万州长江三桥主桥方案设计

万州长江三桥主桥 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 i挺i_ll蟹ll牺 万州长江三桥主桥方案设计 吴绍波,周剑波 (重庆大学土木 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院,重庆400045) 【摘要】主要介绍了万州长江三桥的工程背景,建设条件和方案设计,提出了4种 比选方案,并从使 用功能,审美角度和施工难度等方面比较,推选出最优方案. 【关键词】万州长江三桥;建设条件;方案设计;斜拉桥 【中图分类号】U442.54 1工程概述 万州区作为重庆市第二大城市,在三峡移民,西部大 开发和重庆新的振兴中具有广阔的发展空间和较强的辐射 能力,对三峡库区经济社会发展起到至关重要的基地和引 擎作用.万州江南新区位于长江南岸的沿江地带,与万州 老城隔江相望.由于历史,地理等因素影响,万州城市道 路布局不尽合理,城市片区之间联系薄弱,跨长江交通较 为不便.近年来虽然建成了长江一桥和长江二桥,但跨江 交通的瓶颈依然存在.长江一桥作为公路桥梁,主要担负 过境车辆通行,长江二桥作为移民迁建项目建于聚鱼沱, 两桥相距约8.8km,且均距离主城区较远.为解决主城区 跨江交通问题,《重庆市万州城市总体规划》(2003,2020) 拟在牌楼附近修建长江三桥,将江南新区和龙宝组团及高 笋塘组团紧密联系在一起.万州长江三桥北起王牌路,跨 越长江北滨路,长江,长江南滨路,南接江南新区规划的 城市主干道中部路,总长约2218.3in.大桥计划于2007年 底开工,2010年底竣工. 【文献标识码】A 425.6mm,最大月降雨量711.8mill(1982年7月).多年 平均气温18.1?,极端最高气温为42.1?,极端最低气温 为一3.7?.多年平均风速0.7m/s,最大风速33.3m/s, 多年平均相对湿度81%. 据沱口水文站资料统计 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,长江本河段多年平均流 量13700in/s,年平均径流量4335×10in,经各频率流 量推算,桥址处断面水文要素见表1. 表1桥址水文要素表 Xp(%)项目 1510 流量(in/s)867O074500624O0 水位(m)144.7139.8134.6 流速(m/s)3.83.723.56 三峡水库蓄水后,考虑回水影响,桥址处正常蓄水位 为175.2in.河段淤积对本桥位而言,只会造成库容减少, 正常蓄水位指标基本不变,不会影响通航要求.大桥施工 水位受三峡水库蓄水位控制.上述高程均为吴淞基面.本 河段吴淞基面高于黄海基面1.74in. 2建设条件3主要设计标准 桥位区长江总体呈南西,北东流向,长江河谷两岸发育 碛滩和河漫滩,如陈家坝,红砂碛等.断续发育五级阶地,第 1一?级为基座阶地,第V级为侵蚀阶地.I级阶地在南岸 陈家坝保留较宽,北岸万元纸厂一带分布较窄,高程134— 155in;II级阶地在明镜滩保留较好,台面宽近6OOin,被冲沟 切割,高程在175—205in;llI级阶地在陈家坝金剑楼,向家院 子,枣子坪水厂一带分布,高程在198—235in;1V级阶地分布 于南岸南山万元纸厂移民新厂址,塘角,团堡一带,长达数千 米,宽有数百米,高程235—300m;V级阶地面为起伏不平的 残丘组成.区域地质构造简单,无断层发育. 万州城区气候属亚热带东南湿润季风气候区,气候温 和,四季分明,热量丰富,日照偏少,雨量充沛,雨热同 步;具有春早,夏长多伏旱,秋季多绵雨,多云雾,湿度 大,冬暖少霜雪的特点.据万州气象资料,每年平均降雨 量为1181.2mm,历年最大降雨量为1635.2mm.最大日 降雨量243.31mm(1982年7月16日),最大连续降雨量 156 (1)道路等级:城市主干道I级 (2)计算行车速度:60km/h (3)汽车荷载:城一A级 (4)主桥纵坡:?3% (5)桥面横坡:车行道:2%;人行道:1% (6)洪水频率:百年一遇 (7)通航标准:一级航道,通航净空高24m,宽300m (8)地震烈度:?度 4桥型方案设计 在主桥方案构思时,按照了全面贯彻"安全,实用, [收稿日期]2007—03—30 [作者简介]吴绍波(1981一),男,重庆人,桥梁与 隧道专业硕士研究生;周剑波(1972,),男,河南人,桥 梁与隧道专业博士研究生.. 四川建筑第28卷2期2008.04 ??穗参籀 经济,美观"的技术方针,在满足桥梁使用功能和桥下通 航要求的前提下,力求桥梁造型美观新颖,选用技术先进 成熟,施工快速简便的桥型方案,保证大桥建设顺利.大 桥还应满足万州对工程环保方面的要求,满足可持续发展 等基本原则.根据推荐桥位处两岸地形地貌,路网的现状 及规划,河床地质等情况,从国内外已修建的各类桥型广 泛人手,对于梁式体系,拱式体系,刚架体系,斜拉桥及 悬索桥体系进行了综合分析比较,初步拟定了4个设计方 案.一 4.1飞燕式钢箱拱桥 主桥桥跨布置为(125+500+125)m钢箱系杆提篮式 拱桥(图1).大桥结构体系可进一步分为下列子结构:两 侧的"Y"型预应力混凝土刚构,提篮式钢箱拱以及桥面 板钢桁梁等. E牌路江南新区 图l飞燕式钢箱拱桥方案布置图 钢箱拱主跨跨度500m,拱轴线采用二次抛物线,矢跨 比约1/5,主拱肋内倾角为10.67..拱肋箱型截面尺寸为 2.4m×4.0m.板厚在24,40mm之问变化;双拱肋通过 钢箱横撑连为一体.Y型刚构由前后悬臂,主横梁,前后 次横梁,前后主横梁及系杆索锚固结构组成.刚构的整体 造型以及各部分的断面型式既考虑了受力需要,又考虑了 景观的协调,同时尽可能方便施工.主墩基础由挖孑L桩及 承台组成,墩身采用14m×9In,12m×6.2m的变截面空 心薄壁结构,横桥向墩身坡度为1/27.96,纵桥向墩身坡度 为1/38.77.在主墩顶部与刚构的底部设异形过渡块,过渡 块横桥向侧面为接顺刚构,内外侧面均为曲面.顺桥向为 沿墩身斜率向上. 钢桁梁采用桁架和正交异性桥面板组合体系.连续钢 桁梁在大跨拱内以吊索作弹性支承,在拱与梁的交接处以 多束吊索通过托梁为支点,在边墩及侧墩下弦节点设支座. 除设在边墩横梁上的4个纵向阻尼限位器之外,钢桁梁在 纵向与刚构和拱结构主体没有连接.阻尼限位器的主要功 能是限制风力,制动力,及地震荷载所引起的纵向位移, 而对温度,徐变等长期效应所引起的位移不予限制.内倾 的拱内吊索,及设在拱梁相交处外倾的吊索对桁梁形成了 横向约束.主梁仅有的两个纵向伸缩缝分别设在梁端的主 引桥相接处. 4.2预应力混凝土斜拉桥, 主桥桥跨布置为(50+180+500+180+50)m,结构 体系为双塔双索面漂浮体系预应力混凝土斜拉桥(图2); 为了减小跨中挠度,在两侧边跨50m处各设置一个辅助 墩,边中跨度比为0.46;主梁采用预应力混凝土肋梁,梁 高3rn,梁宽24.5m;宽跨比为1/20.4,高跨比为 1/166.7;主梁节段分为加厚段,渐变段和标准段三种形 式,加厚段设在桥塔两侧30m长度范围内,自加厚段到标 准段设置16m的渐变段,加厚段梁肋厚3.6m,标准段梁 肋厚1.8m. 图2双塔斜拉桥方案总体布置图 斜拉索采用扇形布置,索面在中跨主梁上顺桥向标准 问距是8.0m,边跨索距加密为6.0m;斜拉索在索塔上的 索距为2.0m;斜拉索采用张拉锚固方便的妒高强镀锌平 行钢丝束,钢丝强度R=1670MPa,斜拉索采用双层PE 护套,外层PE护套的颜色根据景观要求确定;边跨拉索最 小倾角30.28.,中跨拉索最小倾角27.79.. 桥塔采用花瓶型混凝土索塔,由中横梁,下横梁分成上, 中,下塔柱三部分;主塔高164in,其中上塔柱高64.5in,由两 片8inx4in的矩形等截面空心箱组成,为互相平行的竖直双 柱,净距15in;中塔柱高76in,斜率为1:13.1824;下塔柱为两 片矩形变截面空心箱组成,外侧面的斜率为1:6.0468,内侧面 的斜率为1:3.6786,单箱截面自上而下由8m×4m渐变到 14m×12m;上,中横梁采用截面为8m(宽)×4m(高)的矩 形空心箱,下横梁采用截面为8m(宽)×7m(高)的矩形空心 箱;墩身采用单箱双室等截面空心墩,基础为直径2.5m的钻 孑L灌注桩.',? 4.3混合梁斜拉桥 主桥桥跨组合为(60+210+6OO+2t0+60)in,结构 体系为双塔双索面漂浮体系混合梁斜拉桥(图3).为了提 高主梁刚度,在两侧边跨60in处各设置一个辅助墩,边中 跨度比为0.45;主梁边跨采用预应力混凝土箱梁,中跨采 用钢箱梁;混凝土梁与钢梁结合部位置的确定,应综合考 虑结合部受力,混凝土梁的施工方法以及施工中结构抗风 等因素,选择在弯矩和剪力均较小的部位,避开主梁弯矩 和剪力峰值区,成桥运营状态弯矩和剪力变化较小;在参 考已建同类桥梁的基础上,初拟边跨60m及210m跨的端 部35m区域为预应力混凝土箱梁(共长95m),其余部分 为钢箱梁(共长950m). 《 擐 … r唧积旃9砑1 1%.1% 6.11I210I602l0600 图3双塔斜拉桥方案布置图 四川建筑第28卷2期2008.04157 . 麓???0穆 斜拉索采用扇形布置,索面在中跨主梁上顺桥向标准 间距是12.0m,边跨索距加密为6,0m;斜拉索在索塔上 的索距为2.0m;斜拉索采用张拉锚固方便的高强镀锌 平行钢丝束,钢丝强度R=1670MPa,斜拉索采用双层PE 护套,外层PE护套的颜色根据景观要求确定;边跨拉索最 小倾角30.6o.,中跨拉索最小倾角27,49.. 桥塔采用花瓶型混凝土索塔,由中横梁,下横梁分成上, 中,下塔柱三部分;主塔高187m,其中上塔柱高75.5m,由 两片8m×4m的矩形等截面空心箱组成,为互相平行的竖 直双柱,净距6m;中塔柱高92m,斜率为1:8,6957;下塔柱 为两片矩形变截面空心箱组成,外侧面的斜率为1:3.3133, 内侧面的斜率为1:2,5832,单箱截面自上而下由8in×4in 渐变到14in×12in;墩身采用单箱双室等截面空心墩,基础 为直径2,5in的钻孔灌注桩. 4.,4吊桥 主桥采用主跨为860in的单跨悬吊双铰悬索桥(图4). 加劲梁采用全焊钢箱梁,为扁平闭口流线型单箱单室结构, 钢箱梁的两侧带有导风角,梁宽32,0in,高3,0in,高宽比 1/10.7,钢箱梁顶板厚为12mm,板下设置肋壁厚度为8mm 的纵向u形加劲肋,底板及斜腹板(风嘴)厚度为10mm,内 侧设置T形纵向加劲肋,壁厚为8mm.箱内每隔2.5m设置 一 道横隔板,横隔板厚10him. 桥塔由2根混凝土空心塔柱及3道水平横梁连接而成, 受河床断面影响,两岸桥塔高度不同,左岸塔高135in,右岸 塔高127in;塔柱中心距为29.5in,塔柱截面外轮廓尺寸在 纵向为8.5m(底部)一6.0m(顶部),在横向为等值4.0m. 基础为直径2.5in的钻孔灌注桩. 主缆分跨布置为(160+860+156)m,两侧为无悬吊荷 载的后缆,中间的860m为悬吊的单孔主跨,主缆的垂跨比 为1/10.主缆采用预制丝股(PWS)法架设施工,由4,5.2的 镀锌钢丝多股平行缠绕成索.主鞍座和散索鞍座均为全铸 结构,散索鞍座采用摆轴式散索鞍.吊索为7×19镀锌钢丝 绳,两端为冷铸锚.索夹为铸铁结构,分左右两半,以高强螺 栓联结. 王稗路--;r南新区 看.7- \茎雕皇肇/iij1ll 一..栅『fIiIfIll lIII%Ilti 表2各桥型方案综合比较 图4吊桥方案布置图 项目中承式拱桥方案双塔斜拉桥方案双塔斜拉桥方案.悬索桥方案 主桥跨(n1)125+500+l25180+500+1802l0+6OO+2l0860 主跨全长(rn)75086Ol02086O 对通航影响有一定影响有一定影响影响较小基本无影响 估计工期50个月42个月.36个月32个月 1,主墩施工影响通航1,主墩施工影响通航i,右桥塔施工影响通航.1,主塔施工不会影响通航 2,主墩深水施工,难度大2,主墩深水施工,难度大2,右桥塔深水施工,难度大2,无深水基础,工期短 3,拱肋施工精度要求高;最大3,主梁悬臂施工,经验成熟3,主梁施工最大悬臂时,对风3,成桥后对风荷载较敏感 方案特点悬臂时,对风荷载敏感4,养护工作量小,费用低荷载敏感4,部分为钢结构,养护费用较 4,全钢结构,养护费用高5,桥梁造型雄伟,壮观4,部分为钢结构,养护费用较高' l高5,桥型流畅美观5,桥梁造型动感强烈' 5,桥梁造型雄伟,壮观 主桥经济指标10960元/m'7809m29173元/m10067元/m 投资估算52932万元40157万元49674万元64048万元 4.5方案比较 . 各桥型方案技术经济指标比较见表2.在使用功能和其 它方面均可满足的情况下,通航条件应是考虑的重点,结 合三峡工程各蓄水水位期的河道条件,860in跨悬索桥和主 跨6OOin的斜拉桥方案对通航影响最小,通航净空尺度富 裕,并且成库宽阔的水域能够得到充分利用.从桥梁审美 角度分析考虑,对于一个城市同一条江河上的大型桥梁结 构,应力求实现一桥一景的目的,借以体现城市丰富的文 化内涵.方案四(悬索桥)与万州长江二桥(均为悬索 桥)只是跨径上存在差异;方案一(中承式拱桥)在外观 上与上游的铁路桥相似,桥梁体系类同,在城市景观上则 显得单调.从桥梁在提升城市整体形象中的作用考虑,方 案二和方案三优于方案一和方案四.施工难度上,飞燕式 钢箱拱桥上部结构加工,安装精度要求很高,国内曾发生 l58 过钢拱肋在合龙时出现较大偏差的情况,且下部结构两个 主桥墩在深水处,基础施工困难,工期较长.预应力斜拉 桥构造简单,耐久性好,易于养护,但同样存在下部结构 施工困难的问题.混合梁斜拉桥的钢加劲梁可以在工厂加 工,桥面板预制,工程进度较快,但避免不了右侧主桥墩 水下施工,且长悬臂施工期间,有保证抗风安全的难度. 悬索桥单跨跨越主航道,主墩基础在岸边和浅滩上,施工 难度较小,可缩短工期;主缆和加劲梁的架设,易保证安 全., 综合考虑通航条件,施工难度,工程投资,城市景观 等因素,推荐第三方案为 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 . 5小结 万州长江三桥位于万县长江大桥和万州(下转第161页) 四川建筑第28卷2期2008.04 誊霉穗9期毽誊 (a)无传力板节点 . .749782 . 599824 . 449865 . 299907 . 149948 . 1O3E.04 l49969 299927 449886 599844 (b)有传力板节点 图5异形法兰节点钢管径向位移(单位:mm) 对无传力板节点而言,管壁变形呈波浪形,管壁径向内 凹最大位移为0.75inIn,发生在空心管壁与点板下方加劲 肋接触处;管壁径向外凸最大位移为0.6inIn,发生在两块节 点板之间的管壁区域上.下法兰盘由于缺少传力板的支撑 作甩,在盘中央部位出现轴向最大凹陷值1.74mm. 对有传力板节点而言,由于钢管壁和下法兰盘面有传力 板支撑,其刚度和稳定性得到了提高,变形不明显.管壁径 向内凹最大位移为0.027mm;管壁径向外凸最大位移为 0.184mm,发生位置与无传力板的相似.下法兰盘最大轴向 凹陷值为0.69mm,发生在节点板正下方法兰盘边缘处. RSYS=0…j/0059 一SMN=I99309SMX1736558MN82308曩????圈窿……=???—?—?? ??7I1??蹴灞?_I}}'_—圈?—一-l'?匿—?l隧曩?l? NoDALSoLUTIoN STEP=3 SUB=8 TIME=30 UX(AVG RSYS=1 DMX=686839 SMN=308678 SMX=68539 (a)无传 固囊68539 (C)有传力板节点 图6异形法兰节点下法兰盘轴向凹陷值(单位:mm) 3结论 (1)有传力板节点钢管壁与无传力板节点相比,应力水 平较低,传力板下方管壁局部出现应力集中,在该处附近区 域,应力扩散,趋于平均. (2)对有传力板节点i『言,由于钢管壁和下法兰盘面有 传力板支撑,其刚度和稳定性得到了提高,变形不明显. (3)综合分析可知:传力板可以改善异形承压法兰节点 的受力和变形. 参考文献 [1]王肇民,马人乐.塔式结构[M].北京:科学出版社,2004. (上接第158页)长江二桥之间,是规划的城市内环线上的 控制性工程,是连接万州主城区和江南新区的城市交通枢 纽.项目的实施,对于进一步完善万州城市路网,改善城市 交通条件起到重要作用.为江南新区的开发建设和三峡工 程三期移民的安置提供了条件,为加快万州城市化进程,实 现万州100万人口大城市目标和社会经济的可持续发展奠 ,美观的原则出发,考虑 定了基础.本文从适用,安全,经济 万州的地理环境,自然景观,人文历史,提出了四个桥型方 案,并从通航条件,施工难度,工程投资,城市景观等方面进 行了比较分析,筛选出了最优方案. 参考文献 [1]刘士林,梁智涛,侯金龙,等.斜拉桥[M].人民交通出版社 2002. [2]陈艾荣,盛勇.桥梁造型:M].人民交通出版社,2005. [3]顾安邦.桥梁工程[M人民交通出版社,1995. 四JII建筑第28卷2期2008.04l6l 352468l357O3OOOO 9O93759376O936O3O3 2.,469368OOOO { ? 蠡