金水沟大桥桥型方案比选研究

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1、金水沟大桥桥型方案比选研究第一章绪论1.1问题引出随着我国公路交通事业的迅猛发展，高等级公路开始进入西北黄土深、宽沟地区，跨越深宽沟桥梁越来越多。在陕西的陕北地区，路线所经地段大部分为U形、V形或桁架拱、90m箱肋单波拱等，适用于沟顶比较窄、沟呈V字地形。针对该种地形，由于高等级公路对路线指标的要求、工程造价与路线环境的配合、施工工艺等日趋提高，许多合理、经济、美观的桥梁结构形式也不断被引进和发展。高墩大跨径预应力连续刚构桥由于其得天独厚的优点而被广泛应用于黄土沟壑地形。高墩、大跨桥梁设计时，桥型方案的比选有

2、相当的难度和复杂性，而桥型方案是否合理，直接影响整条路线的工程造价及使用功能。在设计中必须根据已有的水文、地形、地质、施工技术、筑路材料运输、施工便道、工程造价等资料，按照安全、适用、经济、美观的设计原则，作出多种桥型方案进行反复比较，选出最佳方案[1]~[18]。108国道合阳过境段，位于陕西省渭南市，是国道108的重要组成部分，是以过境交通为主兼顾区域交通的国道主干线，是渭南市北部一条主要的政治、经济大动脉，是渭南市路网的重要组成部分，在关中东部干线公路网中占据着重要位置。本项目是对渭南市高速公路井字形主

3、骨架的有力补充，是完善市境内道路网结构的重要线路，是西禹高速与西潼高速的联络线，是关中地区经渭南市通往陕北乃至山西、华北、西南等地区的一条重要通道。对进一步优化路网结构，提高干线公路的服务水平有着重要作用[22]。金水沟大桥是108国道合阳过境段上一座控制性桥梁。路线在合阳县城北侧约3.5Km处跨越金水沟，金水沟沟深较深，沟底较平缓，在此宽约120～150m，地面高程641～646m。该桥距离合阳县城较近，除了满足一级公路的使用功能，还要考虑桥梁景观，使建成后的金水沟大桥为合阳县再添一景。1.2预应力混凝土连

4、续刚构桥发展概况近年来，各国修建预应力连续刚构桥很多，随着世界经济发展，预应力连续刚构桥将得到更快发展。其一大优点是省去了大吨位的支座，施工更为方便。1964年原联邦德国建成了主跨为208m的本道夫桥，不仅再一次成功地显示出悬臂施工方法的优越性，而且在结构上又有新的创新，薄型的主墩与上部连续梁固结，形成了带铰的连续--刚构体系[18]。随着交通的迅速发展，对行车平顺舒适的要求越来越高，多伸缩缝的T型刚构已不能很好地满足要求，于是大跨径连续刚构--连续体系应运而生，并且得到了很大的发展。1985年澳大利亚建成的

5、主跨为260m的门道桥将连续刚构--连续体系的优点充分表现了出来。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)，将预应力连续刚构桥跨径发展到顶点。我国从1988年开始引进连续刚构桥，同年建成我国第一座跨径为180m的广州洛溪大桥，其突出的优点使其开始在全国推广，而1997年，主跨为270m的虎门大桥辅航道桥的建成将其跨越能力体现到极致，使其进入高速发展时期[19][20]。预应力混凝土(PC)连续刚构桥以其施工简便、造价经济、受力合理、行车舒适等独特优势在近年来

6、得到了迅速发展，在主跨100~300m范围内几乎成为首选桥型[21]。连续刚构的跨径范围在60~300m，与墩高(柔度)有一定的关系[26]。目前也有跨径超过300m的连续刚构桥，如重庆长江大桥复线桥采用钢-混凝土混合连续刚构与连续梁组合体系，借助独特的设计理念与创新的设计、建造技术，将世界上连续刚构桥跨径由位于挪威的斯托尔马桥(Stolmasundet)的301m提升到330m[23][24]。第二章桥梁设计基本资料2.1桥址区自然地理概况国道108合阳过境一级公路地貌单元主要为渭北黄土台塬地貌。地势总体北

7、高南低，地形较平缓。黄土台塬，地势较高，塬面微斜，海拔400-700m左右，间有河沟切割，塬面基本完整。现将该类地貌特征描述如下：黄土台塬地貌塬面宽广，地面高程介于390~794m。塬面发育一些垄岗和洼地，地面坡状起伏，坡度0.5~2°。台塬上部地层为上至中更新统风积黄土夹数层古土壤，其下分布下更新统冲积老粘土夹砾石层，局部出露上第三系粘土岩，下伏中、古生界岩层。黄土沟壑沟谷呈U型，沟底较平缓，宽约120~150m，地面高程641~646m。两侧谷坡较陡峭，地面坡度31~44°，靠近下部斜坡地

8、形较平缓，坡度约11~15°，斜坡处滑坡、崩塌等不良地质较发育。沟谷中出露地层主要为第四系上至中更新统风积黄土夹数层古土壤，沟底分布下更新统冲积老粘土夹砾石层，下伏中、古生界岩层。金水沟大桥为国道108合阳过境一级公路上唯一的一座大桥，也是全线的控制性工程。桥址位于渭南市合阳县王村镇尧头村附近，路线大致正交跨过金水沟，在此选择桥梁方案通过。桥址区地貌单元属于黄土塬•沟壑区地貌，沟谷