新改建工程勘察设计 -桥梁、涵洞设计说明

新改建工程勘察设计C4-1第页共15页桥涵设计说明1设计原则1.1桥涵总体设计原则1、桥位选择考虑路桥配合，原则上桥梁服从路线走向，线形与路线线形一致。2、桥涵总体设置原则上不降低原有河道、沟渠功能，尽量不破坏原有水系和排灌网络，满足水利配套和农灌的需要。桥长及跨径布置应满足水文计算、要求所确定的桥长，尽量不压缩河床断面，以保证满足泄洪、排涝的需要。3、兼有分离式立交和通道功能的桥梁跨径布置时，综合考虑被交道路的标准、净空、交角等因素，以满足被交道路的使用要求。4、对特大桥进行桥型方案比选，并提出推荐意见。5、桥梁结构型式的选择充分考虑桥位特点、地质水文条件、材料来源、施工方法及使用功能等因素，遵循技术可行、方便施工、经济合理的原则，同时结合桥梁规模、路线平纵线型特点，采用标准跨径、集中预制，尽量做到标准化、系列化，以保证工程质量，加快建设速度，降低工程造价。处于平曲线上的桥梁的梁板在设计中做到几何尺寸一致，由此造成的与桥面宽度和长度的差值应分别由铰缝和湿接缝调整。6、桥型选择时注意造型美观，与周围景观相协调。7、桥头路基填土高度：桥头引道及桥台布置结合地形、地质情况，采用对环境破坏少、桥梁结构与台后填土稳定的高度与形式。为了减少台后填土的工后沉降，避免桥头跳车，保证行车舒适，原则上桥头路基填土高度控制在8m以下。但从合理缩短桥长、降低工程造价考虑，可适当提高桥头路基填土高度。8、根据沿线地形、地质材料、施工等条件，除特殊特大、大桥外，一般采用中小跨径的预制装配式预应力混凝土梁、板结构。为改善行车条件，增加行车舒适性及减少桥梁后期的运营养护费用，桥梁均采用先简支后结构连续体系，特殊情况下采用先简支后桥面连续体系。1.2涵洞设计原则1）涵洞的设置以考虑原有渠道、山沟泄洪，公路路基路面的综合排水，农田水利等因素而设置。涵洞服从路线走向，以原有沟渠为基础，以不打乱现有排灌系统为原则，凡在路线跨越自然河沟的位置，均在原位或附近设置涵洞，以保证水流畅通。涵洞的种类、孔径、交角、类型等指标的选择取决于路基的填土高度、挖方深度、汇水区域面积，冲沟的大小，既有渠道的尺寸等因素。跨越沟渠的桥涵，尽量做到不压缩其过水断面。2）涵洞孔径设计依据规范推荐的小流域经验公式推算的设计流量来确定，并综合考虑地方的实际水文特点。涵洞主要功能为泄洪、排水、灌溉农田，少数也考虑兼作通道功能使用。3）用于灌溉的沟渠，主要是根据规划要求，结合现状确定孔跨径。4）对于跨越水塘等排水涵、溢洪道附近的沟渠时，主要是根据溢洪道及排水道的设计流量及校核流量，并结合小流域经验公式计算流量综合确定孔跨径。5）涵洞型式综合填土高度及涵位的实际地形特点，主要采用钢筋混凝土盖板涵和钢筋混凝土圆管涵，部分由于进出口水位原因采用钢筋混凝土倒虹吸，涵台身、基础根据当地材料品质、来源的实际情况采用浆砌片石、片石混凝土台身和基础。6）涵洞洞口型式根据涵位的实际地形特点及排水功能，一般采用八字墙、一字墙＋跌井、进口跌水、出口急流槽等；洞口侧墙及其基础采用浆砌片石或片石混凝土砌筑。2技术标准及规范采用情况2.1技术标准1、道路类别：K0+000-K5+575.264段：一级公路（配套市政功能）；K4+040-K19+844.987段：二级公路2、设计车速：设计速度60公里/时。3、安全等级：一级，重要性系数1.1。4、设计荷载：汽车：公路=2\*ROMANI级（按城市-A级校核）；人群：3.5kN/m2。5、抗震设计参数：地震动峰加速度0.05g，反应谱特征周期0.35s6、桥梁结构设计基准期：100年。7、环境类别为=2\*ROMANI类。8、设计洪水频率：特大桥设计洪水频率为1/300，大中桥、小桥、涵洞设计洪水频率为1/100。9、通航等级：站东大桥按远期预留Ⅳ级航道，最高通航水位173.8m，航道按双向通航孔考虑，净高8m，净宽90m，侧高5m。10、设计基本风速：W1=22.2m/s，W2=25.0m/s11、桥梁横断面宽度布置：33m桥宽（一级路段）：4.0m（人行道）+11.5m（车行道）+2.0m（中央分隔带）+11.5m（车行道）+4.0m（人行道）；25m桥宽（一级路段）：4.0m（人行道）+8.0m（车行道）+1.0m（中央分隔带）+8.0m（车行道）+4.0m（人行道）10m桥宽（二级路段）：0.5m（防撞护栏）+9.0m（车行道）+0.5m（防撞护栏）12、桥面铺装：预制装配式结构采用9cm厚沥青混凝土+10cm厚C50混凝土整体化层，现浇梁结构采用9cm沥青混凝土。2.2技术规范（1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）（4）《公路钢结构桥梁设计规范》（JTGD64-2015）（5）《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》（JTG/T3310-2019）（6）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）（7）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3363-2019）（8）《公路工程抗震规范》（JTGB02-2013）（9）《公路桥梁抗震设计规范》（JTG/T2231-01-2020）（10）《公路桥梁板式橡胶支座》（JTT4-2019）（11）《公路交通安全设施设计规范》（JTGD81-2017)（12）《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T3360-01-2018）（13）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）（14）《公路桥涵养护规范》（JTG5120-2021）（15）《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2014）（16）《预应力混凝土用金属波纹管》(JG/T225-2020)（17）《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》（JT∕T529-2016）（18）《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T3360-01-2018）（19）《公路斜拉桥设计规范》（JTG/T3365-01-2020）（20）《斜拉桥用热挤聚乙烯高强钢丝拉索》（GB/T18365-2018）（21）《城市桥梁设计规范》CJJ11-2011（2019版）3沿线桥涵分布情况本项目推荐线设置特大桥1座493m，大桥13座2969.5m，中桥4座281m（表中桥梁长度均按双幅折算），涵洞59道，通道3道。推荐线及比较线桥涵分布见下表。沿线桥涵分布概况表序号项目单位推荐线比较线备注A比较线B比较线1特大桥m/座493/10/00/02大桥m/座2969.5/13380/2814.5/53中桥m/座281/4203.5/289/1K线含G50跨线桥(还建)4小桥m/座0005桥梁总长m/座3743.5/19583.5/4903.5/6含互通内主线桥6涵洞座591013不含通道兼涵洞7通道座301不含涵洞兼通道4桥梁抗震设计4.1场地地震动参数根据《中国地震动参数区划图》（GB-18306-2015），本项目所在区域的地震动峰值加速度为0.05g，对应的抗震设防烈度为6度。4.2桥梁抗震设防目标及设防标准对于本项目桥梁，依据《公路桥梁抗震设计规范》（JTG/T2231-01-2020），站东大桥抗震设防类别为A类，其余桥梁抗震设防类别为B类；全线桥梁抗震措施等级为二级；依照规范，本项目全线桥梁均必须进行E1地震作用和E2地震作用下的两水准抗震设防。桥梁抗震设防目标桥梁抗震设防类别设防目标E1地震作用E2地震作用震后使用要求损伤状态震后使用要求损伤状态A类可正常使用结构总体反应在弹性范围，基本无损伤不许修复或经简单修复可正常使用可发生局部轻微损伤B类可正常使用结构总体反应在弹性范围，基本无损伤经临时加固后可供维持应急交通使用不致倒塌或产生严重结构损伤C类可正常使用结构总体反应在弹性范围，基本无损伤经临时加固后可供维持应急交通使用不致倒塌或产生严重结构损伤D类可正常使用结构总体反应在弹性范围，基本无损伤--注:B类、C类中的斜拉桥和悬索桥以及采用减隔震设计的桥梁，其抗震设防目标应按A类桥梁要求执行。抗震设计方法：A类桥梁按1类抗震设计方法设计，应进行E1地震作用和E2地震作用下的抗震分析和抗震验算，并应满足《公路桥梁抗震设计规范》中第3.4节桥梁结构抗震体系的要求以及相关构造和抗震措施的要求；B类桥梁按3类设计方法设计，应满足相关构造和抗震措施的要求，可不进行抗震分析和抗震验算。5桥梁耐久性设计及措施结构的防腐蚀耐久性设计是一个系统工程，它涉及到设计方法、施工质量、实施监理控制及管理部门后期对结构的养护维修措施等各方面的内容，很大程度上取决于结构施工过程中的质量控制与保证以及结构使用过程中例行检测与正确维修，因此，建设单位、设计、施工及监理四方应紧密协作，共同解决结构耐久性各项措施的实施。（1）结构耐久性设计依据本项目结构耐久性设计依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）、《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》（JTG/T3310-2019）和中国土木工程学会标准《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01－2004）（2005年修订版）提出的标准、要求进行设计。（2）结构环境本项目位于重庆东北部，属于湿暖地区的大气环境，结构所处环境类别按Ⅰ类-一般环境考虑。根据《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》（JTG/T3310-2019）第4.2.3条及第4.3.2条，考虑到本项目桥梁多数涉河或墩柱在长江库容线范围内，环境存在干湿交替的情况，即环境作用影响程度为中度，因此将环境作用等级为Ⅰ－C级。（3）结构设计基准期本项目桥梁结构工程设计基准期为100年。（4）设计基本要求①混凝土结构混凝土的各项指标除须满足现行设计、施工规范的要求外，同时也须满足下列方面要求：♢工作性能预制构件用混凝土坍落度：6±2cm；泵送混凝土坍落度：14±2cm，同时要求混凝土拌合物具有良好的坍落度、均匀性、保水性能。♢力学性能混凝土强度等级符合设计要求，并保证有一定的富余。常规耐久性能抗渗等级≥W8；抗冻等级≥F150。②提高混凝土耐久性的具体措施♢控制混凝土中钢筋的保护层厚度各种混凝土构件的钢筋的保护层厚度拟定参见下表。主要混凝土构件保护层厚度表项目单位保护层厚度备注主梁mm30大气区桥墩mm30大气区承台mm40泥下区钻孔桩mm60泥下区注：1．保护层厚度指受力主筋表面至混凝土外边缘距离。泥下区指陆地地面线以下范围。♢控制裂缝宽度钢筋混凝土结构通过增加配筋、增大截面尺寸等措施限制裂缝宽度。♢采用真空吸浆预应力管道采用真空吸浆施工工艺，确保压浆密实。♢对各种混凝土构件定期检查和维护，具体要求详见相关养护规范。（5）支座要满足结构的设计使用寿命，支座的耐久性也是很重要，设计从支座的结构、材料、防腐等各方面进行综合考虑，墩顶留有足够的起顶位置和高度，定时检查，必要时应立即更换支座，确保结构安全。支座的钢材及其他材料应保证有相应的寿命期，还应确保使用功能的有效，比如支座纵横向可移动的功能，确保密封装置的有效期。支座的更换一般不需要封闭交通，板式橡胶支座的使用寿命不应低于15年，盆式支座的使用寿命不应低于50年。在设计中要考虑预留更换支座时临时千斤顶的位置。（6）伸缩缝伸缩缝原则上是可更换的，但其更换往往影响交通，因而对于大位移量的伸缩缝装置可以选择耐候钢等材料，尽量延长其使用寿命，减少设计基准期内置换次数。要特别注意伸缩缝处的积水、渗漏。（7）结构使用运营阶段维修、养护桥梁寿命期内应对结构进行定期的检修和维护管理。检修和维护通道就是这一工作能够得以开展的基本保证，这些都需要在桥梁设计时，进行统一考虑，确定其设置的原则。对结构在使用年限内作出详细的养护、维修、检测规划及相应监控措施，必要时应委托有一定检测资质的单位进行定期检测和维修，确保结构的正常使用。（8）施工要求①混凝土原材料选择采用品质稳定的硅酸盐水泥，强度等级为42.5和52.5级，最大水胶比和胶凝材料最小用量应符合相关规定。为改善混凝土体积稳定性和抗裂性能，水泥细度不宜超过350㎡/kg，水泥含碱量不宜超过0.6%，掺合料必须品质稳定。配制骨料应满足：骨料质地坚固、均匀，级配良好，吸水率低、孔隙率小。细骨料含泥量应控制在1%以内，粗骨料粒径与保护层厚度比值不宜超过2/3。②配制耐久性混凝土所用化学外加剂应注意配比、计量要求，要通过实验分析外加剂对混凝土品质的影响。③混凝土施工：注意混凝土配合比设计、结构施工顺序、搅拌振捣要求、混凝土养生措施等。④混凝土质量检测：无破损检测，测量混凝土保护层厚度，测定混凝土表面强度、抗渗性等。⑤预应力混凝土应注意对钢绞线防护和锚头的防护，分散预应力体系，提高结构的防水性能，提高结构的延性。6沿线水系及水文概况、特征，桥涵设置及孔径选择忠县区境内河流、溪涧切割深，落差大，呈枝状分布，均属长江水系。忠县境内有溪河28条，均属长江水系，从长江北岸汇入的有10条，南岸汇入的有11条，流经垫江、丰都后汇入的有7条，其中流域面积大于50平方公里的有8条。最大的溪河是黄金河，其次是汝溪河。工程区地表常年性水流主要为长江以及长江一级支流黄金河，受三峡库区蓄水影响黄金河丰水期为6-9月，枯水期为12月-3月，水位变幅大，此外线路走廊带尚有众多大小不一的鱼塘分布。经过调查，本合同段内勘查区地表水为甘井河和发源于山谷之间的溪沟。7沿线工程地质与桥涵结构类型选择的关系（1）工程地质概况①地形地貌：拟建G348公路起点位于忠县郑公社区，终点位于新生镇鹅项颈。拟建公路中线海拔在190-370米之间，区内地势由北向南逐渐变高，地形起伏相对较大，以浅丘、岸坡、沟谷、低山为主要特征，地形总的两端低，线路中后段地势较高。G350段起点位于站东大桥北岸，终点接龙潭大桥，道路经过地段由于需要跨河流，地形两侧高，中间跨河段低为丘陵地貌。沿线地面高程190.30～451.2，相对高差约280m左右。拟建线路经过地段山形多呈条带脊背状，地势起伏总体较小，自然坡度一般为10～40°，局部见陡崖。拟建公路线位沿途所经地貌单元主要为低山丘陵地貌。线路沿线主要地貌特征为构造剥蚀侵蚀丘陵地貌，微地貌属于斜坡及沟谷地貌。该段线路地层以泥岩、砂岩为主。山体斜坡主要受构造及风化剥蚀作用影响，斜坡坡度较大，陡坎较多，局部地段由于人类工程作用，形成有陡坡内有危岩、滑坡等不良地质现象发育。地层岩性：②地层岩性：路线布设于扬子台区四川盆地分区的万州小区（见图4-1《重庆市地质区划图》），主要出露为侏罗系地层，地层岩性详见综合地层柱状图，线路区主要地层为新生界第四系全新统冲洪积层、残坡积层，及中生界侏罗系上统蓬莱镇组（J3p）、和遂宁组（J3s）、中统上沙溪庙组（J2s）、中统下沙溪庙组（J2xs）。现对各地层层位岩性由新至老分述如下：新生界：第四系人工填土层（Q4ml）主要分布在沿线居住区和道路附近，填土成分一般为砂泥岩碎块石、粘性土及少量建筑垃圾，硬质物块径以3～50cm不等，处于松散～稍密状。第四系冲洪积层（Q4al+pl）主要分布于黄金河及其支流岸坡，厚薄不均，一般为0.7～2.30m，一般以碎石、块石土为主，河床位置含少量卵石土。第四系残坡积（Q4el+dl）主要分布于斜坡、平坝及谷地，厚薄一般较小，一般为0.5～5.6m，一般以粉质黏土为主，含少量碎块石。中生界：侏罗系上统蓬莱镇组（J3p）砖红-紫红色，浅紫红色中厚层泥岩，含粉砂质泥岩与灰色砂岩。其中，泥岩主要组成成分为粘土矿物，泥质结构，中厚层状构造；砂岩主要组成成分为长石、石英、云母等矿物，中细粒结构，中厚层状构造；强风化带岩石破碎，风化裂隙发育，多呈碎块状；中等风化带岩体相对较完整。主要分布在G348线路区K0+000-K0+440段。侏罗系上统遂宁组（J3s）紫红色，浅紫红色薄-中厚层细粒亚长石石英砂岩和紫红色砂质泥岩，具交错层理。其中，泥岩主要组成成分为粘土矿物，泥质结构，中厚层状构造；砂岩主要组成成分为长石、石英、云母等矿物，中细粒结构，中厚层状构造；强风化带岩石破碎，风化裂隙发育，多呈碎块状；中等风化带岩体相对较完整。主要分布在G348线路区K0+440～K1+700段。侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）上段为泥岩、粉砂质泥岩与厚层长石砂岩呈不等厚互层，下段为紫红色泥岩，砂质钙质泥岩，砂岩主要由长石、石英、云母等矿物组成，中细粒结构，中厚层状构造，强风化带岩石破碎，风化裂隙发育，多呈碎块-短柱状；中等风化带岩体相对较完整；泥岩主要由粘土矿物组成，泥质结构，中厚层状构造，强风化带岩石破碎，风化裂隙发育，多呈碎块状；中等风化带岩体相对较完整。主要分布在G348线路区K1+700～K5+360、K18+980～K19+984段及G348比较线A、B线。侏罗系中统下沙溪庙组（J2xs）紫红色泥岩、粉砂质泥岩级灰绿色厚层舱室砂岩，上部以砂岩为主，下部以泥岩为主，砂岩主要由长石、石英、云母等矿物组成，中细粒结构，中厚层状构造，强风化带岩石破碎，风化裂隙发育，多呈碎块-短柱状；中等风化带岩体相对较完整；泥岩主要由粘土矿物组成，泥质结构，中厚层状构造，强风化带岩石破碎，风化裂隙发育，多呈碎块状；中等风化带岩体相对较完整。主要分布在G348线路区K5+360～K18+980段及G348比较线。③地质构造：忠县地质构造属新华夏系第三隆起带和第三沉降带之结合部位。亦即川鄂湘黔隆褶带之北西缘和四川沉降褶带之川东褶带的一部分。北缘与西北向的大巴山弧形构造斜接、重接复合。忠县地质构造属万县弧形构造，位于新华夏系一级构造四川沉降褶带之川东褶带的东北缘。拟建G348和G350公路主要位于忠县背斜东南翼，由东北向西南，与忠县背斜构造轴线平行展布。忠县背斜总体总体轴部走向为南西～北东向，岩层产状为117-152°∠22-75°，拟建线路沿线岩层呈单向产出。根据对拟建线路沿线的地质调查，场地内基岩风化裂隙较为发育。据地面调查，路线区岩体多较完整，裂隙发育受岩性及岩层组合特征控制明显，现场所测裂隙多发育在砂岩岩体中，尤其是陡斜坡部位；泥岩表层风化后多呈碎屑状，其岩体中主要发育微裂隙，由于地层岩性及所处构造部位的不一致，裂隙产状变化较大，区内普遍发育层面裂隙。④新构造运动项目区新构造运动较强烈，第四纪以来新构造运动以地壳缓慢的抬升为主，河流的侵蚀切割作用形成了两岸多级阶地。忠县地震以微震为主，历史上均未出现破坏性地震记载，邻区最大地震震级均小于5级。据国家地震局编制的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），勘查区地震基本烈度为Ⅵ度，为地震一般区，结合公路的重要性，建议在工程设计中对大型、特大型桥梁工程应以Ⅶ度地震烈度设防为宜。据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），勘察区地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期0.35s，地震烈度为Ⅵ度，设防烈度建议按《公路工程抗震设计规范》（JTGB02-2013）确定。⑤水文地质条件根据线路段地层岩性、岩石组合关系及其水文地质特征，将本区地下水划分为松散岩类孔隙潜水及基岩裂隙水两大类型。现就该区隔水层（或相对隔水层）和碎屑岩类裂隙水、松散岩类孔隙潜水分述如下：a.松散岩类孔隙含水岩组及富水性：松散层类孔隙水集中分布于全新统第四系残坡积和冲洪积层的粘性土、碎块石土层中，因各冲沟发源不同地区，堆积物的性质、颗粒大小、厚度均有明显差别，其富水性也因此而异。赋存在各斜坡及坡脚冲沟内残坡积土层中的地下水，受地形和岩性控制，排水条件好，水力联系差，富水性差，水量贫乏，受大气降雨影响明显；赋存在河流、溪沟中的地下水，除接受大气降雨补给外，还接受河流及溪沟内地表水侧向补给，水量较丰富，水位埋深浅，大致与附近地表水体水位一致，对土体的工程特性影响较大。该类地下水分布于整个道路段，对线路路基的影响较小，对跨越冲沟、谷地路基、桥梁的地基（土层）开挖影响较小。b.基岩裂隙含水岩组及富水性：该类地下水储存在侏罗系砂岩裂隙中，含水层主要为砂岩。砂岩与泥岩呈不等厚互层状。线路区岩层裂隙不发育，贯通性差，富水性贫乏。表层风化裂隙水分布于各地层的砂、泥岩的强风化带中，其水量由风化带厚度决定，富水性贫乏。地下水常沿砂、泥岩接触面渗出或股状流出形式排泄于沟谷内，涌水量较小。大气降雨及地表蓄水是区内地下水的主要补给来源。受地形控制明显，具有就地补给，就地排泄的特点。该类地下水分布于整个道路段，根据当地经验，斜坡地段侏罗系地层在勘探深度内大多未见地下水，该类型水多分布在河沟及冲沟附近，基岩裂隙水对路线施工影响小。C,隔水层（或相对隔水层）：本线路地层为侏罗系的泥岩、砂岩，其中的泥岩为隔水层。d.地表水、地下水化学特征及腐蚀性分析评价据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）中的附录K，线路通过地区气候上属湿润区，线路属Ⅱ类环境。勘察过程中，采集地下水和地表水，水质简分析试验，其试验成果见附表8《水质分析汇总表》。从水质分析结果，线路通过地区地下水、溪沟地表水体水质无污染，以HCO3-·SO42--Ca2+型水为主，根据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）中的附录K水对混凝土结构腐蚀性的评价标准判断：所取环境水和地下水对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性，防护等级为常规防护。⑥不良地质现象经资料收集和野外调查核实，沿线的主要不良地质现象有崩塌、顺层边坡、滑坡等。线路沿途未见到泥石流、崩塌等地质灾害。特殊性岩土主要为软土。（2）与桥涵结构类型选择的关系结合以上工程地质条件和基础的受力特点，在选择桥涵结构类型时，掌握以下设计原则：①桥梁下部结构：桥墩采用钢筋混凝土结构，多为柱式墩、薄壁墩，基础多采用桩基础，根据基岩埋深情况分别采用摩擦桩、端承桩等，对于地质条件好的，可采用钢筋混凝土扩大基础，并满足水文冲刷深度要求和承载力要求，确保桥梁安全；桥台根据地质情况及高度可采用肋板式台、柱式台及坐板式台，基础采用桩基础或扩大基础。②桥梁上部结构：按照布孔需要，综合考虑施工养护条件、经济性、美观协调等因素，选择合理的结构方案，多以钢筋混凝土、预应力混凝土梁式结构。③涵洞：根据填土高度、地质情况及功能要求，大部分采用钢筋混凝土盖板涵，部分采用钢筋混凝土圆管涵及混凝土拱涵。钢筋混凝土盖板涵盖板采用钢筋混凝土，涵台身材料以混凝土为主，基础可采用片石混凝土结构。8桥梁设计概况8.1本项目路线交叉相关内容及渝万高铁、G50沪渝高速简介渝万高速铁路，即重庆市境内南岸区至万州区的高速铁路，是国家“八纵八横”高速铁路京昆通道、包（银）海通道和重庆“米”字型高铁网的重要组成部分，是高铁沿江通道的重要补充，是形成全线350公里时速郑渝昆、西渝昆（贵）的关键工程；是一条承担西南地区至华北、陕宁地区以及川渝地区至华中、华东地区区际长途客流为主，兼顾沿线城际客流的高速铁路。渝万高速铁路自重庆东站引出，终于万州北站。上海—重庆高速公路，简称“沪渝高速”，是中国境内连接上海市和重庆市的高速公路，为中国国家高速公路网18条东西横线中的第11条。重庆段线路由石忠高速公路（2009年9月28日通车）、忠垫高速公路（2007年12月28日通车）、渝宜高速公路长寿桃花－垫江太平段（2003年12月26日通车）、渝长高速公路（2000年4月28日通车）组成。本项目与G50沪渝高速及在建渝万高铁交叉，在下穿铁路位置，对护栏防撞等级有所提高(下穿铁路桥采用SS级)，桥梁跨径布置考虑将设计墩柱桩基与铁路桥下部结构墩柱桩基留有足够的安全距离，满足现行《公路铁路交叉路段技术要求》（JTT1311—2020）及《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》（TB10182-2017）相关要求；在下穿G50沪渝高速位置考虑了保通方案，详见相关篇章。8.2桥型方案比选1、适用桥型及上部结构综合比选本项目按高速公路标准设计，但是桥涵结构工程目前具备山区道路桥梁的一般典型特点，为方便施工，主要考虑采用施工经验比较成熟的、经济的、便于工厂预制结构，主要考虑20m、30m、40m预应力混凝土先简支后结构连续T梁或者小箱梁。桥梁上部结构形式及跨径选取宜根据地形、地质、水文、桥墩高度，选取合适的桥梁方案进行比选。主要以装配式T梁或者小箱梁为主，为保证桥梁整体协调性，除特殊和复杂桥梁外，一般桥梁跨径按下述范围选取：平均墩高小于15m，选用20m先简支后结构连续T梁或者小箱梁；平均墩高大于15m，小于30m时，选用30m先简支后结构连续T梁或者小箱梁；平均墩高大于30m，小于40m时，选用40m先简支后结构连续T梁或者小箱梁；平均墩高大于85m，选用连续刚构；在设计过程中，要因地制宜选用桥跨及桥型，但同一座桥梁尽量采用相同的跨径及下部结构，最多不超过三种，以方便施工和管理。桥梁上部结构方案材料经济指标表跨径材料单位T梁装配式小箱梁现浇箱梁30m梁高m21.61.7预制梁最大吊装重量t79.9105.3/混凝土(m3/m2)0.5760.450.69普通钢筋(kg/m2)112.5100.5124.3钢绞线(kg/m2)15.220.328.4建安费(元/m2)17051611236440m梁高m预制梁最大吊装重量t129.5161.6/混凝土(m3/m2)0.640.540.72普通钢筋(kg/m2)134.9108.5130钢绞线(kg/m2)18.420.830建安费(元/m2)209119152560桥梁上部结构方案综合比较表项目先简支后结构连续T梁先简支后桥面连续装配式小箱梁现浇连续箱梁适用情况先简支后连续体系，跨越能力强，建筑高度高。桥下视觉效果差，不适用于美观要求高的桥梁。适应性强,建筑高度相对低。桥下视觉效果较好，较适用于美观要求较高的桥梁。整体性好，结构连续，适应性强，跨越能力大。桥下视觉效果好，适用于美观要求高的桥梁。经济指标相对高相对低高受力特点截面刚度较大，横向整体性好，自稳性稍差。截面刚度大，横向整体性较好，自稳性能高。整体现浇，截面刚度大，横向整体性好。施工工艺工艺成熟、快速，预制吊装后体系转换成连续结构，工期较短，便于工厂化施工；吊装重量比小箱梁轻，没有内模，施工工艺简单。工艺成熟、快速；不需要进行体系转换；梁片数较少，工期较短，便于工厂化施工；缺点是吊装重量较大，施工工艺较复杂。技术成熟，不需体系转换；施工设备投入高，施工难度较大；工期相对长，不适合工厂化、标准化施工。使用性能外型一般，行车平顺，后期维护工作较少。外型美观，行车平顺，后期维护工作较少。外型美观、开阔，行车平顺，后期维护工作较少。比较结论20m、30m和40m跨径时，且公路项目时，推荐采用本项目桥梁除站东大桥外无景观要求，不推荐采用小半径、变宽较剧烈或对景观要求较高时，推荐采用装配式预应力砼T梁效果图2、桥梁下部构造综合比选根据不同跨径桥梁技术经济比较，本项目推荐20m、30m及40m预应力装配式T梁作为全线桥梁的上部主要结构型式，针对此上部结构形式，结合本项目典型地形条件，适合于本项目桥位条件的墩型有：圆柱墩、方柱墩、等截面空心薄壁墩。①圆柱墩采用圆柱式桥墩。盖梁为钢筋混凝土结构，基础采用钻孔灌注桩。本方案为桥墩结构的常用方案，圆柱式墩优点是施工方便，外观光洁，造价便宜。缺点是缺乏变化，稍显单调。②方柱墩方柱式桥墩，盖梁同样采用钢筋混凝土结构；墩柱断面改为矩形，并在矩形墩柱角点采用圆弧倒角；基础采用钻孔灌注桩，桩与承台间需设置小承台进行过渡。本方案的桥墩结构在较高桥墩中常有采用，刚度比圆柱墩略大，由于矩形墩柱角点采用圆弧倒角，使墩柱刚柔并存，富有质感，但施工稍麻烦，造价偏高。③等截面空心薄壁墩空心薄壁墩壁厚取50cm，墩宽横桥向取6m宽，顺桥向墩厚范围2.6～3m，墩高在40～70m间均可采用此类墩型。盖梁采用预应力混凝土结构；墩身外形为矩形，并在矩形墩身角点采用圆弧倒角；基础采用钻孔灌注桩。空心薄壁墩的使用范围较广，造型简洁明快，节省材料，刚度大，造价相对较低；缺点是支拆内部模板比较麻烦、美观性稍差，盖梁施工时需分阶段张拉预应力钢束，施工工序复杂。圆柱墩断面方柱墩断面空心薄壁墩断面对上述桥墩分以下三组方案组合进行技术经济比较：墩高小于40m的桥墩技术经济指标比较表项目单位方案一方案二墩身结构型式双圆柱墩矩形墩墩高m3028尺寸mD=1.8B=1.6混凝土m3153143钢筋kg1602327955盖梁混凝土m35956钢筋kg1113810608承台和系梁混凝土m32148钢筋kg19954560基础桩长m3030根数×桩径m2×2.02×2.0混凝土m3188188钢筋kg1601416956建安费万元80.491.9结论推荐比较墩高45m＞h≥40m的桥墩技术经济指标比较表项目单位方案一方案二墩身结构型式空心薄壁墩矩形墩墩高m42.542.5尺寸mB×h=7.5×2.4B=2.2混凝土m3381405钢筋kg8948878897盖梁混凝土m311672钢绞线kg2500/钢筋kg869413680承台和系梁混凝土m3136145钢筋kg1156012353基础桩长m3030根数×桩径m4×1.64×1.6混凝土m3241241钢筋kg2170821708建安费万元188.0182.4结论比较推荐墩高h≥45m的桥墩技术经济指标比较表项目单位方案一方案二墩身结构型式空心薄壁墩矩形墩墩高m5050尺寸mB×h=7.5×2.6B=2.4混凝土m3458576钢筋kg107630118080盖梁混凝土m312484钢绞线kg2500/钢筋kg931515960承台和系梁混凝土m3191201钢筋kg1623517111基础桩长m3030根数×桩径m4×1.84×1.8混凝土m3305305钢筋kg2592525925建安费万元228.1249.1结论推荐比较比选结论：经上述三类方案比选可得出，针对墩高小于40m的桥墩宜采用双圆柱墩，对于墩高在40~45m之间的桥墩宜采用矩形墩，对于墩高大于45m的桥墩宜采用空心薄壁墩。3、基础墩台基础根据具体地形地质情况采用明挖基础，桩基础采用钻孔灌注桩，桩径依据桩顶反力、地质情况和施工方案确定：1）柱式墩墩高＞7m宜设置桩系梁，以增加整体刚度；系梁底面一般设在低水位以下50cm处，以方便施工。2）下部结构桩柱径尺寸要结合跨径、墩高、地质情况及桩长情况综合确定。尽可能减少桩柱类型，以方便施工。4、桥梁附属设施设计（1）大、中桥内外侧均设防撞墙式护栏，小桥、明涵内外侧均设置加强型波形护栏。（2）对于一般大中桥，伸缩缝的宽度根据分联长度选择，但以不超过160mm为宜，必要时调整分联长度；一般来说，20m跨桥梁分联长度80m～100m，采用D80伸缩缝；30m跨桥梁分联长度90m～120m，采用D80伸缩缝；40m跨桥梁分联长度120m～160m，采用D160伸缩缝。其他桥梁按实际情况计算后合理确定伸缩缝型号。（3）预制T梁均采用板式橡胶支座，现浇连续梁采用盆式橡胶支座。（4）桥台搭板：各类桥梁、明涵及明通道，均应设置桥头搭板，台后搭板置于牛腿上。搭板长度原则上根据台后填土高度及地质条件确定，通常按下列规定办理：台后填土高度大于3m时，桥台搭板长度取8m；台后填土高度小于等于3m或挖方段桥台，台后搭板长度取6m。（5）桥梁及所有构造物设计时，均应按交通工程的要求预留有关通讯及电力管道敷设的位置。（6）应充分重视线外工程和排水系统的设计，充分考虑维持地方路网和排水、灌溉系统。8.3推荐线主要桥梁简介沿线重点桥梁设置情况见下表：序号桥梁名称中心桩号跨越道路及山谷、河流名称最大高度桥宽孔数及孔径桥梁全长结构类型备注上部构造(m)(m)孔－m(m)1站东大桥K1+709甘井河58.033(100+180+100)+3×30493.0空腹式刚构桥预应力砼连续箱梁预留通航等级Ⅳ级2双河口大桥K4+291甘井河39.01011×40449.0预应力砼先简支后连续T梁下穿渝万高铁3G50沪渝高速跨线桥K15+497沪渝高速24.51×4048.0预应力砼简支T梁下穿沪渝高速4磨子坝2#大桥K19+315沟谷20.0103×30+3×30189.5预应力砼先简支后连续T梁预应力砼连续箱梁下穿渝万高铁1、K1+709站东大桥站东大桥起止里程桩号为K1+509～K2+002，桥长493.0m，桥面设计高程204.951～209.651m，桥面纵坡1.00%。拟建大桥横垮甘井河，甘井河为长江一级支流，三峡库区防洪限制水位145.0m，常年平均位162.1m，设计洪水位标高173.8m，主跨预留远期Ⅳ级航道，航道按单孔双向通航孔考虑，最高通航水位为173.8m，净高8m，净宽90m，侧高5m。本桥需在主桥墩柱位置设置防船撞设施，保证通航期间结构不致遭船撞破坏。拟建甘井大桥位于忠县郑公社区跨越甘井河，连接大面村和高家河村。两侧桥台位置的斜坡覆盖粉质粘土，厚度差异大，两侧桥台位置粉质粘土厚度为0.8-2.2m，拟建桥台位于两侧斜坡坡顶,两桥台岸坡位于175.0蓄水水位线以上，地层主要由粉质黏土，砂岩和泥岩组成。拟建0#桥台，3#、4#、5#桥桩、6#桥台。位于岸坡上，受甘井河水位影响较小。1#和2#桥墩位于甘井河河床中，受甘井河河水影响较大，两桥台和岸坡位于最高洪水位水位线以下为斜坡，主要为粘土和砂泥岩组成，该岩层抗物理风化能力差，受水流及水位涨落循环作用后泥岩易软化，可能产生局部垮塌现象，应该加强对桥梁岸坡防护。勘察期间桥址区未见滑坡、崩塌、泥石流、地下采空区等不良地质现象，现状整体稳定，适宜桥梁建设。站东大桥上游照片站东大桥下游照片站东大桥桥位照片2022年12月13日至2023年1月10日，忠县畅达建设投资有限公司组织对忠县高铁片区的站东大桥、站西大桥进行了建筑方案研究，分别对空腹式刚构桥、矮塔斜拉桥、中承式钢管拱桥进行了方案比选。空腹式刚构桥方案（方案研究阶段）矮塔斜拉桥方案（方案研究阶段）中承式钢管拱桥方案（方案研究阶段）经评审，忠县站东大桥、站西大桥相距较近，采用同跨径、同桥型姊妹桥的设计理念，推荐采用空腹式刚构桥作为推荐方案，矮塔斜拉桥作为比选方案，初步设计阶段根据前期研究成果进行深入比选。方案比选主桥方案比较表桥型方案主桥（100+180+100）m空腹式刚构桥主桥（100+180+100）m矮塔斜拉桥桥梁全长（m）493m493m施工阶段施工方案桥墩采用爬模施工，主梁采用挂篮悬浇辅助扣锁施工，施工技术相对成熟桥墩（塔）采用爬模施工，主梁采用挂篮悬臂施工；施工技术成熟、可靠施工风险主墩水中施工，风险相对较低主墩水中施工，风险相对较低技术风险技术较成熟，设计、施工风险较小技术成熟，设计、施工风险小施工周期28个月26个月运营阶段通航、行洪满足要求满足要求抗风、抗震抗风及抗震性好抗风及抗震性能较好美学效果梁拱组合体系，具有拱的力学特点，整体视觉效果较好塔梁组合体系，主梁纤细、柔美，兼具斜拉桥的宏伟、壮观，整体视觉效果好养护成本低较低工程造价略高较低方案比选推荐方案（方案征集阶段选中方案）比较方案主桥方案一：空腹式连续刚构桥站东大桥桥型布置图（方案一——空腹式连续刚构）本方案采用100+180+100预应力混凝土空腹式连续刚构桥+3×30m预应力混凝土现浇连续箱梁结构。桥梁宽度33m，采用分幅式设计，下部结构桥墩采用花瓶墩及承台桩基础，桥台采用U型桥台及扩大基础。主桥单幅桥宽16.25m，主梁上下弦杆均采用单箱单室箱形截面，悬臂长3.75m，顶板宽度16.25m，底板宽度8.75m，上弦杆支点处梁高5.0m，端部及跨中梁高3.6m，下弦杆梁高4.5m，箱梁顶板厚度32cm，底板厚度50~125cm，腹板厚度50~90cm；主桥墩柱采用空心墩，墩柱横桥向宽度8.75m，纵桥向宽度7m，小桩号侧主墩墩高50m，大桩号侧主墩墩高52m，基础采用承台群桩基础，承台纵横向长度12m，厚度5m，桩基直径2m，每一墩柱承台布置9根桩，桩间距4m。引桥采用单箱双室截面，单幅桥宽16.25m，梁高1.8m，悬臂长度2m，顶板厚度25~45cm。底板厚度22~42cm，腹板厚度50~80cm,；下部结构桥墩采用花瓶墩，墩顶横桥向宽度8m，墩底横桥向宽度5.5m，基础采用承台桩基础，承台厚度2.7m，桩基直径1.8m。主桥采用双层扣索挂篮施工法，引桥采用满堂支架现浇施工方法。主桥计算成果：1）设计原则按全预应力混凝土构件设计。2）结构分析全桥的纵向结构使用韩国MIDAS/Civil(桥梁结构分析与设计软件)进行计算分析.3)主要设计荷载结构重力（一期、二期）活载:公路-I级，人群3.5kN/m2混凝土的收缩及徐变：10年温度影响力：体系整体均匀升温25℃，均匀降温为20℃（考虑0.7倍折减）；温度梯度：按公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）支座不均匀沉降：边支座5mm，主墩10mm。模型视图主要计算结果持久状况正截面抗弯验算包络图持久状况斜截面抗剪验算包络图使用阶段正截面抗裂验算（频遇-顶）包络图使用阶段正截面抗裂验算（频遇-底）包络图使用阶段正截面压应力验算（顶）包络图使用阶段斜截面主压应力包络图②主桥方案二：矮塔斜拉桥站东大桥桥型布置图（方案二——矮塔斜拉桥）本桥采用100+180+100矮塔斜拉桥+3×30m预应力混凝土现浇连续箱梁结构。桥梁宽度33m，采用整幅式设计，下部结构桥墩采用花瓶墩及承台桩基础，桥台采用U型桥台及扩大基础。主桥整幅桥宽35m，主梁采用单箱三室箱形截面，悬臂长4.5m，顶板宽度35m，底板宽度22.14~24.61m，主梁采用变高度截面，桥塔处梁高为7.2m，端部及跨中梁高为3.4m；主桥桥塔梁顶面以上高度24m，横桥向宽度3m，纵桥向宽度为6~7m；主塔拉索采用15.2-43钢绞线斜拉索，桥塔单侧布置10根，塔上间距1.2m，梁上间距4m~5m；主墩柱采用空心墩，墩柱顶横桥向宽度22.14m，墩柱底横桥向宽度19.2m，纵桥向宽度7m，小桩号侧主墩墩高51m，大桩号侧主墩墩高53m，基础采用承台群桩基础，承台纵桥向长度14m，横桥向长度24m，厚度5m，桩基直径2.5m，每一墩柱承台布置15根桩，桩间距5m。引桥采用单箱双室截面，单幅桥宽16.25m，梁高1.8m，悬臂长度2m，顶板厚度25~45cm。底板厚度22~42cm，腹板厚度50~80cm,；下部结构桥墩采用花瓶墩，墩顶横桥向宽度8m，墩底横桥向宽度5.5m，基础采用承台桩基础，承台厚度2.7m，桩基直径1.8m。主桥采用缆索扣挂悬浇施工，引桥上部结构采用满堂支架现浇施工。景观设计：桥梁景观总体设计：a.设计思路:忠县是三峡库区唯一兼具山城、桥城、水城、岛城特征的旅游城市，有了灿烂传统文化的加持，忠县更加“外美而蕴内秀”，城市形象也愈发立体饱满、韵味绵长。站东大桥采用对称布局设计，项目两桥距离1.5km，桥位较近，同跨甘井河，景观采用同样的设计语言更显视觉协调，达成视觉的平衡，符合中式审美，契合高铁站格局。b.景观设计定位:结合忠县高铁站片区总体定位及项目桥梁所在区位，此次桥梁方案设计的形象定位为体现绿色生态，链接山水忠州，对标国际优品，打造名誉全国的：山水智桥。c.景观设计主题:桥梁在带来交通便利的同时，也成为忠县的一道道靓丽风景。桥梁见证了忠县建设的日新月异，每一次跨越山水都体现建桥技术的进步与创新，多姿多彩的桥以特有的美感体现了忠县悠久的传统文化与山水城市风貌。结合忠县悠久的文化，周边秀美的环境，和丰富的旅游资源，忠县G348站东大桥景观设计理念为：江上明珠映忠州，门户双虹点碧江。桥梁色彩景观设计：a.桥梁色彩设计原则:色彩协调统一原则、以人为本的原则、实用性原则b.工程界面工程范围：桥梁色彩涂装工程及桥梁混凝土部分色彩涂装配套工程。工程设计界面：忠县G348站东大桥设计起点至设计终点桥梁主体结构。c.桥梁色彩设计方案方案一：桥梁紧邻高铁站，结合高铁站色彩做统一考虑，采用清爽简洁的驼色系作为桥梁色彩方案主色调。忠县站东大桥桥梁色彩景观方案一为：全桥翼沿采用古韵棕（CBCC:1006），主桥桥墩、梁腹、桥底采用雅致灰（CBCC:0981），两侧桥台采用雅致灰（CBCC:0981），空腹式连续钢构中空处采用古韵棕（CBCC:1006）艺术纹样镶嵌，视觉效果简洁大气，与环境交相辉映，自然相融。桥梁方案二色彩涂装效果图桥梁方案一色彩涂装效果图方案二为：全桥翼沿采用交通蓝（CBCC:1212），主桥桥墩、梁腹、桥底采用雅致灰（CBCC:0981），桥墩纹样彩绘采用交通蓝（CBCC:1212），两侧桥台采用雅致灰（CBCC:0981）视觉效果统一，典雅和谐。夜景照明设计：a.夜景照明打造手法分析桥梁夜景照明手法包括：泛光式、轮廓式、线条式；表现载体主要包括：联系结构照明、桥身照明、支撑结构照明。b.夜景方案场景设计方案一：设计充分考虑桥体的结构特征，强化桥梁光影层次，突出见光不见灯的灯光设计理念，并分别设置节能、平日、节日三种灯光模式（每日开灯