混凝土灌筑而成,在旱地上有时可用钢做成。承受墩台底部压力的土壤或岩石叫做地基。如果地基具有设计需要的足够的承载力,那么就可将墩台身的底面根据地基承载力的大小和墩台稳定的需要适当扩大,直接支承在距地面深度不大的地基上。这个扩大了的部分就叫做扩大基础或浅基础。如果地基浅层的承载力不足以承受墩台身传下的压力,则要将基础下降到一定的深度,直到满足承载力的需要为止。下降的方法一类叫沉井,一类叫沉桩。沉井与沉桩统称深基础。深基础与浅基础在受力方面的不同之处在于:浅基础只靠基础底部面积传递压力;深基础则除了依靠沉井或桩尖的底部面积将压力传递给地基以外,还依靠井壁和极壁与土层间的摩阻力,将一部分荷载传至地基。所以深基础的承载能力要比浅基础为大。

    这样一来,桥梁的下部结构通常就由三个部分组成:1.支座;2. 墩台;3.基础。

    桥梁结构:拱桥式

    在竖直荷载作用下,作为承重结构的拱肋主要承受压力。拱桥的支座则不但要承受竖直方向的力,还要承受水平方向的力。因此拱桥对基础与地基的要求比梁桥要高。下图分别表示上承式拱桥(桥面在拱肋的上方)、中承式拱桥(桥面一部分在拱肋上方,一部分在拱助下方)与下承式拱桥(桥面在拱肋下方)。仅供人、言行走的拱桥可以把桥面直接铺在拱肋上。而通行现代交通工具的拱桥,桥面必须保持一定的平直度,不能直接铺在曲线形的拱肋上,因此要通过立柱或吊杆将桥面间接支承在拱肋上。

    下承式拱桥可做成系杆拱,即在拱脚处用一报称为系杆的纵向水平受拉杆件将两拱脚连接起来。此时作用于支座上的水平推力就由系杆来承受,支座不再承受水平方向的力。这样做可以减轻地基承受的荷载,特别是在地质状况不良时。

    桥梁结构:斜拉桥

    斜拉桥日文称"斜张桥",德文称"斜索桥",英文称"拉索桥(Cable Stayed Bridge)"。将梁用若干根斜拉索拉在塔在上,便形成斜拉桥。与多孔梁桥对照起来看,一根斜拉索就是代替一个桥墩的(弹性)支点,从而增大了桥梁的跨度。

    斜拉桥这种结构型式古已有之。但是由于斜拉索中所受的力很难计算和很难控制,所以一直没有得到发展和广泛应用。直到本世纪中,由于电子计算机的出现,解决了索力计算难的问题,以及调整装置的完善,解决了索力的控制问题,使得斜拉桥成为近50年内发展最快,应用日广的一种桥型。

    下承式拱桥可做成系杆拱,即在拱脚处用一报称为系杆的纵向水平受拉杆件将两拱脚连接起来。此时作用于支座上的水平推力就由系杆来承受,支座不再承受水平方向的力。这样做可以减轻地基承受的荷载,特别是在地质状况不良时。

    桥梁结构: 梁桥式

    在竖直荷载作用下,梁的截面只承受弯短,支座只承受竖直方向的力。多孔架桥的梁在桥墩上不连续的称为简支梁;在桥墩上连续的称为连续梁;在桥墩上连续,在桥孔内中断,线路在桥孔内过渡到另一根梁上的称为悬臂梁。支承在悬臂上的简支架称为挂梁;伸出有悬臂的梁称为锚梁。架式桥的梁身可以做成实腹的,也可以做成空腹的(称为桁梁)。

    3、跨线桥桥型设计

    随着我国公路交通事业的发展,近年来互通式立交桥和跨线桥越来越多。这些立交桥和跨线桥不仅是公路交通的重要组成部分,而且已经成为现代的标志性建筑。一个好的桥型设计,能使立交桥在发挥其自身通行能力的同时,体现出对周围环境的美化作用,有的甚至被看作现代建筑中的艺术品。因而在选择桥型时,既要考虑实施的可行性,符合经济适用的原则;同时,又要考虑建筑造型艺术,满足美观要求。这一点已经被当今越来越多的设计者所重视,并且成为现代工程设计的一个重要特征。本文结合笔者对“桥南村”跨线桥的设计,提出应该在适用的基础上,对结构进行美化设计,并针对跨线桥桥型设计中一些认识问题进行探讨。

    1 实例桥简介

    “桥南村”桥(以下称为“实例桥”)是南京机场高速公路K17+006处的一座上跨主线的分离式跨线桥,与高速公路呈10°斜交角。桥面宽度为:7+2×0.75m,行车道净宽7m。设计荷载:汽车—20级,挂车—100。此桥处在R=2500m的凸曲线中,左右纵坡对称,均为3%。桥下净空高度按略超过5m设计。本实例桥上部采用5×20m普通钢筋混凝土等高度连续箱梁结构,下部采用无盖梁独柱式桥墩及肋板式桥台,基础为钻孔灌注桩。该桥已于1997年6月28日与南京机场高速公路同步建成通车。

    2 桥型选择

    通常,选择桥型应根据适用、美观、经济合理以及设计施工的难易程度等因素进行综合分析,以最终确定工程实施方案。对于跨线桥而言,经过国内工程技术人员多年的实践,目前所采用的型式已基本集中为预制空心板梁和等高度连续箱梁。这中间尤其以空心板梁居多。但是笔者认为,在设计方案时应该以首先考虑等高度连续箱梁方案为佳。其原因是:

    ⑴在当今社会,人们对于美的要求越来越高,对周围的建筑物,也同样要求美观。如今的设计师应该顺应这种要求,在对结构本身强度进行设计的同时,也应该对结构进行美化设计。作为跨线桥,因为下边要通车,就更为引人注目。因而要尽量减少横向墩的数量,加强下部空间的透视度,增加墩的纤细感,这对整个跨线高架桥是否美观并具有现代的气势,起着很重要的作用。而就这一点来说,只有当采用箱形连续梁方案时才能做到,因为箱形截面抗扭刚度很大,对于需要在其梁底下设置独柱单支点的支承形式特别有利。这时,下部结构可以根据美观要求,做成无盖梁的独柱式结构。但如果上部结构采用预制拼装式板梁的话,下部就只能做成传统形式的有盖梁式墩台结构,难以达到美观要求。

    ⑵等高度连续箱梁桥整体性好,耐久性强,行车舒适。箱梁顶板和底板都具有较大的面积,能有效地抵抗弯矩,受力合理。桥墩处也不需要设置伸缩缝,梁长伸展,加上梁高一致,整个桥梁外型简洁优美,线条流畅。

    ⑶对现代跨线桥来说,弯、坡、斜桥已越来越多。如采用预制板桥,那对弯、坡、斜的平面布置处理就比较复杂,设计和施工随之也带来一些问题。譬如,如何使桥梁各部位、各板块之间准确地组合,斜弯桥的各板端细部处理、端部与端部的联结构造以及墩台长度、墩台轴线交角、墩台横坡和各点高差计算等等都比较繁琐,施工中对于诸特征点的座标及高程控制要求非常严格。再者,如果是预应力空心板,那么实际施工中每片预应力板梁在钢筋张拉后的上拱值,由于混凝土龄期的不同往往会有较大差别,以至于造成板梁间连接不顺畅,或是桥面铺装层厚度不能统一、甚至摊铺困难等较为严重的后果,施工质量难以保证。与斜交空心板梁相比,如采用等高度连续箱梁配以独柱墩,则结构轻巧,由于其上部为整体化结构,下部又无盖梁,细部构造比弯斜板桥好处理得多,上述一些不利之处几乎都可以避免,有其独到优点。并且,等高度连续箱梁桥斜交跨越主线时,采用独柱单点支承则可将斜桥改为直桥,实际增大了主线两侧的有效净空,相应地加大了桥梁的跨径。因此,这种独柱式结构非常适合于弯、斜桥。

    ⑷采用等高度连续梁体系,由于在桥墩支点处负弯矩的存在,使得其跨中正弯矩同简支空心板体系的跨中正弯矩相比显著减小,这就意味着可以节省上部结构的材料数量,减轻梁体自重,也使得下部结构桥墩部分的工程数量相应减少。这些都可以从实例桥中得到验证。实例桥曾对预应力空心板梁方案作了较为详细的技术经济比较,同样是5孔20m的上部构造,采用预应力空心板梁的上部所需主要材料用量为:混凝土C50数量546.9,钢绞线13236.1,普通钢筋29042.2;而最后采用的实施方案—等高度连续箱梁的上部主要材料用量为:混凝土C30数量361.7,普通钢筋105068.2。相比之下,如果考虑钢绞线及其工艺特点,两种方案的综合用钢指标相差不多,但是在混凝土用量上,即使不考虑强度等级差异(板梁混凝土强度等级相对更高一些),普通钢筋混凝土等高度连续箱梁比简支空心板梁竟少用混凝土将近1/3。这样,上部构造的重量大大减轻了,随之当然也节省了墩台和基础的材料用量,体现出技术经济上的优越性。还要指出的是,跨线桥目前一般常用的跨径在16~25m之间,上述20m跨径两种桥型间的对比应该说具有较强的代表性。因此可以讲,同等桥长时,在跨线桥的通常跨径范围内,等高度连续箱梁型式比预应力空心板梁主要材料节省、重量轻,上下部构造均十分轻巧,具有很好的技术经济指标。

    3 结构造型

    结构造型与各部位尺寸比例应相互协调。例如跨径与梁高及桥下净空比例,墩柱直径与高度及桥梁跨径的比例,主桥箱梁翼缘板悬挑长度与梁高的比例等。在这些方面,实例桥做得非常成功,墩柱和梁体结构简洁流畅,纤细轻巧,连续和谐。

    4 横截面设计

    常用的箱形梁截面有单箱单室、单箱双室、双箱单室和双箱双室截面等几种,实际采用何种横截面形式,一般应根据桥的宽度和施工方便性来决定。对实例桥来说,采用单箱单室截面,可以方便施工,同时也节省了材料,其箱顶宽为8.5m,箱底宽4.0m,两侧翼板各挑出2.25m,并采用直腹板。用支架法现场浇筑施工时,这种单箱单室的截面设计有利于全断面一次浇筑成型,设计成直腹板则对施工更加有利。实例桥采用较大的翼板挑出长度,主要是为了美观,同时也考虑到要充分利用箱梁受力特性的变化情况,减小箱底宽度以适当提高正弯区截面重心,充分发挥底板受力筋的作用,减轻箱梁自重。需要指出的是,虽然大挑臂的翼板设计有利于美观效果,但对于类似本桥这样的普通钢筋混凝土连续箱梁桥,如果想用施加横向预应力来增大翼板的挑出长度,则并不可取,那样既不经济,又使施工工艺变得复杂,而且箱室太窄,箱梁在局部荷载作用下,横向弯曲应力往往很大,这样箱梁的横向配筋就要大大增加。

    5。下部构造

    下部构造应能满足上部结构对支撑受力的要求,同时在外形上要做到与上部构造相互协调、布置匀称。实例桥采用无盖梁独柱式桥墩,与连续箱梁的大挑臂结构相配合,能够充分利用桥下空间,简洁明快,外形美观,通透性好,施工方便。对于墩柱的截面形式,一般来说取作圆形看起来更美观一些,墩柱的直径要根据其同上部结构的协调关系及所需盆式橡胶支座的平面尺寸来定。对于一般的跨线高架桥,墩柱直径可在1.0~1.6m之间,本实例桥实际采用柱直径1.1m。实例桥还将其中间的3号墩作为制动墩,墩顶设固定支座,并加强了3号墩的墩柱及桩基配筋,来抵抗汽车制动力作用。实例桥的独柱墩基础设置为单排双钻孔桩,桩径1.0m,承台按斜桥向布置,这种布置形式能使承台在主线中央分隔带位置顺应主线走向,较合理。另外,桥台的形式采用肋板式,这种型式的桥台适用性较强。

    6。结构施工

    跨线高架式混凝土连续箱梁桥所采用的支架立模、现场浇筑方法,能广泛采用现代施工技术和设备,尤其能适应弯桥和有竖曲线的连续箱梁,施工中上部结构的几何位置易于调整。此方法在梁体施工时,支架工程是主要的一项工作,目前多采用组合式钢管支架。其质量稳定可靠,搭设速度快,可以多次周转使用。除此以外,如能使用混凝土泵车等较先进的设备,则更能体现“省”和“快”。这种非预应力的等高度连续箱梁结构,施工并不复杂,其整体现浇式梁更为经济,而且非常美观,工期也较短,经济及社会效益明显。也因为此法是在桥位上现浇施工,可免去大型的运输设备,省去了预制吊装用的架桥机、贝雷桁架或龙门等一些大型安装设备,其优势还在于一次可以进行多孔桥的连续浇筑施工,一气呵成,桥梁整体性好,结构的耐久性强。

    7 结束语

    ⑴在进行跨线桥设计时,应该把对结构的美化设计放在突出位置;在考虑结构自身强度的同时,应注重桥梁造型艺术。

    ⑵结构造型与各部位尺寸比例应相互协调,梁体结构要舒展流畅,讲究其线型,下部构造要简洁轻巧,通透性好。

    ⑶多跨等高度连续箱梁配以无盖梁独柱式桥墩,具有现代建筑风格和特色。此桥型整体性好、耐久性强、行车舒适,所用材料省,工期较短,并且非常适合于弯、坡、斜桥形式,富有强大的生命力。在支架法就地浇筑可以实现的情况下,应将其作为跨线高架桥优先考虑的桥型。

    4.桥梁建设的成就与发展趋势

    一、斜拉桥

    我国在400米以上大跨径斜拉桥建设中,创造了自己独特的风格:

    索塔采用混凝土塔、不用钢塔。最高的混凝土塔为徐浦大桥,塔高210米;

    索塔型式多种多样,有A型、倒Y型、H型、独柱;

    主梁结构类型多种,有钢箱梁4座、混合式5座、结合梁4座、混凝土梁7座;

    斜拉索采用平行钢丝的有15座、钢绞线的有3座。

    2001年建成的名列世界第三位的南京长江二桥钢箱梁斜拉桥(主跨628米)和名列世界第五位的福建青州闽江结合梁斜拉桥(主跨605米)均处于世界斜拉桥领先地位。整体来说,我国斜拉桥设计施工水平已迈入国际先进行列,部分成果达到国际领先水平。目前,我国正在筹划建设的香港昂船洲大桥、江苏苏通大桥,其主跨均达到1000米以上,斜拉桥建设技术将要有新的突破。

    二、悬索桥

    悬索桥是特大跨径桥梁的主要型式之一,悬索桥优美的造型和宏伟的规模,人们常将它称为“桥梁皇后”。当跨径大于800米,悬索桥方案具有很大的竞争力。我国在90年代以前,虽也修建了60多座悬索桥,但跨径小,桥面窄,荷载标准低。

    悬索桥由主缆、塔架、加劲梁和锚碇四部分组成。大缆以AS法(空中送丝法)或PPWS法(预制束股法)制造,美国、英国、法国、丹麦等国均采用AS法,中国、日本采用PPWS法。塔架型式一般采用门式框架,材料用钢和混凝土,美国、日本、英国采用钢塔较多,中国、法国、丹麦、瑞典采用混凝土塔。加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁,美国、日本等国用钢桁架梁较多,中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。锚碇有重力式锚碇和隧道锚碇,采用重力式锚碇居多。

    三、PC连续刚构桥

    PC连续刚构桥比PC连续梁桥和PCT型刚构桥有更大的跨越能力。近年来,各国修建PC连续刚构桥很多,随着世界经济发展,PC连续刚构桥将得到更快发展。1998年挪威建成了世界第一stolma桥(主跨301米)和世界第二拉夫特桥(主跨298米),将PC连续刚构桥跨径发展到顶点。我国于1988年建成的广东洛溪大桥(主跨180米),开创了我国修建大跨径PC连续刚构桥的先例,十多年来,PC梁桥在全国范围内已建成跨径大于120米的有74座。世界已建成跨度大于240米PC梁桥17座,中国占7座,其中西部地区占5座(表五)。1997年建成的虎门大桥副航道桥(主跨270米)为当时PC连续刚构世界第一。近几年相继建成了泸州长江二桥(主跨252米)、重庆黄花园大桥(主跨250米)、黄石长江大桥(主跨245米)、重庆高家花园桥(主跨240米)、贵州六广河大桥(主跨240米),近期还将建成一大批大跨径PC连续刚构桥。我国大跨径PC连续刚构桥型和PC梁桥型的建桥技术,已居世界领先水平。

    四、拱 桥

    1.石拱桥

    石拱桥是我国历史悠久的源远流长的一种技术。最近又有新的突破,2001年建成的山西晋城晋焦高速公路丹河大桥,跨径146米,是世界最大跨度的石拱桥。

    2.混凝土拱桥

    混凝土拱桥分箱形拱、肋拱、桁架拱。我国采用缆索吊装架设法施工的最大跨度是1979年建成的四川宜宾马鸣溪大桥(主跨150米),采用拱架法施工的最大跨度是1982年建成的四川攀枝花市宝鼎大桥(主跨170米),采用支架法施工的最大跨度是河南许沟大桥(主跨220米),采用转体法施工的最大跨度是1990年建成的重庆涪陵乌江大桥(主跨200米)。在这个时期,国外混凝土拱桥最大跨度已达390米(前南斯拉夫克尔克桥,1980年建成)。此时,我国与国外差距最少10年。1990年宜宾南门金沙江大桥在国内首先采用劲性骨架,建成了主跨240米中承式钢骨混凝土拱桥,接着广西邕宁邕江大桥改进了工艺(钢骨采用钢管混凝土)使这种施工方法又跨上了一个新台阶,于1996年建成了主跨312米中承式钢骨混凝土拱桥、1997年建成的重庆万州长江大桥(主跨420米),为世界最大跨度的混凝土拱桥。与此同时,贵州江界河大桥建成了世界最大跨度的混凝土桁架拱桥(主跨330米)。据统计,世界上已建成跨径超过240米混凝土拱桥15座,中国占4座,而跨径大于300米的混凝土拱桥,世界上仅有5座,中国占3座,其中西部地区占2座(表六)。我国大跨度混凝土拱桥的建设技术,居国际领先水平。

    (1) 钢管混凝土拱桥

    钢管混凝土是一种钢-混凝土复合材料,具有高强、支架、模板三大作用,自架设能力强,较好地解决了大跨径拱桥经济、省料、安装方便,后期承载能力高的问题。该桥型我国近年来发展很快,自90年代以来,我国建成跨径大于120米钢管混凝土拱桥40多座,建成跨径大于200米的13座,(表七),最大跨径为2000年建成的广州ㄚ髻沙珠江大桥(主跨360米)中承式钢管混凝土拱桥,为世界第一钢管混凝土拱桥。相继建成的还有武汉江汉三桥(主跨280米)、广西三岸邕江大桥(主跨270米)等多座钢管混凝土拱桥。

    表七:中国大跨径钢管混凝土拱桥

    目前正在建设的巫山长江大桥(主跨460米),这将又是一座创世界纪录特大跨径钢管混凝土拱桥。

    (2) 钢拱桥

    世界最大跨径钢拱桥是1997年建成的美国新河桥(主跨518.2米)上承式钢桁架拱桥;名列第二是1931年建成的美国贝尔桥(主跨504米)中承式钢桁架拱桥;名列第三是1932年建成的澳大利亚悉尼港桥(主跨503米,公铁两用)中承式钢桁架拱桥。我国大跨径钢拱桥修建较少,最大跨径的钢拱桥是四川攀枝花3002桥(主跨180米)(表八)。

    上海最近动工建设的芦浦大桥(主跨550米)中承式钢箱拱桥,建成后比世界第一的美国新河桥还长31.8米,将夺冠世界第一钢拱桥。

    五、21世纪世界桥梁的发展趋向

    综观大跨径桥梁的发展趋势,可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。

    就中国来说,国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程,渤海湾跨海工程、长江口跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程,以及琼州海峡工程。其中难度最大的有渤海湾跨海工程,海峡宽57公里,建成后将成为世界上最长的桥梁;琼州海峡跨海工程,海峡宽20公里,水深40米,海床以下130米深未见基岩,常年受到台风、海浪频繁袭击。此外,还有舟山大陆连岛工程、青岛至黄岛、以及长江、珠江、黄河等众多的桥梁工程。

    在世界上,正在建设的著名大桥有土耳其伊兹米特海湾大桥(悬索桥,主跨1668米);希腊里海安蒂雷翁桥(多跨斜拉桥,主跨286+3×560+286米),已获批准修建的意大利与西西里岛之间墨西拿海峡大桥,主跨3300米悬索桥,其使用寿命均按200年标准设计,主塔高376米,桥面宽60米,主缆直径1.24米,估计造价45亿美元;在西班牙与摩洛哥之间,跨直布罗陀海峡桥也提出了一个修建大跨度悬索桥,其中包含2个5000米的连续中跨及2个2000米的边跨,基础深度约300米。另一个方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉桥,基础深约300米,较高的一个塔高达1250米,较低的一个塔高达850米。这个方案需要高级复合材料才能修建,而不是当今桥梁用的钢和混凝土。

    六、桥梁技术的发展方向

    1.大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展

    研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下,结构的安全和稳定性,将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁,增大特大跨度桥梁的刚度;

    采用以斜缆为主的空间网状承重体系;

    采用悬索加斜拉的混合体系;

    采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁,采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。

    2.新材料的开发和应用

    新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点,研究超高强硅烟和聚合物混凝土、高强双相钢丝钢纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。

    3.在设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。

    4.大型深水基础工程

    目前世界桥梁基础尚未超过100米深海基础工程,下一步需进行100~300米深海基础的实践。

    5.桥梁建成交付使用后,将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行,一旦发生故障或损伤,将自动报告损伤部位和养护对策。

    6.重视桥梁美学及环境保护

    桥梁是人类最杰出的建筑之一,闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥,这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品,成为陆地、江河、海洋和天空的景观,成为城市标志性建筑。宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体,成为今日悉尼的象征。因此,21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。

    在20世纪桥梁工程大发展的基础上,描绘21世纪的宏伟蓝图,桥梁建设技术将有更大、更新的发展。

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