满足通航要求 航道宽敞,满足通航要求 航道宽敞,满足通航要求
抗震性能 静定结构,
抗震性能好 超静定结构,有较好的抗震性能 超静定结构,抗震性能强
养护和文修运营 混凝土结构,
养护和文修费用低 混凝土结构,养护和文修费用低 混凝土结构,养护和文修费用低
修复 简支结构,修复容易 修复难 修复较难
美观 形势简单
造型单一 形势简洁
造型美观 结构轻巧,造型美观
3.5 方案确定
综上所述,结合地质条件及桥梁的使用、经济、安全、性能等方面的比较,并且本设计桥位于嘉兴市区,主要用于运输,但要求造型美观,养护和文修费用也低,在平原上应建立一座既能满足交通要求又要满足建筑与环境和谐的要求。
在这三个桥型方案中,简支系杆拱桥结构性能好,变形小,伸缩缝少,行车平顺舒适,气势宏伟,造型美观,养护工程量小,抗震能力好,下承式适用于地基条件较差的桥位处。本桥以跨越为手段,沟通为最终目标的工程,又处于嘉兴市区,下承式简支系杆拱桥是最佳的选择。
4 总体布置及主要尺寸
4.1 结构总体布置拟定
全桥分主桥和引桥两部分,主桥和引桥平面都位于直线段上,主桥设纵坡2%。跨径布置为2×40+120+2×40米,全长280米。下承式简支系杆拱桥桥跨结构一般由拱肋、横撑、吊杆、横梁、系杆和桥面系组成。
4.1.1 拱肋(正确)
拱肋截面初拟参考相关规范和已建钢管混凝土拱桥。由于拱肋的恒载分布比较均匀,因此拱轴线一般采用低拱轴系数的悬链线,也可以采用二次抛物线。下承式简支系杆拱桥主拱常用的矢跨比为1/4~1/5。已建的跨径大于50米的同类型拱桥多采用1/5。本桥拟定为1/5。
拱肋可用等截面或变截面。当跨径小于120m时,宜选用单圆式或哑铃式。哑铃形适用的范围课大一些,但实际应用中最大的也没有超过160m。拱肋钢管直径一般随主拱跨径增大而增大,常用直径为600mm-1200mm。拱肋钢管的壁厚不宜小于12 mm,钢管的外直径与壁厚之比一般不超过100,宜在35≤ D/t≤90(235/fy)范围内选用,约束效应系数设计值不宜小于0.60,常用的截面含钢率αs宜在0.05-0.08之间
哑铃形钢管混凝土肋拱的钢管直径D一般为50-150cm,以75-110cm最多;D/L为1/200-1/60;高度H为140-375cm,以180-250cm为多;H/L=1/72-1/30;D/H=1/3.26-1/2,以1/2.5居多;钢板厚在8-24mm之间,常用的有10mm、12mm、14mm、16mm。
拱肋截面高度尺寸可按式进行初步估算:
式中: —— 拱肋高度(m);
—— 拱肋净跨径(m);
—— 荷载系数,对公路II级为0.9,对公路I级为1.0。
——行车道系数,当设计车道为2或3行车道时可取0.9,当设计车道为4行车道时可取1.0;当设计车道为6行车道时可取1.1。
本桥计算得拱肋高度:
所以拱肋高度拟取2.6米。
拱肋截面的宽度与拱肋截面形式有关,一般可取其高度H的0.4~1.0倍,此宽高比值随拱肋高度的增大而取用低值。
4.1.2 横向联系
除了无风撑拱和单肋拱,拱肋间宜设置适当数量的横撑,一般设置为奇数,以保证拱的横向稳定性。横撑一般采用空钢管结构,当拱肋为腹腔内填有混凝土的传统哑铃形截面时,横撑通常采用单圆管,管的直径与壁厚可以与拱肋钢管相同。常用的横撑有一字式、K式、X式、米字式等。横撑的构造与拱肋截面相适应,常用的有单圆管、哑铃形、单片桁式或空间桁式,横撑的宽度≥1/15横撑长度。下承式拱桥,靠拱脚段由于通行净空的需要,不能布置强大的k撑或x撑。一般在有横向联系的下承式拱桥中,横向稳定性可以通过强大的端横梁和肋间的横向联系来保证。
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