第七届北京大学生建筑结构设计竞赛.docx

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第七届北京大学生建筑结构设计竞赛

第七届北京市大学生建筑结构设计竞赛

B组赛组（桥梁方向）

一.题目

北京市自行车专用路跨京藏高速高架桥设计

二.设计资料

（一）工程概况

1.具体交通需求

为解决回龙观地区非机动车出行不便问题，北京市拟建一条自行车专用路。

该专用路与京藏高速相交，采用立体交叉形式上跨京藏高速。

在京藏高速东西两侧辅路设有人行梯道，保障拟建自行车专用路与现况京藏高速辅路非机动车系统及行人道实现交通跨越。

沿着京藏高速路纵向240米范围内，共有5座跨京藏高速路的高架桥（2座已建，2座待建，1座本桥），跨京藏高架桥作为此区域从北向进京的第一座桥，形成标志。

图2-1-1拟建高架桥平面图

图2-1-2拟建高架桥道路纵断面

2.跨越线路需求-京藏高速

京藏高速主路按高速公路标准建设，计算车速为100km/h，双幅路形式，三上三下六车道，中间分隔带宽度2.5m，西侧主路横断面形式为：

0.5m路缘带+3×3.75m车行道+3m硬路肩（含0.5m路缘带）+0.75m土路肩，宽度为15.5m。

京藏高速辅路在主路两侧布置，为单向3车道，横断面形式为1.0m检修步道+0.25m路缘带+3×3.25m机动车道+2.5m非机动车道+1.5m人行道。

京藏高速现状照片

道路等级、规划红线、规划断面、节点形式等见下表：

序号

道路名称

等级

红线宽度（m）

规划断面

主要节点形式

是否实现规划

1

京藏高速

高速公路

80

四幅路

立交

是

图2拟跨越线路具体情况

（二）拟建场地工程地质条件

1地形、地貌及地物概述

本工程场地地貌属温榆河冲洪积扇的中部。

地形较平坦，钻孔地面标高在42.64～44.88m之间。

根据本次钻探野外描述、原位测试及室内土工试验成果，按土的岩性及工程特性将地层划分为11大层，其中①层土为人工填土层，②～⑪层土为第四纪沉积土层。

现自上而下分述如下：

2.2.1人工填土层

a.素填土①:

黄褐色，稍湿～湿，稍密，具中压缩性。

主要成分为粉质黏土、粉土，含少量砖渣、碎石。

本层厚度为0.70～4.00m，层底标高为40.71～43.21m。

b.杂填土①1:

杂色，稍湿，松散～稍密。

主要由砖块、灰渣、碎石等组成。

本层厚度为0.30～4.00m。

2.2.2第四纪沉积土层

a.粉土②：

褐黄色，稍湿～湿，中密～密实。

含云母片、氧化铁条纹，夹粉质黏土②1、黏土②2薄层或透镜体。

本层厚度为2.00～6.20m，层底标高为36.57～

39.89m。

b.粉质黏土②1：

褐黄色，可塑，具中压缩性～高压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为0.40～2.70m。

c.黏土②2：

褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性～高压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为0.30～3.00m。

d.粉质黏土③：

灰色，局部褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹，夹粉土③1、黏土③2薄层或透镜体。

本层厚度为1.20～8.60m，层底标高为31.10～37.69m。

e.粉土③1：

灰色，局部褐黄色，湿，中密～密实。

含云母片和氧化铁条纹。

本层厚度为0.40～4.30m。

f.黏土③2：

灰色，局部褐黄色，可塑，具中压缩性～高压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为1.00～4.10m。

g.细中砂④：

褐黄色，潮湿～饱和，中密～密实。

成分以长石、石英为主，夹粉质黏土④1、黏土④2薄层或透镜体，局部夹粉砂薄层。

本层厚度为0.30～3.80m，

层底标高为29.04～34.17m。

h.粉质黏土④1：

褐黄色，可塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹。

本层仅在16#钻孔揭露，厚度为2.50m。

i.黏土④2：

褐黄色，软塑，具高压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为0.50～1.00m。

j.粉质黏土⑤：

褐黄色，可塑，局部硬塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹，夹黏土⑤1、粉土⑤2及粉细砂⑤3薄层或透镜体。

本层厚度为2.00～6.50m，层底标高为24.27～28.92m。

k.黏土⑤1：

褐黄色，软塑～可塑，具中压缩性～高压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为0.70～3.00m。

l.粉土⑤2：

褐黄色，稍湿～湿，密实。

含云母片和氧化铁条纹。

本层厚度为0.90～3.00m。

m.粉细砂⑤3：

褐黄色，饱和，密实。

成分以长石、石英为主。

本层仅在11#钻孔揭露，厚度为0.90m。

n.细中砂⑥：

褐黄色，饱和，密实。

成分以长石、石英为主，夹粉质黏土⑥1、黏土⑥2及粉土⑥3薄层或透镜体，局部夹粉砂薄层。

本层厚度为0.60～8.80m，层底标高为19.44～26.32m。

o.粉质黏土⑥1：

褐黄色，可塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为0.60～1.10m。

p.黏土⑥2：

褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为1.10～5.50m。

q.粉土⑥3：

褐黄色，稍湿～湿，密实。

含云母片和氧化铁条纹。

本层厚度为1.00～4.20m。

r.粉土⑦：

灰色，稍湿～湿，中密～密实。

含云母片和氧化铁条纹，夹粉质黏土⑦1、黏土⑦2及粉细砂⑦3薄层或透镜体。

本层厚度为9.00～14.60m，层底标高为7.64～13.88m。

s.粉质黏土⑦1：

灰色，可塑，局部软塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为0.30～8.80m。

t.黏土⑦2：

灰色，可塑，局部软塑，具中压缩性～高压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为1.00～4.10m。

u.粉细砂⑦3：

灰色，饱和，密实。

成分以长石、石英为主。

本层厚度为0.30～3.20m。

v.粉细砂⑧：

褐黄色，饱和，密实。

成分以长石、石英为主，夹粉质黏土⑧1、粉土⑧2及黏土⑧3薄层或透镜体。

本层厚度为1.20～8.00m，层底标高为4.25～8.09m。

w.粉质黏土⑧1：

褐黄色，局部灰色，可塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为0.30～1.70m。

x.粉土⑧2：

褐黄色，湿，中密～密实。

含云母片和氧化铁条纹。

本层厚度为1.00～1.50m。

y.黏土⑧3：

褐黄色，可塑，具中压缩性～高压缩性。

含氧化铁条纹。

本层仅在44#钻孔揭露，厚度为1.50m。

z.粉质黏土⑨：

褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹，夹黏土⑨1、粉土⑨2及粉细砂⑨3薄层或透镜体。

本层厚度为2.10～14.40m，层底标高为-7.10～-2.02m。

aa.黏土⑨1：

褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为0.40～5.00m。

ab.粉土⑨2：

褐黄色，稍湿～湿，密实。

含云母片和氧化铁条纹。

本层厚度为0.80～5.00m。

ac.粉细砂⑨3：

褐黄色，饱和，密实。

成分以长石、石英为主。

本层厚度为0.50～5.70m。

ad.细砂⑩：

褐黄色，饱和，密实。

成分以长石、石英为主，夹粉质黏土⑩-1、黏土⑩-2及粉土⑩-3薄层或透镜体。

本层厚度为0.30～17.60m，层底标高为-23.85～-5.84m。

ae.粉质黏土⑩-1：

褐黄色，可塑～硬塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为1.00～7.50m。

af.黏土⑩-2：

褐黄色，可塑～硬塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹。

本层厚度为0.60～1.70m。

ag.粉土⑩-3：

褐黄色，稍湿，密实。

含云母片和氧化铁条纹。

本层厚度为0.40～2.80m。

ah.粉质黏土⑪：

褐黄色，可塑，具中压缩性。

含氧化铁条纹。

本层最大揭露厚度为6.60m，层底标高低于-26.50m。

以上各地基土层物理力学性质指标统计结果详见表3-1和3-2。

地质勘察报告主要结论见后。

表2-2-1:

地层岩性及土的物理力学性质综合统计表

工程名称:

北京市自行车专用路跨京藏高速高架桥设计

工程编号:

2018

地勘主要结论：

拟建场地无不良地质作用。

属稳定场地，适宜本工程建设。

除人工填土层外，无其他特殊性岩土。

场地地基土层属同一地质单元，地层成层条件较好，属均匀地基。

根据钻探、原位测试及室内土工试验成果，除人工填土层不应作地基持力层外，其余各土层均可作地基持力层，各土层按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）确定的承载力基本容许值［a0f］和钻孔桩桩侧土的摩阻力标准值qik可按下表所列数值采用，天然土基回弹模量E0可按35.0MPa采用。

（三）水文地质条件概述

本场地内观测到三层地下水，第一层地下水类型为上层滞水，其稳定水位埋深为2.60～4.80m，水位标高为37.84～41.09m；第二层地下水类型为潜水，其稳定水位埋深为8.50～11.90m，水位标高为32.29～35.25m；第三层地下水类型为层间潜水，其稳定水位埋深为13.70～17.40m，水位标高为26.82～30.49m。

场地历年最高地下水位，近3～5年最高地下水位标高可按40.00m考虑（不包括上层滞水）。

场地各层地下水对混凝土结构均具微腐蚀性，第一、二层地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性，第三层地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

本场地地基土对混凝土结构和对钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。

（四）工程抗震设计基本条件

1地震影响基本参数

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），拟建场地的地震动峰值加速度为0.20g，该地震动峰值加速度所对应的地震基本烈度为Ⅷ度。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2011），拟建场地抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.20g。

2场地类别

根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）第4.1.6条、第4.1.7条的规定，根据本次勘察在11#、16#及40#钻孔进行的钻孔波速测试结果（见《波速测试成果图》），拟建场地自然地面以下20.00m深度内土层的平均剪切波速Vse为194～198m/s，因场地覆盖层厚度大于50m，按《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）判定，拟建桥梁工程场地类别属于Ⅲ类。

3地震液化判别

根据本次勘察11#、23#和41#钻孔进行的标准贯入试验数据及黏粒含量，地下水位深度dw按历年最高地下水水位（自然地面）取值，按《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）判定，在地震烈度为8度时，本场地地基土不液化。

场地属对公路桥梁抗震不利地段。

（五）技术标准

1.桥长要求：

跨京藏高架桥仅需跨越京藏高速，桥长可适当调整，但不得过长或过短。

2.宽度要求：

跨京藏高架桥桥面需满足：

自行车道净宽6米+人行通道净宽3.5米（人行道集中设置于道路南侧）。

3.设计荷载：

人群荷载5.0kPa；城-B级（车道荷载效应乘以0.6的折减系数，车辆荷载效应乘以0.5的折减系数）。

4.桥下净空：

京藏高速路≥5.0m；地方道路≥4.5m。

5.抗震设防：

桥梁抗震设防分类为甲类；地震基本烈度为8度。

6.安全等级：

一级。

7.设计基准期：

100年。

8.环境类别：

承台及以上结构为Ⅱ类，承台以下为Ⅰ类。

9.设计车速：

15km/h。

10.投资造价：

工程建安费按不超过1500万估算。

（六）设计依据

1.《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）；

2.《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ69-95）；

3.《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）；

4.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

5.《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003J281-2003）；

6.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2015）。

7.《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；

8.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）；

9.《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283-1999）；

10.《公路钢结构桥梁设计规范》（JTGD64-2015）；

11.《公路钢管混凝土拱桥设计规范》（JTG-TD65-06-2015）；

12.《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）；

13.《公路工程抗震规范》（JTGB02-2013）；

14.《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）；

15.《公路桥梁抗风设计规范》（JTG-TD60-01-2004）；

16.《公路桥梁伸缩装置》（JT-T327-2004）；

17.《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30-2002）；

18.《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）

19.《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JT/T722-2008）；

20.《道路交通标志和标线》（GB5768－2009）；

21.《工程建设强制性条文》；

三.作品设计要求

（一）总体要求

本次比赛桥长不做严格限制，但应满足跨越京藏高速的基本需求。

建筑设计时需考虑本工程为大型公共建筑周边的室外景观桥，桥梁的建筑艺术应与周围建筑景观协调。

主体结构的造型要简洁明快通透，附属结构（栏杆、照明等）要兼具美观与实用性。

完整的说明书内容如下：

外型设计的建筑风格，桥梁外部装饰特点，桥梁与周围环境的协调性。

为保证评委有充分的时间进行桥梁方案的审定，请各位在正式比赛前一周，提交建筑设计说明书、结构设计说明书PDF版（最终版），参赛当天结构方案、结构形式、重要结构计算不允许有较大的改动，建筑设计说明书、结构设计说明书允许有少量的文字修改。

（二）建筑设计内容

1.方案比选：

考虑桥梁的建筑艺术应与周围自然景观协调，根据经济、安全、美观、实用的原则综合考虑，选择2~3个桥型方案，从造价、工期、施工难易度、耐久性、建筑效果、环境保护等各方面综合比较，确定推荐方案。

2．编写建筑设计说明书

针对推荐方案，确定主体结构，主体结构的造型要简洁明快通透，附属结构（栏杆、照明等）要兼具美观与实用性。

完整的说明书内容如下：

外型设计的建筑风格，桥梁外部装饰特点，桥梁与周围环境的协调性。

3．绘制建筑方案图

包括方案总平面图（包括周围环境）、桥梁平面图、立面图、剖面图。

4．绘制效果图

根据拟定的设计资料，制作效果图

5.制作虚拟现实动画

根据题目拟定的设计资料，虚拟现实动画，突出桥梁与周边环境氛围的协调。

（三）结构设计内容

1．确定拟建桥梁结构体系，传力途径等。

2．选择建筑材料：

自行选择建筑材料，鼓励采用新型建筑材料。