002～006京杭运河特大桥说明书-典尚设计

扬州西北绕城公路扬州一施工标段 说 明 书 第 6 页 共104页 一、概述 （一）任务依据 “扬州西北绕城公路施工图设计勘测设计合同书” 江苏省计委“苏计基础发(2001)962号扬州西北绕城高速公路初步设计的批复”； 江苏省交通厅“关于扬州西北绕城高速公路京杭运河特大桥通航净宽问题的意见” （二）设计标准 1. 公路等级：高速公路，路基全宽28m，计算行车速度100km/h； 桥面净宽：2净-12m；. 设计荷载：汽车- 超20级，挂车-120； 设计洪水频率：1/300； 地震设计烈度：7度； 坐标系：1954年北京坐标系，中央子午线119。20； 高程系：1985年国家高程基准。 通航标准通航等级为级，通航净空为梯形，其B=110m，H=7.0m，b=95m，h=6.0m， 最高通航水位为7.17m（当最高水位达到7.87m时，能满足 B=95m，H=7.0m，b=80m，h=6.0m）。 （三）设计采用的标准、规范、规程 部颁公路工程技术标准(JTJ 001-97) 部颁公路路线设计规范(JTJ 011-94) 部颁公路桥位勘测规范(JTJ 062-91) 4. 部颁公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89) 5. 部颁公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTJ022-85) 6. 部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85) 7. 部颁公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024-85) 8. 国颁钢筋焊接网混凝土结构技术规程(JGJ/T114-97)9.部颁公路桥涵施工技术规范(JTJ 041-89)（四）对初步设计审查会议纪要的执行情况2001年8月2930日，省发展计划委员会在南京市主持召开了“扬州西北绕城公路初步设计审查会”，经广泛讨论，会议原则同意了我院推荐的桥梁方案。鉴于京杭运河桥址处水文地质及通航条件十分复杂，为了保证通航安全，节约投资，会议建议对京杭运河特大桥通航净宽进行专题论证。9月29日，省交通厅综合计划处在南京市主持召开了“京杭运河特大桥通航净宽论证报告审查会”，结合水力模型试验和理论分析，经充分讨论，会议认为主跨跨径应调整采用为120m。二、工程概况本施工标段为京杭运河特大桥独立标段，连接太安、槐泗两镇，其东岸位于太安镇小凤凰砖瓦厂附近，西岸位于槐泗镇江海砖瓦厂北侧，桥位处于京杭运河的太平河河口南侧及凤凰河河口北侧。起讫桩号为K10+177.9K11+296.1，标段全长1.1182公里。 三、桥址自然地理概况 （一）地形、地貌 桥址位于长江冲积高亢平原地貌单元。运河两岸地形稍有起伏，地面标高为7.311.80m，河道内河底标高为-1.32.3m。 （二）地震 本地段位于华北地震区长江中下游南黄海地震带内。该地震带地震活动以中强震为主，地震水平在我国属中等。根据中国地震烈度区划图（1990年，江苏部分）以及本次地震专题研究烈度复核的成果，本项目地震基本烈度为度。 (三）气象 项目区域属北亚热带气候区，东受海洋气候、西受内陆气候交错影响，四季分明，雨量适中。年平均气温1415，7月份最热，平均气温27.6，1月份最冷，平均气温为1.5，无霜期222天。平均日照2176小时左右，年平均降水量1000mm，夏季约占45%，冬季约占9.5%，春秋季各占2223%，多数年份6月中旬7月中旬为雨季。 盛行风向随季节有明显变化，冬季盛行干冷的偏北风，以东北风和西北风居多；夏季多为从海洋吹来的湿热的东南到东风，以南风居多；春季多为东南风；秋季多为东北风。平均风速2.93.9m/s，34月份风速最大，10月份风速最小。 （四）工程地质条件 区域地质概况本标段地质勘探共完成机钻孔11个，进尺605.1延米。据勘探资料揭露，区域内第四系厚度大于80m。第四系岩性以硬塑状粘土为主，分布稳定，强度较高，局部为软土；基岩为白垩系红色碎屑岩建造。2.工程地质特征根据地质勘探及试验成果，沿线地层岩土特征如下： 2 层：耕植土：黄灰色，松散，以亚粘土为主，含少量植物根及砖屑。0=90kPa; 3层：素填土：黄灰色，松散状态，成分为亚粘土，含植根及少量有机质（疏竣河道堆积）。0=80kPa; 4层：亚粘土：深灰色，饱和，软塑，含植根及有机质（近期河道淤泥）。0=75kPa; 1 层：亚粘土：灰黄、褐黄色，稍湿，硬塑，含铁锰质结核，具锰质浸斑，夹青灰色条带。0=280kPa，i=68kPa; 2 层：亚粘土：灰黄、青灰色相间，湿，软塑，含少量铁锰质结核。0=160kPa， i=40kPa; 2a 层：亚粘土：灰黄、表灰色相间，湿，硬塑，局段夹粘土。0=250kPa，i=63kPa; 3 层：亚粘土：褐黄色，稍湿，硬塑，含铁锰质结核，夹青灰色高岭土条带，局段夹粘土。0=300kPa，i=75kPa; 4a 层：亚粘土：褐黄间青灰色斑，稍湿，硬塑，含少量钙质结核。0=280kPa， i=65kPa; 4b 层：亚粘土：褐黄间浅褐灰色，很湿，软塑，含少量钙质结核。0=200kPa， i=45kPa; 4 层：粘土：褐黄、棕黄色，稍湿，硬塑，局部坚硬，含铁锰质结核及少量钙质结核，夹大量青灰色高岭土条带，局段夹亚粘土。0=350kPa，i=80kPa; 5 层：粘土夹亚粘土：黄棕色，稍湿，硬塑坚硬，含铁锰质结核与大量钙质结核，夹青灰色斑。0=350kPa，i=88kPa; 工程地质评价 3、4层土为不良工程地质层；除2、4b层为中等压缩性、中等强度外，其余层均为中高强度、中低压缩性土层。在河道范围内，各土层分布及厚度欠稳定，但4层埋藏深，厚度大，分布广泛。 四、桥梁工程(一) 桥址自然条件 京杭运河为淮河归江咽喉要道，上承邵伯湖，并有金湾河、太平河支汊，下有凤凰河、新河、壁虎河折向东南合汇于廖家沟，排水入长江。桥址处河口宽666.2m，常水位宽647.8m，常水位4.35m。桥址处由东、西两个主河槽和中间浅滩三部分组成，西侧主河槽为通航河道，通航孔主河槽底宽150m，底标高-0.8m，正常水深5.5m；东侧河槽底宽120m，底标高-0.6m，常水位水深5.3m；中间浅滩宽250m，底标高2.3m，常水位水深2.4m。通过航迹线研究成果表明，航道中心位于西侧主河槽，中心桩号K10+767。 桥梁平面位于直线段上，主桥中心桩号为K10+767，与航道中心线一致，桥梁与航道中心线正交。 （二）桥型布置及结构设计 桥型布置 采用三跨变高度预应力连续箱梁跨越京杭运河西侧主航道，采用50m等高度预应力连续箱梁跨越京杭运河东侧泄洪河槽和中间浅滩，西侧河岸采用30m预应力组合箱梁。桥型布置为：450+550+（75+120+75）+630+730m，桥梁全长1118.2m。 2. 桥型结构 上部结构 75+120+75m预应力混凝土连续箱梁（第三联）以75+120+75m变高度预应力混凝土连续箱梁跨越西侧主航道，采用单箱单室截面形式，单箱底宽7m，两侧悬臂长3.25m，全宽13.5m。箱梁顶面设置单向2横坡，通过箱梁内外侧腹板高度调节。中支点处箱梁中心梁高6.7m，跨中箱梁中心梁高2.8m，梁高以二次抛物线变化。顶板厚0.28m，悬臂板端部厚0.18m，根部厚0.8m；腹板厚0.45m0.70m，底板厚0.28m0.85m。横隔板分别设在中支点、边支点和中跨跨中处，厚度分别为1.6m、1.9m和0.5m，各横隔板均设置了人孔以便施工。 箱梁O#块节段长11.5m, 在支架上浇筑。两侧各有13个节段，节段长度为43.5m、44.0m和54.6m。1#13#梁段采用挂篮悬臂浇筑施工，悬臂浇筑梁段最大节段重量为157t，挂篮控制重量85t。每幅主桥共有3个合拢段，即两个边跨合拢段和1个中跨合拢段，合拢段长均为2.5m，在吊架上浇筑。边跨现浇段长13.59m，在支架上浇筑。 箱梁为三向预应力结构，分为纵向预应力束、桥面板横向预应力束和竖向力筋。纵向和竖向预应力管道均采用镀锌金属波纹圆管，顶板横向预应力管道采用镀锌金属波纹扁管。 纵向预应力钢束共设置了顶板束(T)、肋板束(W)、中跨底板束(Z)、边跨底板束(B)、合拢段连续束(D)和预备束(P)共六种，其中B1B7束、D1、D2束采用单端张拉，其它均为两端张拉。锚下张拉控制应力为K0.72Rby1339.2Mpa。其中顶板束T1T9、T7 T9、边跨底板束B1B8和边跨合拢束D1、D2采用每束15股j15.24钢绞线，单束设计张拉力为281.2t ，采用OVM15-15、 OVM15P-15型锚具及其配套设备；顶板束T10 T14、T10 T14、Tp、中跨底板束Z1Z10、Zp和中跨合拢束D3采用每束19股j15.24钢绞线，单束设计张拉力为356.2t，采用OVM15-19型锚具及其配套设备；肋板束W采用每束12股j15.24钢绞线，单束设计张拉力为225.0t，采用OVM15-12型锚具及其配套设备。预备束孔位预留，钢束根据施工情况予以设置。顶板横向预应力束采用每束3股j15.24钢绞线，逐根张拉，张拉控制应力为K0.72Rby1339.2Mpa，单根钢绞线设计张拉吨位为18.7t，采用一端张拉方式，相应的预应力锚具张拉端和锚固端分别为OVM15B-3和OVM15H-3，沿桥轴线60cm 左右间距布置，张拉端和锚固端交叉设置。竖向预应力钢筋和0#梁段横隔板横向预应力筋均采用l32精轧螺纹粗钢筋，张拉控制应力为K0.85Rby637.5Mpa，单根设计张拉吨位为51.3t。采用一端张拉（竖向预应力在梁顶张拉）方式，相应锚具为YGM-32。 50m预应力混凝土连续箱梁（第一联、第二联） 以450+550m等高度预应力混凝土连续箱梁跨越东侧河槽和中间浅滩，采用单箱单室截面形式，单箱底宽7m，两侧悬臂长3.25m，全宽13.5m。箱梁顶面设置单向2横坡，通过箱梁内外侧腹板高度调节。箱梁中心梁高2.8m，顶板厚0.28m，悬臂板端部厚0.18m，根部厚0.8m；腹板厚0.5m0.70m，底板厚0.25m0.65m。横隔板分别设在中支点、边支点处，厚度分别为2.0m和1.5m，各横隔板均设置了人孔以便施工。 箱梁采用PZ法架桥机分段浇筑混凝土且同时分段张拉预应力束的施工方法，450m、550m箱梁分别按4段和5段浇筑，分段长度为60m、50m和40m。为保证施工工期，50m箱梁施工从9#墩向0# 台方向进行，以使主桥和50m引桥同时施工又不相互干扰。施工时要求严格按预应力筋张拉顺序的顺序进行张拉，不得任意改变。 箱梁为双向预应力结构，分为纵向预应力束和桥面板横向预应力束。纵向预应力管道采用镀锌金属波纹圆管，顶板横向预应力管道采用镀锌金属波纹扁管。 纵向预应力钢束设置了通长肋板弯起束、中跨底板束和边跨底板束三种，其中肋板弯起束、边跨底板束采用单端张拉，中跨底板束采用两端张拉，锚下张拉控制应力为K0.72Rby1339.2Mpa。 450m和 550m箱梁的N1N24和N1N30束为通长肋板弯起束，采用每束12股j15.24钢绞线，单束设计张拉力为225.0t ，采用OVM15-12、OVM15L-12、OVM15P-12型锚具及其配套设备；边跨底板束N25N26、N31N32和N31N32、N39N40束采用每束9股j15.24钢绞线，单束设计张拉力为168.7t，采用OVM15-9 、OVM15P-9型锚具及其配套设备；中跨底板束N27N29和N33N38束采用每束7股j15.24钢绞线，单束设计张拉力为131.24t，采用OVM15-7型锚具及其配套设备。 顶板横向预应力束采用每束3股j15.24钢绞线，逐根张拉，张拉控制应力为K0.72Rby1339.2Mpa，单根钢绞线设计张拉吨位为18.7t，采用一端张拉方式，相应的预应力锚具张拉端和锚固端分别为OVM15B-3和OVM15H-3，沿桥轴线60厘米左右间距布置，张拉端和锚固端交叉设置。 30m预应力组合箱梁（第四联、第五联） 西侧河岸采用630+730m先简支后连续组合箱梁，梁高1.6m，横向由4片箱梁组成，横向间距3.4m。 下部构造主桥中墩采用空心薄壁式墩，墩厚5.0m，纵向壁厚1.1m，横向壁厚1.2m。承台为低桩承台，厚3.5m，3排计91.8m钻孔灌注桩基础；2.4m双柱式边墩，承台厚3.0m，双排计41.8m钻孔灌注桩基础。50m箱梁桥墩采用2.1m双柱式墩，2.5m钻孔灌注桩基础，设1.72m系梁。 30m组合箱梁采用1.4m 双柱式墩，1.6m钻孔灌注桩基础，设1.11.3m系梁。桥台为桩柱式，1.8m和1.6m钻孔灌注桩基础 公用构造 桥面铺装、防水及排水桥面横坡为单向2%，对于组合箱梁，由墩台帽调整；预应力混凝土连续箱梁通过箱梁腹板高度调整。桥面铺装采用10cm厚沥青混凝土和6cm厚（引桥）或7cm厚（主桥）水泥混凝土现浇层，现浇层内设D6或D8型冷轧带肋钢筋网；桥面排水采用10cm铸铁泄水管和碎石盲沟，桥面防水采用FYT-1改进型防水剂，涂在水泥混凝土现浇层的顶面。 支座为了保证支座处于水平状态，预应力连续箱梁在梁底预埋钢板，与梁底平齐，并在墩帽上设置支座垫石（主墩垫石厚度20cm，其它墩垫石厚度15cm）；组合箱梁在梁底预埋钢板或环氧砂浆（其中心外露出梁底1.0或3.5cm），在墩帽上设置支座垫石（中心厚度6cm）。台帽上设置支座垫石（0#台厚度15cm，25#台中心厚度6cm）。预应力连续箱梁采用盆式橡胶支座，其中主桥中墩采用GPZ-30000DX型单向活动支座和GPZ-30000GD型固定支座，边墩采用GPZ-6000DX型单向活动支座；50m连续箱梁采用GPZ-6000DX、GPZ-12500DX和GPZ-12500GD型单向活动支座和固定支座；30m组合箱梁采用圆板式橡胶支座，分别为GYZ F4 25065、GYZ F4 37577 和GYZ 37577滑动支座和固定支座。 桥梁护栏桥梁外侧设置组合式墙式护栏，底宽0.5m，内侧设置波形梁护栏，护栏座底宽1.0m。桥梁台后设置8m长搭板，采用整体梯形搭板，横向根据行车道分块。 伸缩缝桥梁上部结构在桥台处和两联之间设置伸缩缝，根据伸缩量选用D160或D240型毛勒伸缩缝，安装温度1525C。 (三) 结构计算 采用桥梁结构分析软件“桥梁博士系统V2.8”和“公路桥梁结构设计系统GQJS 7.5版”进行分析和计算。75+120+75m、450m和550m箱梁分别划分为70、64和80个单元，根据施工程序分为18、8和10个施工阶段进行计算。计算中考虑了各个施工阶段和最终运营阶段的最不利组合，计入了预应力二次矩、体系转换以及徐变产生的内力重分布，并考虑了温度升降各25C、箱梁顶底板局部温差5C以及支座不均匀沉降1cm等影响，按全预应力混凝土结构进行设计。 根据地震基本烈度和地震动参数结果，抗震计算采用反应谱法，根据抗震计算结果，确保桥梁上、下部结构的强度、位移、安全稳定性及耐久性，使其Ms=Mmax/M1。在结构型式的选择上充分考虑抗震性能，以确保桥梁安全。 （四) 主要材料 (1) 混凝土：分别采用50号、40号、30号、25号以及沥青混凝土。 (2) 预应力钢筋：箱梁的纵向和横向预应力钢束采用符合ASTM A416-97标准的270级钢绞线，标准强度Ryb=1860Mpa，弹性模量Ey=1.95x105 Mpa，松弛率为3.5%，钢绞线规格为j15.24，公称面积140mm2，预应力管道采用镀锌金属波纹圆管。竖向预应力钢束和0#节段横隔板横向钢束采用高强精轧螺纹粗钢筋，直径32mm，单根面积804.2mm2，标准强度Rby750MPa，弹性模量E2.0105MPa，预应力束管道采用铁皮管。预应力钢筋应作材质试验，符合要求方可使用。 普通钢材：受力筋均为级(20MnSi)热轧螺纹钢筋，构造筋为级(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。桥面现浇层中6钢筋采用冷轧带肋钢筋。 锚具：采用OVM15、BM15和YGM系列锚具以及与其相配套的张拉设备。锚具作为桥梁结构安全的关键，应对其质量严格控制。锚具应作无损探伤以及硬度和锚固能力等试验，符合要求方可使用。 支座：预应力箱梁采用GPZ系列盆式橡胶支座，组合箱梁采用GYZ系列圆板式橡胶支座。 伸缩缝：根据联长大小，分别采用D160或D240两种型号毛勒伸缩缝。（五) 施工流程 1. 75+120+75m主桥箱梁采用悬臂浇筑法进行施工，步骤如下： 在主墩两侧承台上搭设支架，立模浇筑0号块件，张拉竖向临时束，完成墩梁的临时固结，张拉悬臂束4T1、2W1，张拉本段横向束和竖向束。 在0号块上拼装挂篮,墩身两侧对称悬浇1号梁段，张拉悬臂束4T2、2W2，张拉本段横向束和竖向束。 挂篮前移,墩身两侧对称悬浇2号梁段，张拉本段横向束和竖向束。 重复以上步骤，依次两侧对称悬浇3号13号梁段，在以上每个阶段中张拉悬臂束4T、2W或4T钢束(9号13号节段只有4T钢束)。张拉本段内的竖向和横向预应力束； 在9#、12#墩旁搭设支架并预压,在支架上浇筑边跨现浇段(15号节段)。 将边跨挂篮改为吊架，吊架一端支撑于悬臂端，另一端支撑于边跨现浇段(15号节段)上。安装合拢段劲性骨架，绑扎钢筋，浇注边跨合拢段砼(14号节段)，同时对称张拉两个边跨的顶、底板钢束，张拉时先长束后短束(2B82B1、2D22D1)，张拉本段横向束和竖向束，拆除主墩的临时固结和临时支座，成为单悬臂体系。 将中跨挂篮改为吊架，吊架两端分别支撑于悬臂端。校核各梁段标高，在满足合拢温度和设计标高时，安装并焊接合拢段劲性骨架，绑扎钢筋，浇注中跨合拢段砼(14号节段)，张拉合拢段顶、底板束,张拉时先长束后短束(2Z102Z1)。张拉本段横向束和竖向束，拆除边跨及中跨合拢段吊架，完成体系转换。 现浇封锚混凝土，完成桥面系施工。以上所有钢束均需待相应的混凝土达到设计强度的85%和不低于6天养护时间时方可张拉。 2. 550m（450m）连续箱梁采用PZ法架桥机分段浇筑混凝土、分段张拉预应力束的施工方法，步骤如下： 在9#4#（4#0#）墩台顶架设承重梁，并进行测试。利用承重梁浇筑9#8#（4#3#）墩混凝土主梁及8#7#（3#2#）墩部分主梁，张拉N1N6、N31、N32（N1N6、N25、N26）预应力钢束及横向预应力。 承重梁向前移一孔，利用承重梁浇筑8#7#（3#2#）墩混凝土主梁及7#6#（2#1#）墩部分主梁，张拉N7N12、N33、N34（N7N12、N27、N28）预应力钢束及横向预应力。 承重梁向前移一孔，利用承重梁浇筑7#6#（2#1#）墩混凝土主梁及6#5#（1#0#）墩台部分主梁，张拉N13N18、N35、N36（N13N18、N29、N30）预应力钢束及横向预应力。 承重梁向前移一孔，利用承重梁浇筑6#-5#（1#0#）混凝土主梁及5#4#墩部分主梁，张拉N19N24、N37、N38（N19N24、N31、N32）预应力钢束及横向预应力。 承重梁向前移一孔，利用承重梁浇筑5#4#墩主梁，张拉N25N30、N39、N40预应力钢束及横向预应力，拆除承重梁。以上所有钢束均需待相应的混凝土达到设计强度的90%和不低于6天养护时间时方可张拉。（六）施工要点 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。 对于桥梁上、下部结构采用通用图的部分，施工时应认真阅读和领会通用图中有关说明和施工要点，并遵照执行。 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。灌注桩通过“桩位坐标表”进行实地放样，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。 本次桩基按摩擦桩进行设计，灌注桩施工时如发现地质情况与设计采用的钻孔资料不同时，应及时联系并采取相应措施。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。 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。7 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、泄水管和通讯管线通过槽。8 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。 (9) 灌注桩顶面伸入承台底面以内15cm，施工时请注意标高控制。在承台上浇筑墩（台）身时，应首先凿除承台顶面的浮浆并充分打毛，然后方可浇筑墩（台）身混凝土。 (10) 50m架桥机：箱梁在施工过程中由于逐步施加预应力的影响，其自重将引起各节点出现较大反力，因此架桥机应具有必需的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受施工过程中可能产生的荷载，并应采取措施减少其非弹性变形。 (11) 50m连续箱梁每阶段箱梁混凝土可分两次浇筑，第一次浇筑顶板以下部分的底板及肋板，第二次浇筑顶板，二次浇筑的接缝及纵向施工缝，应严格按照施工缝处理，必须采取一定的技术措施，以保证其施工质量。每阶段箱梁纵向浇筑顺序，宜由悬臂端及跨中开始向墩台浇筑，横向应先外侧悬臂板向梁中线浇筑，不应由墩台及梁中线向外浇筑。(12) 50m连续箱梁预应力筋通过联结器分段进行连续张拉，其工艺按操作规程执行。(13) 张拉时应采取双控即以应力控制为主，伸长量做为校验，实际伸长值与理论伸长值相比较误差应保持在6%以内，如发现伸长值异常应停止张拉，查明原因。各批钢束张拉时应为对称张拉。 (14) 主桥合拢段施工过程中应特别注意以下几条： 尽量减小箱梁悬臂日照温差，为此可采取覆盖箱梁悬臂等减小温差措施，注意保温和保湿养护，以免砼开裂。 合拢温度一般控制在18左右，合拢一般选在一天内温度稳定相对较长时段内进行。并要采取措施