桥涵设计说明

312国道沪宁段扩建工程镇江B2标段施工图设计说明第6页共139页实用文档江苏省交通科学研究院编制：复核：审核：审定：SⅤ-1(PAGE6/7)1设计标准1.1采用的规范和规程1.部颁《公路工程技术标准》(JTJ001-97)；2.部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)；3.部颁《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ022-85)；4.部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)；5.部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)；6.部颁《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)；7.部颁《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)；8.国颁《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》(JGJ/T114-97)。1.2设计标准1.新建桥涵设计荷载：汽车一超20级，挂车-120；拓宽改造桥涵设计荷载：汽车-20级，挂车-100；2.新建桥涵设计洪水频率：1/100；3.桥梁宽度：本标段为城镇段，设1座中桥，桥梁全宽均为50m，快车道净11.5m,慢车道净4.75m,桥梁按两幅上下行并列的桥梁布置，两幅桥梁的中间间距为8m,快车道与慢车道间相距2m。快车道内侧采用组合护栏，宽0.5m,外侧采用波形梁护栏，护栏座宽0.75m，慢车道内外侧均采用波形梁护栏，护栏座宽0.75m。4.地震基本烈度：根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)，桥位区抗震设防烈度为Ⅶ，设计基本地震加速度值为0.15g。5.坐标系：1954年北京坐标系，中央子午线119°20′。6.高程系：1985国家高程基准。2设计说明2.1沿线水系分布镇江B2施工标段内有1条较大的河流，长山引水河，为灌溉河流，无通航要求，河流水位基本稳定，流速不大，采用桥梁跨越。其它还分布有一处供泄洪和灌溉用的小河沟，设计采用涵洞。2.2地质情况2.2.1水文地质条件桥位区地下水为孔隙潜水，主要受大气补给影响。根据区域地质资料和环境地质条件，据水质分析试验成果，桥位区地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。2.2.2工程地质条件沿线为长江二级阶地和为宁镇山脉丘陵地带，沿途分布有剥蚀残丘、山间洼地及长江二级阶地等地貌单元，工程地质条件复杂，剥蚀残丘（局部地段基岩已裸落）其工程地质条件好；山间洼地由于分布有2-1软塑、流塑的亚粘土，该层具有含水量高、孔隙比大、液性指数大、高压缩性等特点，工程性质差，为地基的软弱下卧层。经勘察，长江引水河桥桥位处下伏基岩为角砾岩，中等风化的埋藏深度为19.3m和23.3m,单轴抗压强度30.3MPa,是钻孔灌注桩理想的持力层。2.3老桥现状调查312国道镇江B2施工标段内的长山引水河中桥上部结构为5x16m普通混凝土简支空心板，下部结构为柱式墩，桩基础，重力式台，扩大基础；交角55°。桥梁全宽均为12m，设计荷载均为汽车-20级、挂车-100，根据现场调查，除桥台背墙脱落外，现状基本良好。对该老桥的改造方案为拆除老桥上部结构，废弃；凿除老桥墩台帽梁，利用老桥桥墩立柱、桩基和老桥桥台身。2.4桥涵2.4.1桥涵布置及结构设计改造后的老桥和新建桥梁上部结构均采用先张法预应力空心板，下部结构桥墩采用柱式墩，桩基础；新建桥梁部分桥台采用U型桥台，桩基础。2.4.2抗震设计根据《中国地震烈度区划图》（1990年）的分区，路线所在地区的地震基本烈度为Ⅶ度。桥涵构造按照规定采取抗震设防烈度为Ⅶ，设计基本地震加速度值为0.15g。抗震措施，在桥梁下部结构桥墩、桥台设计中除设置防震挡块限制侧向位移外，对于板桥上、下部还设置了抗震锚栓等。2.4.3桥头搭板桥头搭板的设置是减轻桥头跳车的有效途径。老桥台后未设置搭板，本次改造在台后加设搭板，新建半幅桥梁快车道台后设搭板。桥头搭板按车道分开浇筑，在分块处设拉杆。桥头搭板长度采用8m。2.4.4伸缩缝长山引水河中桥采用80型型钢伸缩缝。2.4.5护栏快车道内侧采用混凝土组合护栏，其余部位设置钢波形梁护栏（加强型）；涵洞上的护栏同路基部分。2.4.6桥面排水沿桥护栏两侧设置纵向排水管，间距为5m，为了排除沥青混凝土桥面铺装层的下渗水，桥梁设计在整体化现浇桥面混凝土顶面设置防水层，并在桥面泄水管之间设置盲沟，以汇集下渗水并通过桥面泄水管排至桥外。2.4.7桥面铺装快车道桥面铺装10cm沥青混凝土+10cm水泥混凝土，在水泥混凝土中加一层D8（空心板梁桥）带肋钢筋网。慢车道桥面铺装7cm沥青混凝土+10cm水泥混凝土，在水泥混凝土中加一层D8（空心板梁桥）带肋钢筋网。2.4.8桥头防护桥头采用混凝土预制块锥坡防护，施工时注意桥头防护与路基防护的顺接。防护范围至锥坡后15m,该15m长度范围内的边坡防护数量已计入路基工程。2.4.9主要材料1.混凝土：分别为30号、25号混凝土以及SUP-13、SUP-20沥青混凝土，详见各设计图纸。2.预应力钢绞线：采用符合ASTMA416-97标准的270级钢绞线，标准强度Ryb=1860MPa，弹性模量Ey=1.95x105MPa，松弛率为3.5%，钢绞线规格为Φj12.7mm。3.普通钢材：受力筋均为Ⅱ级(20MnSi)热轧螺纹钢筋，构造筋为Ⅰ级(A3)光圆钢筋，二者均必须符合国家标准(GB1499-98)的规定。钢板为A3钢，应符合GB700-88的规定。凡焊接的钢材必须满足可焊接性要求，供应的钢材进场后，应按规定作材质试验，符合要求方可使用。4.支座：空心板均采用圆板橡胶支座。2.4.10桥梁说明本段内的长山引水河中桥，长93.12m/1座。长山引水河中桥老桥为5x16m的普通混凝土简支空心板梁，桥梁全宽12m。桥梁与河流的夹角为55。。老桥的设计荷载：汽车-20级，挂车-100。老桥双向横坡1.5%。新设计桥梁桥面横坡2%，由于调整纵横坡的需要，且老桥宽度仅12m，该桥又处在城镇段，抬梁后老桥板梁废弃边梁后，板梁利用率低，故对老桥上部板梁废弃，重新预制。改造方案：凿除桥面铺装层，拆除老桥护栏，拆除空心板；凿除墩台帽梁，接高桥墩立柱和桥台台身到设计高程，重新浇筑墩台帽，台帽设牛腿，以设置搭板，在墩台帽上设置设计要求的横坡。改建后桥梁上部结构采用先张法预应力空心板，支座采用TCYB球冠圆板式支座，台后增设搭板，并更换老桥伸缩缝。改建后的老桥作为右半幅的快车道。新建左半幅桥快车道桥和左右两侧慢车道桥，孔径、角度同老桥。上部结构采用先张法预应力空心板，下部结构为柱式墩，重力台，钻孔灌注桩基础。快慢车道，上部结构分开，下部结构连在一起。新建桥梁设计荷载：汽车-超20级，挂车-120，桥面横坡由墩台帽形成。桥梁全长93.12m。新建桥梁在老桥的左侧，新建桥梁左右幅分离，故施工时先施工左半幅桥，待其通车后再改建右半幅老桥。2.5.11施工要点1.所有操作及质量检查标准均应严格遵循《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）的要求进行，严格按图施工。2.本标段施工图纸按“一桥一图”编排和绘制图纸，施工时须认真阅读和领会图中有关说明和施工要点，并遵照执行。3.所有测量标志施工前均应进行复测，精度必须满足规范要求，施工过程中应妥善保护并定期复测。对于施工中增设的临时测量标志，其埋设和测量均应满足有关规范要求，所有测量标志须经监理人员同意后方可使用。4.对于改造的老桥，施工时一定要注意，特别是凿除老桥墩台帽梁的过程尤其要谨慎，杜绝野蛮施工，以防对老桥墩台造成损害，确保利用老桥部分的质量。对于老桥墩立柱和台身新老混凝土的结合部，须进行凿毛清洗处理，确保新老混凝土的完好结合。并注意接长桥墩立柱钢筋，使之伸入帽梁的长度不小于规范要求，钢筋焊接头按规范要求错开布置。5.施工前应认真阅读有关图纸，对基桩中心坐标等进行复核，并在实地用桩号和纵横向距离相互校核，确保桩位准确无误后方可进行施工。6.本次桩基按嵌岩桩进行设计，施工时如发现地质情况与设计采用的钻孔资料有出入，应及时联系并采取相应措施。为控制沉降，灌注桩施工应严格清底，桩底沉淀层厚度不得大于25cm，灌注桩施工结束后，应对其进行无损检测。7.桥面横坡由墩台帽调整，故墩台帽坡度为由纵、横向高差引起的复合坡。墩台帽及支座垫石应按设计提供的数值严格控制，并保证支座水平放置，支座表面须清洁。位于同一片板梁上的4个支座施工时要密切注意，使其共同受力，否则要采取措施进行支座标高的适当调整。8.桥梁施工时应注意预埋护栏锚固筋、护栏座锚固钢板、伸缩缝锚固筋、锚栓、搭板牛腿预埋钢筋和支座预埋钢板等，同时需预留伸缩缝槽口、泄水管。9.桥台钻孔灌注桩施工应在桥头填土稳定后再进行，桥梁两侧台后两倍填土高度范围内采用掺8%石灰土分层填筑压实，石灰量已计入路基石灰控制总量中。填筑时应注意台前、台后均衡、对称填筑，压实度要求比同层次的路基密实度提高2个百分点，桥台周围（包括锥坡）填土应用小型压实机械进行压实。10.台后路面基层施工应在桥梁上部构造架设完毕后方可进行，并与桥头搭板施工相协调。11.施工时应严格控制墩台各特征点的标高，所用的水准点宜采用相邻路基施工时控制高程用的水准点，并进行联测和相互校核，以免出现桥与路的高程错位。12.应注意桥头是否进行地基处理，施工时请参阅相关施工图。13.对于改造利用的老桥上下部结构的维修和加固应遵循《公路养护技术规范》（JTJ073-96）的要求进行。2.6涵洞2.6.1设计规范1.部颁《公路工程技术标准》JTJ001-97；2.部颁《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89；3.部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85；4.部颁《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》JTJ022-85；5.部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85。2.6.2技术标准圆管涵管径（m）Ф0.75Ф1.00Ф1.25Ф1.50涵顶填土高度（m）0.5-4.04.0-8.0地基容许应（kpa）120-140斜交角度（度）0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°荷载标准汽车—超20级、挂车—120盖板涵盖板全长（m）1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5涵顶填土高度（m）0.5-4.04.0-8.0地基容许应（kpa）180-200斜交角度（度）0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°荷载标准汽车—超20级、挂车—1202.6.3涵洞设置及原则B2标段共设圆管涵24道、盖板涵7道、渡槽1道。本次设计原则上对孔径大于0.75m的管涵采用接长的方法加以利用。小于（包括）0.75m的管涵全部拆除重建。2.6.4主要材料部位/名称圆管涵盖板涵混凝土预制管节、盖板C30C30台身C20基础C15C20洞口翼墙身、端墙身C20片石砼C20片石砼洞口翼墙基、端墙基C15片石砼C15片石砼钢筋Ⅰ级、Ⅱ级部位/名称圆管涵混凝土预制管节C30基础C15洞口翼墙身、端墙身C20片石砼洞口翼墙基、端墙基C15片石砼钢筋Ⅰ级、Ⅱ级2.6.5设计要点1圆管涵（1）管壁各断面的弯矩计算采用公路设计《涵洞》第六册第二节介绍的刚性圆管涵计算方法计算；管壁厚度与孔径比采用1：10。（2）管身荷载：管身所受荷载包括管身自重、管身侧面及顶面土压力。管身所承受的活载即车辆荷载通过填土按30°扩散角分布于管顶假定的水平面上，当分布宽度小于孔径时，按局部均布荷载计算；填土容重为18kN/m3，内摩擦角35°。（3）据管顶及管侧内力计算结果，按单筋截面砼配制管壁内、外两层受力钢筋。（4）各种孔径的钢筋混凝土管节，均采用同一种材料，管节长度分2.0m和0.5m正管节及各种斜度的斜管节，以便工厂集中预制，满足不同填土高度和斜度。（5）该段内凡管径≤0.5m均拆除重建为1-1.5m圆管（填土高度不足时采用1-1.0m）外，余均为老涵接长，填土高为0.1～4.0m时采用一般管节、填土高为4.0～8.0m时采用特殊管节。2盖板涵（1）装配式钢筋混凝土预制板按两端简支板计算内力，不考虑涵台传来的水平力。（2）盖板设计为变厚度板，根据内力计算分别确定跨中与板端的厚度。（3）当涵顶填土高度小于0.5m时按45°角扩散车轮荷载，并计入冲击力；当涵顶填土高度等于或大于0.5m时按30°角扩散车轮荷载，不计冲击力，当几个车轮的扩散线相重叠时以最外边扩散线为准。（4）盖板上填土厚度为≥0.5m时按暗涵设计，＜0.5m时按明涵设计。（5）预制中板盖板宽度99cm，若边板需变更宽度时，可查阅与其接近的盖板标准图工程量（如边板宽54cm则应查宽度60cm盖板工程量。实际配筋可参照60cm板宽配筋按实际板宽折减）。（6）盖板涵做成整体式基础，计算涵台内力时，按一端简支，一端固定的竖梁计算。台后荷载换算成土柱高度，计算台后土压力。（7）盖板涵各部分工程数量均可根据盖板长度、涵台净高等查相应标准图获得。2.6.6施工要点1圆管涵（1）管节预制建议采用离心法旋转成型工艺，工厂集中预制，斜管节也可在现场浇筑。各种管节均应在端部标注型号。例如：D150，L（或R）30°等。（2）涵洞接缝及沉降缝构造见通用图，另在涵洞基础襟边以上，沿接缝或沉降缝周围设置厚20cm，顶宽25cm粘土保护层。（3）施工放样时，必须注意管涵的全长、管节的配置以及洞口翼墙的准确位置。根据一般布置图中的计算长度L，对斜交管涵首先要根据长度在两端各配置一斜管节（两节合计长度为Lj+0.5m）和若干节2.0m的正管节，余下不足2.0m的部分用0.5m的正管节调整，故实际长度L=(Lj+0.5)+2×N+0.5×Mm（式中：N、M分别为2.0m和0.5m和正管节节数），L与Lo之差上下游两端平均分配，为避免放样误差，可将一端洞口端墙于管节安装接近完成时浇筑。（4）管基可分两次浇筑，浇筑基础前应先填20～60cm的砂砾垫层，并注意基础沉降缝的设置，此时还应注意预留管壁厚度及安放管节座浆砼2-3cm，待安放管节后再浇筑管底以上部分，并应保证新旧砼的结合，以及管基与管壁的结合。（5）涵洞顶及涵身两侧在不小于两倍孔径范围内的填土须分层对称夯实，用透水性材料或石灰处治土回填，采用小型压实机具薄层压实，保证相对密实度达到95%。（6）若地基土质较差，其地基容许承载力小于管基基底应力要求时，应对地基作必要的处理措施。使得大部分地基沉降在建成以前完成，其工后沉降不应大于路面工后沉降的50％。（7）施工过程中，当涵顶覆土厚度小于0.5m时，严禁任何重型机械和车辆通过。（8）倒虹吸管节的预制及接头缝的处理与一般涵洞有所区别，施工时应注意参照其设计布置图及本通用图中所示和要求进行。（9）为了防止主线边沟水冲刷原沟渠，需对原沟渠进行适当防护。其原则为：主线排水沟底标高与原沟渠底标高的差值≤1.0m时，原沟渠不铺砌防护；若差值＞1.0m时，应根据地形条件在涵洞洞口外主线边沟出水口处设急流槽。2盖板涵（1）盖板块件堆放时得采用两点搁置，可用钢丝绳吊装；必须在预制盖板的强度达到设计强度的70%后，方能脱模吊运。（2）盖板安装完毕后应采用30号水泥砂浆充填台背与盖板间的空隙，当其强度达设计值的70%后，方能于台后进行填土，要求在不小于两倍孔径范围内，采用透水性能良好的砂质土或砂砾石土等，对称分层夯实。（3）在整体式基础盖板涵洞的涵台浇筑前，应在基础与涵台的接触面将基础顶面进行正规拉毛处理，冲洗干净，以利基础与涵台间牢固结合。（4）盖板底与台帽顶间满铺1cm厚橡胶板，其高度列入墩台高度计算。（5）涵洞基底应力小于本图拟定的基底容许值范围时，不能直接使用本通用图。此时要求提高地基承载能力，在基底设置砂砾、碎石垫层或基层材料，提高基底承载力，使其达到本通用图所拟定的容许范围后方可施工。（6）除设置在岩石地基上的涵洞外，涵台台身及基础应每隔8～10m设沉降缝一道，缝宽2cm，用沥青麻絮或其它具有弹性且不透水材料填塞。（7）施工过程中，当涵顶填土小于0.5m时严禁任何重型机械通过。2.6.7其它注意事项1.施工前应认真做好施工现场的排水、原有道路及沟渠的临时贯通等准备工作，仔细研究施工图设计图纸，领会设计精神及施工方法。2.涵洞建成后，应及时清理涵洞内杂物、做好涵洞及原有的沟渠的顺接工作，以保证涵洞的正常使用。3.由于涵洞是与排水及线外工程等专业相配套进行设计的，在实施过程中，若涵洞的位置、斜交类型或底标高发生变更时，其相关专业也需相应变更。4.对建在软土地基上的涵洞，应加强地基处理或设置预拱度，详见各标段设计图表中的”特殊路基设计图”。对达不到地基承载力要求的涵洞，应进行换填，达到要求后方可施工。5.渡槽槽身采用16Mn钢结构槽身，施工时根据运输条件及吊装能力采用分阶段预制焊接，渡槽进出口处采用7.5号浆砌片石防护。6.其它末尽事宜严格按《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000执行。2.7先张预应力混凝土空心板设计说明2.7.1设计规范1.交通部部颁《公路工程技术标准》〔JTJ001-97〕；2.交通部部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）；3.交通部部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-85）。2.7.2技术指标1.设计车辆荷载：新建桥梁：汽车－超20级、挂车－120；改建桥梁：汽车－20级、挂车－100；2.桥梁横断面详见《上部构造横断面图》：路基宽50米：快车道净－11.5米；慢车道净－4.75米；3.跨径：16m先张法预应力混凝土空心板，主要结构尺寸如下表：跨径(m)斜度(°)计算跨径(m)预制板长(m)预制板宽(m)板高(m)中板边板预制组合163515.615.960.990.9951.2451.4950.700.804.与本图相配套使用的下部构造和桥梁公用构造图。2.7.3主要材料1.混凝土（1）16米预应力混凝土预制板、铰缝及整体化现浇混凝土均为40号。（2）板端封头混凝土为25号。（3）材料容重：钢筋混凝土r=25KN/m3,沥青混凝土r=25KN/m3,10cm整体化混凝土r=24KN/m3。2.钢材（1）钢绞线采用符合ASTMA416-97a标准的270级高强低松弛钢绞线，公称直径为φj12.70，单根面积A=98.71mm2的钢绞线，标准强度Rby=1860MPa。弹性模量Ey==1.95×105MPa，松弛率为3.5%。（2）非预应力钢筋采用Ⅰ级钢筋和Ⅱ级钢筋（GB1499-84）。（3）钢板采用A3钢板（GB700-88）。2.7.4设计要点1.图中空心板跨中弯矩以简支正板为设计依据，支点剪力以简支斜板为设计依据。横向分布系数按铰结板法计算。2.预应力砼空心板桥采用组合梁的计算特点，运营状态下主梁应力按预制板、铰缝及整体化现浇混凝土共同受力计算。由于预制板施工时存在反拱值，故10cm整体化现浇砼按8cm参与共同受力计算。3.为降低预制钢材用量及减少预应力引起的反拱度，在Ⅰ类荷载组合下按全预应力混凝土构件设计；在其它荷载组合下按部分预应力混凝土A类构件进行设计。4.图中的预应力筋有效长度已包括预应力筋的传力锚固长度。5.预制空心板采用充气橡胶芯模成孔。6.预应力锚下张拉控制应力为σk=0.72RhY=1339Mpa,16米空心板张拉力为132.2KN。7.预应力混凝土板按放张及存梁60天计算跨中反拱值分别为12.8mm和21.0mm。8.计算先张法预应力损失δS3时,按温差△t=20°C进行设计。9.施工时注斜交板的预制角度。10.边板按三种宽度预制，施工时注意调整相关普通钢筋的尺寸和根数。2.7.5施工要点1.在成批预制前，对各种空心板应先作生产性试验，要严格控制砼配合比和水泥用量，并做抗压强度及弹性模量试验，并同时对预应力钢筋作强度及松弛等试验，严格控制张拉力，放张后对板进行以下观测：(1)预制板的上缘、端部及其他部位是否发生裂纹？(2)预应力失效措施是否可靠？(3)钢绞线有无滑动迹象？(4)板的反拱值发展速度与计算值相差多少？2.依照设计规范，钢绞线的传力锚固长度按100d考虑,如发现有滑丝现象，须采取必要的措施，如采用夹具机械锚固等。预应力筋有效长度范围以外部分（图中虚线段）一定要采取有效措施进行失效处理。一般采用硬塑料管将失效范围的预应力筋套住，以使预应力筋与混凝土不产生握裹作用。3.预应力筋有效长度以板跨中心线（斜板为斜向中心线）对称布置，使板两端的失效长度相等。4.预应力筋采用张拉力和伸长值双控张拉施工，伸长值则应根据施工时钢绞线张拉长度另行计算。5.预应力筋采用多根同时张拉时，要采取可靠措施使各钢束受力相同。6.为使张拉锚固板标准