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矮塔斜拉桥方案设计论文

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矮塔斜拉桥方案设计论文

1桥型方案选择

根据430m跨度,可选择的桥型方案有:钢桁连续梁桥、悬索桥、拱桥、矮塔斜拉桥、梁-拉-吊协作体系桥。

1.1钢桁连续梁桥

优点:主跨430m在钢桁梁的适用范围内,中墩处梁高可取50m,充分利用净空,满足限高要求;采用悬臂施工,不影响航运;下承式桥面,有利纵坡控制。缺点:桥面设在封闭桁架内,较为压抑,视线不通畅;钢桁架杆件多,对设计、施工要求高,后期养护工作量大;与下游拟建的院士桥雷同。结论:拟不采用钢桁连续梁桥方案。

1.2悬索桥

自锚式悬索桥桥面以上塔高为主跨的1/5~1/8,显然不能满足建筑限高要求,而地锚式悬索桥塔高可以取主跨的1/10左右,能满足建筑限高要求。优点:悬索桥桥型优美,塔高较矮,可满足限高要求;可利用主缆吊装主梁,对航运影响小,可不中断航运。缺点:锚碇体量大,布置困难,锚碇施工对已建构筑物影响大,费用高;在深厚软土地基上建造锚碇,风险高。结论:拟不采用悬索桥方案。

1.3拱桥

采用中承式系杆拱桥可充分利用净空,有利拉坡,又适应软土地基。采用坦拱时(拱肋矢跨比达1/8左右),可满足建筑限高要求。优点:中承式系杆拱桥桥型优美,采用坦拱,可满足限高要求;拱肋形式灵活多样,选择余地大。缺点:大跨径坦拱,系杆受力较大,要求高;拱肋,桥面系安装需缆索吊装,施工期间不满足限高要求,且对航运也有一定影响。结论:拟不采用中承式系杆拱桥方案。

1.4矮塔斜拉桥

传统斜拉桥桥面以上塔高为主跨的1/4,显然不能满足建筑限高要求,而矮塔斜拉桥塔高可以取主跨的1/10左右,能满足建筑限高要求。优点:矮塔斜拉桥刚柔相济,桥型优美,塔高较矮,可满足限高要求;采用悬臂施工,对航运影响小。缺点:中墩处主梁较高,对近景景观有一定影响。结论:可采用矮塔斜拉桥方案。为V形塔矮塔斜拉桥效果图。

1.5梁-拉-吊协作体系桥

综合上述桥型分析,提出梁-拉-吊协作体系桥,该桥综合了各桥型的优点。优点:

1)以连续梁为基本受力体系,斜拉、悬吊体系起帮扶作用,使在建筑限高条件下大跨径桥梁实现成为可能;

2)主梁可采用悬臂施工,对航运影响小;

3)桥型独特,与上下游桥梁不雷同,符合1桥1景的建设要求。缺点:中墩处主梁较高,对近景景观有一定影响;多体系协作,非线性影响大,受力不明确,施工控制难度大。结论:可采用梁-拉-吊协作体系桥方案。为梁-拉-吊协作体系桥效果图。

2方案比选

2.1V形塔矮塔斜拉桥方案

1)主梁:采用钢-混凝土混合梁才能实现这一结构体系。江中跨中段采用钢箱梁,以减轻自重,实现大跨。边跨及次边跨、主跨靠岸部分采用混凝土箱梁,以增加刚度、降低造价、减少运营期间养护的工作量。

2)塔形:由于塔高受限,为提高斜拉索承载比率,采用V形塔,使中跨斜拉索在梁上的锚固点向跨中段靠拢,从而使这一结构体系有实现的可能。但V形塔施工难度大,施工措施费用高。

2.2梁-拉-吊协作体系桥方案

1)主梁:与V形塔矮塔斜拉桥方案一样,主梁只有采用钢-混凝土混合梁才能实现这一结构体系。

2)悬吊体系:由于已建构筑物布置紧密,且桥位处于深厚软土地基,不宜建造地锚,故采用自锚式悬索桥与矮塔斜拉桥来协作形成结构体系。江中跨中段钢箱梁主要由悬吊结构来承重,矮塔斜拉结构主要承担其余部分。

3)塔形:由于采用协作体系,索塔采用柱式结构,使施工简单、快速。

2.3方案比选方案比选。

3结论

V形塔矮塔斜拉桥和梁-拉-吊协作体系桥2个方案技术上均可行。考虑到矮塔斜拉桥受力明确简洁,施工控制简单,技术相对成熟,推荐采用V形塔矮塔斜拉桥方案作为实施方案。

作者:吴祖根 单位:宁波市城建设计研究院有限公司