巴中拱桥设计说明.doc

某大桥设计说明- 5 -1.设计依据 XXX建设局关于某大桥的设计函XXX某路道路0760桥岩土工程勘察报告2.工程概况2.1 桥型与孔跨布置本次施工图设计某大桥采用一孔计算跨径为80m的下承式钢管混凝土简支系杆拱桥，桥全长86.1m (台尾台尾)，采用两幅分离式设计,左幅桥中心桩号为K0735，右幅桥中心桩号为K0785。2.2 桥面横向布置单幅桥面横向布置为： 2.3m(人行道、栏杆)+4.5m (非机动车道)+2.5m（防撞墙、加劲纵梁宽）+16m(双向四车道)+2.0 m（防撞墙、加劲纵梁宽），桥面全宽54.6m。3.主要技术标准及设计采用规范3.1 主要技术标准道路等级：城市道路1级；车道数：双向四车道；设计行车速度：50km/h；设计荷载：城B，人群荷载：2.5kN/m2；平纵曲线：本桥位于R=4000m的右偏圆曲线段内，桥面纵坡为：3%；桥面横坡：行车道1.5%人字形双面坡，人行道1%向内单面坡；地震：地震基本烈度为6度；3.2 设计采用规范公路工程技术标准（JTJ001-97）公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85)公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024-85)公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86)公路工程抗震设计规范（JTJ004-89）城市桥梁设计准则(JTJ11-93)城市桥梁设计荷载标准(CJJ77-98)钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS28：90）钢结构工程施工及验收规范（GB50215-95） 参考规范铁路钢桥制造及验收规范（TB10212-98）4.工程地质条件与评价4.1 地形地貌桥址范围为河漫滩，地形较为平坦、开阔，地貌类型属于河流冲积地貌。4.2 地基土的构成及工程特性经钻孔揭露，场地内地层较简单，根据土层的结构、构造、特征及力学性质分为8层，现将场地各岩、土层特征自上而下分述如下：11素填土：灰色为主，主要有碎石、卵砾、粘性土等组成，稍湿，压实状，该层分布河道两侧，厚度4.305.00米。 21亚粘土：土黄色，略带褐色斑点。土面较光滑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性试验中硬。饱和，可塑状，属中等压缩土。该层全区分布，顶界埋深4.305.00米。厚度1.501.60米22亚砂土：浅黄色，下部青灰色。土面粗糙，无光泽，摇震反应较快，干强度低，韧性试验低。饱和，稍密状，属中等压缩性土。该层全区分布，顶层埋深5.906.50米，厚度3.203.60米。31圆砾：灰黄色，砾石含量30%40%，卵石含量10%20%，各种砂含量约20%40%，少量的粉、粘粒。下部卵石含量明显增加，粒径26厘米为主，成分为石英岩、细砂石，坚硬，呈次圆状，该层稍密状为主，局部松散状。该层全区分布，顶界埋深9.1010.10米，层厚2.202.90米。32粘土：土黄色。土面光滑，稍有光泽，无摇震反应，干强度硬，韧性试验中硬。饱和，软可塑可塑状，属中等偏高压缩性土，该层全区分布，顶界埋深12.0012.30米，厚度3.805.40米。41圆砾：黄褐色，砾石含量30%40%，卵石含量20%40%，各种砂含量约20%40%，少量的粉、粘粒。粒径15厘米为主，成分为石英岩、细砂岩为主，坚硬，呈次圆状，该层松散稍密状，该层全区分布，顶界埋深15.4016.10米，厚度6.902.00米。42淤泥：深灰色，含大量有机质。土面光滑，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等。饱和，流塑状，属高压缩性土。该层全区分布，顶界埋深22.4023.00米，厚度2.603.50米。43卵石：灰黄色浅黄色，卵石含量约50%80%左右。中部含量较高，最大见15厘米，一般以610厘米为主，呈次圆状次棱角状，成分以细砂岩、石坱岩为主，极坚硬。饱和，中密状，局部密实状。该层全区分布，顶界埋深25.031.20米，控制厚度7.307.70米。各岩土体主要物理力学性质指标及承载力取值详见岩土工程勘察报告。4.3 水文地质条件桥址范围内地下水流量中等，地下水类型以第四系松散层孔隙潜水为主，少量风化裂隙水。主要含水层为第31层圆砾、第41层圆砾、第43层圆砾，含水量中等。地下水主要受河道水位影响，地表水主要受大气降水、人工排泄的影响。地表水、地下水的水质良好。根据水文资料和当地建筑经验，桥位处地下水对混凝土及钢筋均无腐蚀性。4.4 不良地质现象及地质灾害桥址范围内不良地质现象补发育，场地地形较为平坦、开阔，补存在滑坡等不良地质现象。但由于河水流量较大，设计时应充分考虑河流冲刷作用。4.5 场地土地震效应桥址处抗震设防烈度为六度，设计基本地震加速度值为0.05g。场地类别为类，场地稳定性较好。4.6 工程地质评价勘察成果表明，场地第四系覆盖层主要为素填土、亚粘土、亚砂土、亚砂土、圆砾、淤泥、卵石等软中硬土层，控制最大厚度为33.80米。建筑场地类别为III类。浅部第2层亚粘土，厚度较稳定，容许承载力相对较好，可作为低层建筑物的基础持力层。5.桥梁结构设计5.1上部结构设计本桥结构形式为Lp=80m下承式钢管混凝土简支系杆拱桥。拱肋的理论计算跨径为80m，计算矢高16m，矢跨比1/5，理论拱轴线方程为：Y=4/5X-2/225X2 (坐标原点为理论起拱点)。桥面结构采用纵横梁体系、整体桥面板，以提高结构的整体刚度。主要结构构造如下：拱肋及风撑全桥共设两榀钢管混凝土拱，拱肋截面为横圆端形，高180cm，宽120cm，钢管壁厚位于外侧的一榀为20mm，内侧为16mm，采用泵送混凝土顶升灌注。拱肋钢管在拱顶设一组排气孔,在拱座处各设一组进料口,待泵送混凝土完毕后,封死排气孔及进料口；拱肋与加劲纵梁固接，两榀拱肋横向间距为18.5m，在拱肋设置3道钢管混凝土风撑，风撑截面为圆形截面，直径D=100cm，钢管壁厚20mm，风撑钢管内不灌混凝土。 吊杆每榀拱肋设15根厂制吊杆，吊杆间距为5.0m。吊杆采用PE7-127半平行钢丝成品索，外包双层高密度聚乙烯（PE）护套，配套锚具采用带有纠偏装置的DS(K)7-127镦头锚，吊杆标准强度Ryb =1670MPa，破断力Nb=8162kN，吊杆张拉采用单端张拉，张拉端设于纵梁底部，固定端设于拱肋顶部，吊杆锚垫板上下导管外设加强螺旋筋及钢筋网格，以弥补吊杆锚固对纵梁和拱肋截面的削弱。加劲纵梁及横梁加劲纵梁采用预应力混凝土结构，其截面为矩形实体截面，路线外侧的纵梁高180cm，宽200cm，外侧的纵梁高180cm，宽100cm。预应力钢束采用符合ASTMA416标准要求的j15.24mm高强度低松弛钢绞线，标准强度Ryb=1860MPa。配套锚具采用OVM锚具，金属波纹管成孔。全桥共设15道预应力混凝土横梁，其中有2道端横梁、13道中横梁(吊杆处横梁)。端横梁采用单箱双室截面，中横梁采用T形截面，上翼缘为整体桥面板。端横梁宽500cm， 中横梁翼缘宽160cm，底宽70cm。横梁预应力钢束采用符合ASTMA416标准要求的j15.24 mm的高强度低松弛钢绞线。配套锚具采用OVM锚具，金属波纹管成孔。桥面板：桥面板采用整体桥面板，板厚25cm，并加腋3015cm。5.2下部结构设计本桥下部结构桥台采用一字形桥台，台身厚100cm，桥台基础采用130cm钻孔灌注桩基础，钢筋混凝土承台厚度为3m，桩基按摩擦桩设计。台后接路基挡墙，挡墙采用明挖基础。5.3桥面工程及其它桥面铺装及桥面排水机动车道与非机动车道桥面铺装均采用10cm厚C40钢筋混凝土+5cm厚沥青混凝土铺装；全桥共设8处共32套铸铁桥面排水管，桥面雨水直接排于桥下河道。人行道板、路缘石及栏杆人行道板采用8cm钢筋混凝土板，上设2cm厚水泥砂浆压花抹面；路缘石采用现浇C30钢筋混凝土路缘石；人行道栏杆采用外表豪华、强度高、价格低的碳素钢复合钢管。伸缩缝在桥台处各设一道D80型伸缩缝，全桥共设2道。支座本桥支座采用转动性能好、承载力高、寿命长的盆式橡胶支座。单幅桥：0号桥台设置1个GPZ()27.5DX型支座（纵向活动，横向固定）和1个GPZ()27.5GD型支座（纵、横向固定）， 1号桥台1个GPZ()27.5DX型盆式橡胶支座（纵向活动，横向固定）和1个GPZ()27.5SX型盆式橡胶支座（纵、横向活动）。6.桥梁结构分析6.1计算采用程序结构静力计算按平面有限元的方法进行, 计算程序采用同济大学编制的桥梁博士结构分析系统。动力及稳定性分析按空间有限元的方法进行计算，采用ANSYS程序。6.2荷载内力组合运营阶段组合 I：一期恒载+二期恒载+砼收缩徐变+预加应力+汽车荷载（含冲击力）+人群荷载。组合：一期恒载+二期恒载+砼收缩徐变+预加应力+汽车荷载（含冲击力）+人群荷载+均匀升降温。施工阶段按公路桥规荷载组合进行。7.主要建筑材料 钢管拱肋内填充混凝土：C50微膨胀混凝土 纵（系）梁混凝土：C50混凝土 中、端横梁：C50混凝土 桥面板：C50微膨胀混凝土 桥面铺装：C40防水混凝土 台身及背墙：C30混凝土 承台：C25混凝土 桩基：C25水下混凝土 孔道压浆：水泥浆水灰比不大于0.4，标号不小于C40 拱肋钢管及风撑：Q345C型钢材 吊杆采用Ryb=1670Mpa的7mm低松弛镀锌高强钢丝，外包双层高密度聚乙烯材料。 预应力钢筋：纵梁及横梁采用Ryb=1860Mpa、符合符合ASTMA416标准要求的j15.24mm的钢绞线，钢绞线弹性模量Ey=1.95105Mpa，配以相应规格的OVM锚具，金属波纹管成孔。 普通钢筋：级钢筋，级钢筋。8.施工方法及施工步骤本桥系杆拱采用“先梁后拱”的施工方法施工，即先在支架上现浇加劲纵梁及横梁，而后架设钢管拱肋，泵送管内混凝土成拱，再施工吊杆，拆除临时支架，现浇桥面板成桥。详细施工步骤见“施工流程图”。9.施工要点及注意事项9.1 基本规定本工程除按施工图纸要求施工之外，尚应按公路桥涵施工技术规范（JTJ0412000）的相应条款指导施工，确保施工质量及安全。施工单位在开工前应做好施工组织设计和相应的准备工作，提出具体的施工方案，采取必要的技术措施和机械设备，经施工监理签字后方可施工。施工前应全面了解设计图纸以及各图纸之间的相互关系，核实各部轮廓尺寸、高程、里程及坐标等，若发现图中存在矛盾或差错应及时向设计单位提出，以便解决或更正，并应严格按有关技术要求实施。各种建筑材料的选用均应符合现行国家、行业标准及有关规范的要求。在施工过程中出现意外情况或质量问题时，应及时与施工监理、建设单位及设计单位取得联系，提出处理方案，并报各方审批后方可实施。9.2桥台施工桥台基础施工测量及放线桥台基础放线，应根据桥梁中心线进行控制，施工放线时基础设计位置应准确测定，必须严格校核桩号里程及座标，确认无误后方可进行基础施工，测量误差应按有关规范，标准办理。桩基础施工。本桥采用的f130cm钻孔灌注桩按摩擦桩设计，桩基础施工中应注意地层变化，并与地质钻探资料对照，钻孔时层深如与钻探资料误差较大时应会同甲方、监理、地质及设计人员共同鉴定方可继续施工。桩底应按要求进行清孔，桩底沉渣层厚度应满足规范要求。桩基施工应严格按有关规范规程要求办理，施工误差应按规范要求从控制。桩基础应加强检测和验收。桩基础应以超声波对桩逐根进行匀质性检测，对有质量缺陷的桩，应取芯检查混凝土质量，根据取芯混凝土检查结果，提出相应补强措施； 承台施工承台施工时应作好桩与承台的连接，桩伸入承台应按设计要求办理。承台底面垫层应保证施工质量，以免承台混凝土浇注时发生沉降变形导致结构开裂，钢筋接头应保证焊接质量，桥墩台预埋钢筋应准确定位。为减少早期混凝土收缩产生的裂纹，主墩承台混凝土不得掺加早强剂，混凝土浇注后12小时内混凝土强度不应超过6.0MPa，24小时内混凝土强度不应超过10.0MPa。台柱及背墙施工桥台施工前应认真熟悉设计图纸，相关图纸应相互核对，特别应对台身高度、尺寸等重点检查核对，发现疑问及差错应及时提出，以便更正。钢筋接头焊接质量、接头错开等应严格按施工规范要求办理。同时应按设计要求严格控制主筋及箍筋保护层，为此，箍筋下料加工时应放大样，混凝土浇注后应加强养护。9.3上部结构的施工 本桥桥面以下拱肋、纵（系）梁、横梁及桥面板皆在支架上现浇，施工单位应高度重视支架的设计与施工，支架应有足够的刚度和强度，并需预压(预压重量应为现浇结构的重量的1.2倍)以消除其非弹性变形，防止混凝土开裂。 拱座施工时，要特别注意拱肋预埋段钢管的定位，采取措施，确保钢管的坐标位置及倾角准确无误。 钢管拱肋与风撑的施工拱肋、风撑等钢结构均应采用工厂制作，卷管方向与钢板压延方向一致，所有钢管管节均采用直缝坡口焊接。管节与构件制作标准及精度要求应按钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS28：90）及钢结构工程施工及验收规范（GB50205-2001）办理，组装允许偏差按铁路钢桥制造及验收规范（TB10212-98）办理。钢结构应进行喷砂除锈及表面粗糙化，除锈等级应达到GB892388标准的Sa2.5级，表面的粗糙度应达到GB979388标准的Ra4060mm。钢结构表面防腐涂层采用水性无富锌涂料，干膜厚度100mm（底层），环氧云铁底漆30mm（过滤层）。环氧云铁中涂漆60100mm（中间层），聚氨酯面漆两道235mm（面层）。钢结构下料切割焊接均应按国家有关规范标准进行所有管节、构件在工厂制作时，应按1：1放大样，出厂前，应将管肋试拼，试拼时的精度要求：拱轴线实测值与设计值在竖向及水平方向的允许偏差值为：拱顶：5mm；1/4拱肋：5mm；拱脚：5mm。拱肋钢管焊接的要求：(a)焊接工人的选择及焊接工艺必须按GBJ205-83的规定办理，工厂焊接应采用自动焊；(b)焊条的选择按JTJ041-89规范办理，焊条牌号按主体金属选用低氢型；(c)钢管的纵、环对接焊缝按GB50205-2001规定的级办理。拱肋与横撑、协撑之间的角焊缝按GB50205-95规定的级办理。超声波检验：取样数量，取样方法及试验方法应符合GB1991的规定，供货方提交的工厂质量证明书应符合GB2101的规定。类焊缝：应做100%超声波探伤，并加射线检验。射线检验数量：为焊缝长度小于等于1200mm者每条焊缝透照1张。焊缝长度大于1200mm者每条焊缝透照2张。超声检验等级按GB/T1134589中B级，焊缝质量按GB/T1134589中的级验收。射线检验等级按GB/T332387中AB级，焊缝质量按GB/T332389的级。类焊缝：应进行50超声波检验，有疑点时进行射线复验。探伤工艺及验收标准同上。拱肋内泵送混凝土必须连续进行，一次完成，中途不得停顿，待上端排气孔正常出浆后方可停止，泵送过程中应始终对拱桥进行监控，防止发生“冒顶”； 钢管内混凝土的配制，应确保施工时具有低热、大流动性、收缩补偿、延后初凝和早强等工程性能，可掺加适量粉煤灰，采用适当的高效缓凝泵送剂、CAS微膨胀剂等外加剂，施工单位可根据自己的施工经验进行配制，本设计推荐塌落度为18-22cm。此外，掺加微膨胀剂时，管内混凝土在密闭保水情况下的膨胀量和通常养护情况下的膨胀量是不同的，这一点应引起施工单位的注意；膨胀剂的使用，应能补偿混凝土的温缩和干缩，并使其最终具有0.0005左右的微膨胀效果。钢管内灌注混凝土后，各开口处的封焊需等到混凝土强度达到50以后进行，并注意避免高