庞家桥设计说明.doc

庞 家 桥 设 计 说 明5一、概况庞家桥位于S316永莘线商河境内，该桥始建于1996年，桥梁中心桩号为K142+173,右偏65，桥面宽度13m，横向布置为0.5m防撞护栏+12.4m路面+0.5m防撞护栏。桥梁上部结构为6-13m普通钢筋砼空心板，下部结构为桩柱式桥台，桩基础，设计荷载为为汽车-20，挂车-100。 左幅桥梁立面 右幅桥梁立面 桥梁顶面 桥梁底面2013年8月7日，由于超载车辆的作用，桥梁多块空心板出现板端断裂险情，济南市公路管理局立即启动应急预案，并组织检测人员对桥梁进行检查，发现桥梁第1跨4#、5#、6#、7#、8#空心板、第5跨的5#空心板、第6跨的5#、6#、7#空心板出现板端断裂痕迹，其他空心板板底有多条横缝，部分裂缝渗水有锈迹，勾缝脱落，渗水泛白，横向连接差，出现单板受力现象。桥梁现已不能正常运营，存在较大的安全隐患，为确保桥梁安全，现桥梁已采取限载、限速、限车道通行，其管养单位对该桥进行了24小时动态监控。 空心板端部断板1 空心板端部断板2 空心板端部断板3 空心板端部断板4 济南市公路管理局委托济南金衢公路勘察设计研究有限公司对该桥进行抢修设计。根据现场调查及桥梁检测情况，经多方论证后确定设计方案为：更换上部结构，保留利用下部结构，设置临时便桥通行的交通组织方案。我单位经计算分析确定上部结构全部更换为预应力混凝土空心板，在满足结构受力的要求下，尽量减少上部结构恒载。二、 设计规范1、公路工程技术标准（JTG B01-2003）2、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）3、公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）4、公路桥梁加固设计规范（JTG/T J22-2008）5、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）6、公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）7、公路交通安全设施设计规范（JTG D81-2006）三、设计原则本次桥梁抢修设计主要遵循以下原则：更换桥梁的破损结构，并尽量利用原有构件，同时考虑施工工作平台、建设工期、保畅通的要求，经抢修后桥梁的结构性能、承载能力都能满足桥梁的使用要求。四、技术指标 1、设计荷载：上部空心板为公路级，桥梁下部结构维持原荷载等级；2、桥面宽度：桥面全宽13.5m，净宽12.5m，两侧防撞护栏20.5m；3、桥面横坡：1.5%；4、标准跨径：13m。五、设计要点（一）上部结构及桥面系1、更换桥梁上部结构及桥面系，新设空心板采用装配式13m先张法预应力混凝土空心板（中板底宽99cm，边板底宽99.5cm，板高55cm），空心板间采用宽而深的铰缝，铰缝钢筋与预制板的伸出钢筋绑扎在一起，在铰缝上缘将相邻板伸出的钢筋焊接，防止铰缝开裂、渗水和板体外爬等弊病。2、采用桥面连续构造，墩、台顶设置橡胶支座，桥台处设置模数式80型伸缩装置，空心板与背墙（空心板）间设置缓冲设施，墩、台顶设置抗震锚栓。3、采用厚15cm水泥混凝土桥面铺装，桥面横坡通过支座垫块高度变化形成。4、改建后桥梁高程恢复到老桥高程，施工时应复测老桥纵坡，墩、台帽顶高程，根据复测结果调整各垫块的高度，桥面铺装施工时通过微调边跨端部混凝土铺装的厚度，使桥台伸缩缝处桥面各点高程与其相邻台后路面高程顺接平顺。5、施工时应先进行全桥高程复测工作，确定垫块的实际高度是否与设置一致，发现问题及时与我单位沟通。（二）下部结构由于缺少老桥相关资料，无法复核计算桥梁下部结构的荷载等级、承载能力、配筋等相关内容，结合本工程为抢修工程，工期较短，无充裕的时间对下部结构进行详细检测的特点，同时考虑从外观看桥梁外露盖梁、打入桩的混凝土无明显裂缝、缺损的因素，通过比较抢修前后桥梁上部恒载的变化，抢修后桥梁上部恒载减少了12.9%（1跨减少自重为43.89t），确定桥梁下部结构能维持原荷载等级。由于缺少老桥相关资料，老桥空心板及铰缝恒载计算，采取套用桥梁修建年代本地区常用，并且外部结构尺寸相近的空心板及铰缝部颁标准图进行计算。抢修前桥梁1跨上部结构恒载计算一览表结构部位数量（m3)单位重量（t/m3)重量（t）空心板68.162.5212.97 铰缝2.482.57.81 厚8cm水泥混凝土铺装14.042.548.75 厚5cm沥青混凝土铺装8.122.341.86 桥梁护栏4.682.59.75 合计137.9341.14抢修后桥梁1跨上部结构恒载计算一览表结构部位数量（m3)单位重量（t/m3)重量（t）空心板50.722.5158.55 铰缝10.722.533.46 厚10cm水泥混凝土铺装17.552.573.13 厚5cm沥青混凝土铺装8.12防撞护栏4.682.527.27 增加下部结构（垫块、挡块）1.32.54.85 合计118.9 297.25 （三）施工控制本桥更换上部空心板，预制空心板前必须复测老桥空心板的长度，若发现与现采用新板的长度有误差，应及时与设计单位联系。施工前应复测桥梁各部结构的细部尺寸，若与图纸有出入，应及时与设计单位联系。以桥两头路面高程为参照，通过调整垫块高度来调节桥面护坡及高程，要求换板结束后，桥面与路面能平顺顺接。（四）抗震设计本桥为桥梁局部改造，主体为更换桥梁空心板，抗震等级维持老桥的抗震等级。上部构造采取的抗震措施有：增设空心板与背墙（空心板）间的缓冲设施、空心板间采用桥面连续、设置防落梁的防震锚栓、抬高挡块。六、 施工要点有关施工工艺及质量检验标准按公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）、公路桥梁加固施工技术规范（JTG/T J23-2008）、公路工程质量检验评定标准（JTJF801-2004）执行。（一）预制空心板1、在预应力混凝土空心板成批生产前，应做预制板试验，检查预应力情况，并采取适当措施进行处理。 a)预制板的上缘、端部及其它部位是否发生裂缝； b)预制板的上拱度； c)钢绞线有无滑动，预应力失效措施是否可靠。2、浇筑主梁混凝土前应严格检查伸缩缝、泄水管、护栏、支座等附属设置预埋件是否齐全，确定无误后方可浇筑。施工时，应保证预应力钢绞线及普通钢筋位置的准确性，控制混凝土集料最大粒径不得大于20mm。浇筑混凝土时应充分振捣密实，严格控制其质量。 3、预应力筋有效长度沿板跨的中心线向两端对称布置，两端的失效长度相等，其失效部分要采取有效措施进行失效处理，保证预应力筋与混凝土不产生握裹锚固。4、普通钢筋绑扎工作，要在预应力钢筋张拉结束8h后进行，以策安全。5、采用蒸汽养护时，开始时恒温温度不得高于外界温度15，且不超过40，混凝土强度超过10Mpa时，可适当提高温度，但不得超过50。6、为了防止预制板上拱过大，预制板与桥面现浇层由于龄期差别而产生过大收缩差，存梁期不宜太长，宜按90d控制，存梁期应密切注意空心板的累计上拱度值，若累计上拱度值超过计算值8mm，应采取控制措施。预制和存梁期间要采取一定的保湿措施，如遮草帘并洒水等。7、铰缝内锚固钢筋外伸长度控制在18cm左右，最长不得超过20cm。8、空心板堆放时应在两端设置支撑，不得使上下面倒置，空心板的总码放层数不得超过2层，上、下层板之间及下层板与地面之间在临时支座区均应设垫木，且上下垫木应在同一断面上。（二）预应力施加工艺1、预制空心板的预应力钢绞线必须待混凝土强度达到设计强度等级的90%，且混凝土（采用普通硅酸盐水泥）龄期达到7d后方可放松预应力钢绞线。条件具备时应适当增加混凝土放张龄期，提高混凝土的弹性模量，减少反拱度。放张时应对称、均匀、分次完成，不得骤然放松。2、张拉台座应有足够的强度及稳定性，预应力筋放张后，保证板端台座累计沉降变形2mm，以防止后续预制板因底模误差太大而上拱过大，两端预应力钢筋锚固横梁放张砂筒等应有可靠的固定等安全防范措施，防止上翻、滑脱等安全事故的发生。3、预应力筋张拉程序：0 初应力(5%10%k) k (持荷2min锚固) (k 张拉控制应力)4、采用自锚性能锚具，当台座长度小于100m时，施工锚固应力要考虑锚具回缩损失。5、预应力钢绞线张拉采用应力和应变双控，张拉控制应力k =0.75pk=1395MPa；张拉伸长值应根据施工时张拉长度和钢绞线弹性模量进行计算，并采取可靠措施使各张拉钢束受力相同。（三）空心板安装1、上部构造施工顺序：预制空心板安装空心板铰缝封底层，砂浆强度达到设计强度等级50%后浇筑铰缝浇筑桥面现浇层安装附属设施成桥。2、在运输预应力混凝土空心板时，一定要采取措施防止预应力产生的负弯矩对板起破坏作用。可采取空心板外施加产生正弯矩的临时作用的措施。3、预制空心板采用设吊孔穿束兜板底加扁担梁的吊装方法。4、桥梁架设若采用架桥机吊装，必须经过验算方可进行，且架桥机的重量必须落在墩台的立柱上。（四）空心板其它施工要点1、 预制板应进行顶面拉毛、铰缝侧面凿毛。要求：板顶垂直于跨径方向划槽，划深0.51.0cm，横贯全板宽，每延米不少于1015道，严防板顶滞留油腻；空心板铰缝侧面凿毛成凹凸不小于6mm的粗糙面，100mm100mm面积内不少于一个点，以利新旧混凝土良好结合，铰缝混凝土必须振捣密实。2、浇筑铰缝及桥面现浇层混凝土前应将预制空心板板侧、板顶的浮浆、油污等冲洗清除干净，以保证新、老混凝土良好结合。3、浇筑铰缝前应全面撤离桥面上的重型荷载，待铰缝混凝土强度达到设计混凝土强度等级的90%后，方可经行桥面现浇层混凝土的施工。4、本图设计钢筋长度未考虑施工折减,实际施工下料时应按照有关施工规范要求进行控制。5、安装板式橡胶支座时，应严格控制支座的高程，保证其上、下表面与空心板底面及墩台支承垫块顶面平整密贴，传力均匀，避免支座脱空。注意确保支座水平搁置，垫石顶面平整、清洁。（五）其它施工要点1、施工单位施工放样前，必须对老桥跨径、角度、宽度、桥台盖梁至路面高度等数据进行复核计算，如发现计算结果与设计图中提供数据不符，应及时通知设计单位复查，无误后方可施工。 2、防撞护栏施工时应采取相应措施保证其与“护栏基础”形成整体，路基段护栏基础承载能力要求不得小于150kpa，若不满足要求可以采用夯实或换填石灰土处理。3、桥梁新、旧混凝土的接触面，需凿除旧混凝土的表面层，浇筑混凝土前，应将旧混凝土面灰尘、杂物清除干净，浇筑混凝土前需在混凝土接触面涂刷混凝土界面剂，保证新、老混凝土的连接，界面剂的性能及施工工艺应符合混凝土界面处理剂（JC/T 907-2002)的要求。4、桥梁植筋施工工艺按公路桥梁加固施工技术规范（JTG/T J23-2008）的要求实施，采用材料应符合设计要求植筋材料的要求。（1）植筋性能要求a、桥台背墙伸缩缝锚固钢筋、撘板锚栓钢筋，植筋采用22钢筋，钻孔直径为27mm，植筋深度为330mm，抗拔力为25KN。b、挡块钢筋，植筋采用16钢筋，钻孔直径为20mm，植筋深度为200mm，抗拔力为18KN。（2）材料要求：钢筋：采用HRB335级热轧带肋钢筋；胶黏剂：采用A级胶，必须采用进口专用改性环氧胶黏剂、改性乙烯基酸黏剂或改性氨基甲酸酯胶黏剂，其安全性能应符合下表规定；其填料必须在工厂制胶时添加，严禁在施工现场掺入。不得使用以水泥和微膨胀剂为主要成分配制的锚固剂作为黏结材料。锚固用胶黏剂的安全性能指标性能项目性能要求A级胶B级胶胶体 性能劈裂抗拉强度(MPa）8.57.0抗压强度（MPa）60抗弯强度（MPa）5040黏结 能力钢-钢（钢套筒法）拉伸抗剪强度标准值（Mpa）1613约束拉拔条件下带肋钢筋与混凝土的黏结强度（Mpa）C30 25 L=150mm118.5C60 25 L=150mm1714不挥发物含量（固体含量）（%）99 注：表中的性能指标除标有标准者外，其余均为平均值。 胶黏剂应符合无毒的卫生等级；不得使用乙二胺作为改性环氧树脂的固化剂；不得在其中掺入挥发有害溶剂和非反应性稀释剂。（3）施工要求植筋具体施工工艺按公路桥梁加固施工技术规范（JTG/T J23-2008）的要求实施。5、 要求老桥拆除时产生的废弃物必须清理出去，不得留在桥下影响河道排水。6、 施工时搭设临时便桥以保持小型车辆通行，便桥两头设置限载标志及限高门架禁止重载车辆通行，并在各大路口设置指路标志提醒重载车辆绕行。7、焊接钢筋时，要根据公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）严格检查焊接质量和几何尺寸。8、钢筋加工要求在钢筋加工棚内施工，不得露天施工。七、主要材料（一）混凝土 空心板、伸缩缝采用C50混凝土，铰缝、水泥砼铺装、垫块、挡块采用C40混凝土，防撞护栏采用C30混凝土。（二）预应力钢绞线采用抗拉强度标准值fpk1860Mpa，公称直径s =12.7mm的高强度低松弛钢绞线，弹性模量为1.95105Mpa，松弛率=0.035，松弛系数=0.3，其力学性能指标应符合预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224-2003）的规定。（三）钢材 1、普通钢筋采用R235和HRB335钢筋，钢筋应符合钢筋混凝土钢第一部分：用热轧钢筋（GB 1499.1-2008）和钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋（GB 1499.2-2007）的规定。2、钢管、钢板应符合碳素钢结构（GB/T700-2006）的规定。3、泄水管采用铸铁材料。（四）支座、伸缩缝支座采用板式橡胶支座，应符合公路桥梁板式橡胶支座（JT/T 4-2004）的要求。伸缩缝采用模数80型，应符合公路桥梁伸缩装置（JT/T 327-2004）的要求。八、施工时交通组织本项目所处道路交通量较大、桥梁宽度较窄，断板均位于桥梁行车道范围内，无法采用半幅桥面施工