大桥设计说明三

PAGEPAGEPAGE5XX大桥设计说明1、设计依据1.1、本桥系根据XX公司及初步设计评审会议纪要进行设计。1.2、部初步设计批复意见及部初步设计审核意见。2、设计规范2.1、《公路工程技术标准》JTJ001—97。2.2、《公路桥涵设计通用规范》JTJ021—89。2.3、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》JTJ022—85。2.4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023—85。2.5、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024—85。2.6、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025—86。2.7、《公路工程抗震设计规范》JTJ004—89。2.8、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000。3、技术标准3.1、设计行车速度：80Km/h。3.2、荷载等级：汽车—超20级，挂车—120。3.3、桥面宽度：本桥位于整体式路基段，桥宽W=（0.5+11+0.5）+0.5+（0.5+11+0.5）=24.5m3.4、桥面横坡：单向2%（半幅桥）。3.5、高程系统：黄海高程系统。3.6、坐标系：北京坐标系。3.7、地震烈度：基本烈度Ⅵ度，按Ⅶ度设防。3.8、洪水频率：本桥位于山谷，主跨部分为高架桥，故不考虑洪水影响。4、基本设计资料4.1、地形、地貌桥址属低中山岩溶峰林谷地地貌，地形起伏不平，呈“V”字型沟谷，地面标高1308.0-1400.0米，相对高差92米。4.2、地质上部第四系坡残积土覆盖，岩性成分为混合土（亚粘土混碎石、角砾），下伏岩层为灰岩、碳质灰岩互层，局部有基岩露头。可分为4个工程地质层。1混合土：主要分布于桥址表层，主要成分为亚粘土混角砾和碎石混亚粘土，厚度1.2-4.9米，亚粘土混角砾，〔σ〕=140kpa，τ=35kpa，碎石混亚粘土，〔σ〕=500kpa，τ=160kpa。2全风化碳质灰岩，灰黑色，中密，节理裂隙极发育，原岩结构构造部分基本被破坏，岩心呈砂状，角砾状，〔σ〕=400kpa，τ=160kpa。3强风化灰岩，灰色，原岩结构部分基本被破坏，节理裂隙较发育，且较破碎，岩心多为碎石状，〔σ〕=800kpa，τ=180kpa。4弱风化灰岩，灰色，微晶结构，薄-中厚层状结构，节理裂隙不发育，岩心较完整，岩心多为短柱状，〔σ〕=1100kpa。4.3、气温多年平均气温19.3°，月平均最高25.4°，月平均最低11.0°，极端最高39.5°，极端最低-5.6°。多年平均降雨量1199.6mm，年最多降雨量1627.8mm，年最少降雨量897mm，多年平均日照1764.5小时，无霜期334天。4.4、地震地震基本烈度Ⅵ度，重力加速度峰值0.05。近期来测区内有感地震较少，未见有第四纪新构造活动迹象，地质构造相对稳定，根据《公路工程抗震设计规范》对于大型构造物等抗震重点工程，可比基本烈度提高一度即按Ⅶ设防5、主要材料5.1、混凝土5.1.1、沥青混凝土：用于桥面铺装，全桥桥面铺装厚度10cm。5.1.2、55号混凝土：用于主桥65+110+65m连续刚构箱梁。5.1.3、50号混凝土：用于30m预制T梁及其现浇连续段；主桥桥墩墩身；30mT梁12cm厚桥面现浇层。5.1.4、40号混凝土：主桥过渡墩帽梁、墩柱。5.1.5、30号混凝土：用于30m跨桥墩帽梁、支承梁、墩柱和墩柱间系梁以及主桥主墩和过渡墩的承台、基桩。5.1.6、25号混凝土：用于30m跨桩间系梁、基桩和扩大基础。5.1.7、15号片石混凝土：用于U型桥台台身和基础。5.1.8、40号小石子混凝土：用于设支座墩的支座垫石。5.2、钢材5.2.1、钢筋：Ⅱ级钢筋直径均大于12mm，为热轧带肋钢筋；Ⅰ级钢筋为热轧光圆钢筋。Ⅱ级钢筋的材质，应符合GB1499—91的标准；Ⅰ级钢筋的材质，应符合GB13013—91的标准。5.2.2、钢板及型钢：采用Q235钢，材质应符合GB700—88的要求。5.2.3、Фx32、Фx25精轧螺纹钢筋：标准强度Rby=750Mpa，弹性模量Ey=2.0×105Mpa，张拉控制应力为0.9Rby=675Mpa，YGM锚固体系。用于主桥部分竖向预应力筋。5.2.4、预应力钢绞线：符合美国ASTMA416—97A标准，270级高强度低松弛钢绞线，其标准强度Ryb=1860Mpa，Ey=1.95×105Mpa，松弛率小于0.035，用于全桥纵向预应力钢束和主桥横桥向预应力钢束及部分竖向预应力钢束。5.3、其它材料5.3.1、伸缩缝：本桥按SSFB系列伸缩缝进行设计，若选用其它系列伸缩缝应注意伸缩缝预留槽尺寸是否满足要求。5.3.2、支座：引桥支座采用GYZ、GYZF4系列橡胶支座；主桥采用GPZ系列盆式橡胶支座。5.3.3、预应力管道：主桥箱梁纵向预应力管道采用塑料波纹管，其余预应力管道采用镀锌金属波纹管。6、结构布置6.1、平曲线本桥起点至K134++720.422段位于Ls=125.247的缓和曲线，其他在直线上。6.2、竖曲线及纵坡本桥纵面位于1.8%的上坡段。6.3、桥跨布置本桥分为三联，其布孔为左半桥30+（65+110+65）+3*30m=360m，计入起终点两侧桥台长度后为366m；右半桥30+（65+110+65）+4*30m=390m，计入起终点两侧桥台长度后为396m。其中65+110+65m为预应力混凝土连续刚构主桥，1孔30m为简支结构，其余30m跨为先简支后连续刚构型式。7、设计要点7.1、主桥上部结构主桥上部结构为65+110+65m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁，箱梁根部高度6.5m，跨中高度2.5m；箱梁根部底板厚70cm，跨中底板厚28cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.8次抛物线变化。箱梁腹板根部厚60cm，跨中厚40cm，箱梁腹板厚度在腹板变化段按直线段渐变，由厚60cm变至40cm。箱梁顶板厚度25cm。箱梁顶宽12m，底宽6m，顶板悬臂长度3m，悬臂板端部厚15cm，根部厚70cm。箱梁顶设有2%的横坡，箱梁浇筑分段长度依次为：19m长0号段+5×3.5m+6×4.5m，边、中跨合拢段长均采用2m，边跨现浇段长9m。主桥上部构造按全预应力混凝土设计，采用三向预应力，纵、横向预应力采用美国ASTMA416-97A标准270级高强度低松驰钢绞线，标准强度1860Mpa,设计锚下张拉控制应力1395Mpa。箱梁纵向钢束每股直径15.24mm，大吨位群锚体系；顶板横向钢束每股直径12.7mm，扁锚体系；竖向预应力采用精轧螺纹钢筋。纵向预应力束管道采用预埋塑料波纹管成孔，真空辅助压浆工艺。横、竖向预应力束（筋）管道采用预埋金属波纹管成孔。7.2、主桥下部构造本桥2、3号桥墩为主桥桥墩，墩身采用双肢等截面矩形实心墩，肢间净距5.5m。主墩承台厚4m，基础采用桩径2m的钻（挖）孔灌注桩，基桩按纵向三排、横向三排布置，每墩半幅桥宽共9根桩。主、引桥间1、4号过渡墩采用桩柱式，单幅桥基桩采用4根直径为1.5m的钻（挖）孔灌注桩，墩柱采用2根直径为2.0m的圆柱墩。1、4号过渡墩处设SSFB160型伸缩缝，0号桥台处设无缝伸缩装置，左半桥7号台、右半桥8号桥台处设SSFB80型伸缩缝，主桥箱梁下设GPZ3DX单向滑动盆式橡胶支座和GPZ3SX双向滑动盆式橡胶支座各一套。7.3、引桥引桥上部构造为30m后张预应力混凝土T梁，先简支后刚构或连续—刚构。预制梁高1.8m，现浇桥面板厚0.15m，半幅桥每孔布置5片T梁，梁距2.5m，边梁外侧翼板悬臂长1.1m，梁间横向采用40cm宽湿接头连接。引桥上部构造采用云南富宁至广南高速公路桥涵通用图ZT2。引桥下部构造采用双柱式墩，钻（挖）孔桩基础，桥台采用桩柱式桥台、重力式U型台配桩基础。8、结构分析8.1、施工及运营阶段静力分析预应力混凝土悬浇连续刚构施工工艺流程为：下构施工完成后，在墩旁托架上浇筑0号块，其余块件（除合拢段及边跨现浇段外）均以挂蓝悬臂对称浇筑，并张拉各阶段预应力钢束，直至最大悬臂；然后按先边跨后中跨的顺序依次合拢；最后进行桥面系施工。按此流程逐阶段计算结构各截面内力、应力和位移，每个悬臂的施工包括挂蓝就位、梁段浇筑、张拉预应力束（筋）及挂蓝前移等四个主要工况。成桥运营计算包括恒载、活载、支点沉降、温度及静风力等工况，按规范进行最不利荷载组合。8.1.1、计算参数温度荷载：合拢温度：15±50C，体系升温：200C，体系降温：-200C，箱梁顶底板温差：顶板升温100C。静风荷载：本桥取基本风压W0=400Pa。不均匀沉降：不均匀沉降按15mm计算。8.1.2、计算结果在最不利荷载组合下，箱梁上缘最小应力为压应力2.1MPa，箱梁上缘最大应力为压应力13.3MPa；箱梁下缘最小应力为压应力1.3MPa，箱梁下缘最大应力为压应力10.0MPa，均满足规范要求。9、施工要点及注意事项9.1、上部结构施工9.1.1、预应力混凝土悬浇连续刚构上部构造采用挂篮悬浇逐段施工，箱梁0号块待桥墩施工完成后,在墩顶旁利用托架现浇,因0号块结构及受力均较为复杂,加之纵向及竖向预应力管道集中,钢筋密集,混凝土方量大,为了确保结构强度并防止有害裂缝出现,浇筑时需采取必要措施控制混凝土水化热的影响。采用分层浇筑时,应注意合理确定分层的位置。如采用分层浇筑的施工方案，各层混凝土龄期差应尽可能的小，避免因各层混凝土收缩的差异导致混凝土的开裂。另外在顶板浇筑后，应切实注意0号块件内、外的浇水养生，加强块件内的通风降温，以避免内外温差造成混凝土的开裂。9.1.2、本桥主墩为左右两幅分离的桥墩，为避免两幅桥由于合拢完成时间相差较大时混凝土的收缩差异而造成先合拢箱梁轴力及应力的增加，施工时要求同一墩位处的0号块应同时搭架现浇，单“T”一侧的梁段悬臂施工相差不超过两个节段，且要同时合拢。9.1.3、箱梁0号节段施工完成后，在其上面拼装悬浇挂蓝。设计时采用的挂篮技术参数为：空挂篮全重104吨（包括模板及机具设备），前支点与后锚点距离4.7米，空挂篮时前支点反力152.7吨，后锚点拉力48.7吨。施工单位挂篮的技术参数与上述大体相当时，可不必验算；若两者间相差较大，则应根据实际挂篮参数进行详细计算，重点验算箱梁悬浇阶段的预拱度和边跨的施工程序（压重要调整）。挂篮重量宜控制在80吨～104吨之间，挂篮要有足够的刚度，以免因挂篮变形较大而导致块件结合面的开裂。挂蓝拼装完毕后，应进行预压测试，尽可能消除非弹性变形，并记录预压时的弹性变形曲线，以获得高程控制依据。9.1.4、箱梁逐段悬浇过程中，梁段混凝土的浇注、钢束的张拉、挂蓝和机具的移动等，均应遵循对称、均衡、同步进行的原则。平常梁面上应尽量少堆放材料和施工机具，并注意悬臂两端对称堆放。9.1.5、所有预应力施加都应在混凝土强度达设计强度的85%且混凝土龄期不少于4天后方能张拉钢束，张拉钢束采用控制张拉力和伸长量双控。箱梁纵向预应力钢束在箱梁横截面应保持对称张拉，同一根纵向钢束张拉时两端应保持同步。9.1.6、主桥箱梁位于整体式路段，两半幅桥箱梁内侧间距较小，因此箱梁横向预应力钢束均在外侧一端张拉。9.1.7、主桥箱梁采用先边跨后中跨的合拢顺序，边、中跨合拢段采用吊架施工，吊架重量按50吨考虑。施工时首先安装与现浇合拢段混凝土重量相平衡的压重（如水箱），安装内、外刚性支承并部分张拉钢束，浇筑现浇段混凝土并同步卸除压重重量，待混凝土强度达设计强度的85%且混凝土龄期不少于4天后张拉合拢钢束。合拢段混凝土浇筑后，应加强整跨箱梁顶部的浇水降温养生，混凝土达到要求的强度和龄期后，尽快张拉预应力钢束。合拢段合拢温度应控制在15±5℃。9.1.8、竖向预应力精轧螺纹钢筋施加的准确与否，对腹板斜截面主应力的影响极大，要求采取可靠的施工方法确保竖向预应力施加的准确性。建议通过试验确定正确的施加方法：选取若干根长短不一的精轧螺纹钢筋，在锚下设压力盒，用扭力扳手张拉钢筋至设计张拉力的95%，测得扳手扭矩，经换算后作为其它精轧螺纹钢筋张拉的依据。竖向预应力施加一段时间后，用可靠机具（例如扭力扳手）或可靠试验方法检查竖向预应力数值。施工时应切实注意严禁水泥砂浆进入竖向预应力钢筋的管道。9.1.9、主桥纵、横、竖向预应力钢束的张拉顺序为：张拉n节段纵向钢束后，张拉n-3节段的横、竖向预应力钢束（筋）。全桥合拢后，张拉剩余节段的所有钢束。9.1.10、所有预应力管道的位置必须按设计图中的位置定位准确、牢固，管道顺直，锚垫板必须保证与钢束端部垂直。本桥纵向预应力钢束采用塑料波纹管，真空辅助压浆工艺。9.1.11、预应力钢束锚固齿板应与箱梁同时浇筑，以保证齿板与主梁的良好结合。对齿板上的锚具，压浆后应尽快浇筑混凝土封锚。9.1.12引桥上部构造T梁均采用预制吊装法施工，先简支后墩梁固结形成连续刚构体系（将部分墩高较矮的墩柱释放掉）。预应力混凝土T梁就近预制，由于桥位两岸地势相对平缓，预制场可分别设于两岸桥头附近。9.1.13、引桥30mT梁采用云南富宁至广南高速公路桥涵通用图。9.2、下部结构施工9.2.1、施工正式开工前，施工单位宜对本桥下部构造明挖基础控制点和基桩中心点坐标进行一次全面的校核。如与施工图文件有出入，请尽快与设计部门联系。9.2.2、本桥主桥桥墩较高，桥墩施工时应严格做好施工控制。为避免承台开挖对山体的稳定产生不利影响，建议尽量采用机械成孔，小范围施工，并及时支护。若需爆破施工，应尽量采用小药量或静态爆破法。桥墩可采用爬模或翻模施工。9.2.3、为防止主墩墩身在分段施工过程中出现收缩裂缝，一方面要求在材料上应反复优化配合比；在工艺上应尽量努力降低骨料的温度，缩短节段之间的混凝土龄期差，并加强混凝土养生。另一方面为使墩身节段施工时节段刚度能平顺过渡，施工接缝应严格禁止设置在横隔板或横梁交界面的顶端，应在其交界面上不小于3m的位置处（建议第一个墩柱节段接缝设在实心段上端不小于3m的区域）。9.2.4、在能够保证承台混凝土浇注时温度得到可靠控制的条件下，承台混凝土以一次浇注为宜。由于本桥主桥承台的混凝土方量较大，如一次浇注有困难，最多分两次浇注完成。分层浇注时应对先浇注的混凝土表面进行严格的拉毛处理，浇注下一层的混凝土前将顶面的浮浆、油污清除干净，以保证新、老混凝土的良好结合。9.2.5、基桩施工可采用人工挖孔或机械钻孔施工。基桩施工时，清底和竖向偏差应严格按施工规范执行，尤其是主桥桥墩基桩，应从严执行。孔底的沉淀厚度应≯5cm。对采用人工挖孔干处施工的桩基每次混凝土浇注高度不超过1m，并用插入式振捣器分层振捣密实，每层混凝土初凝前，浇注下一层混凝土，并对上一层混凝土进行充分的二次振捣。9.2.6、基桩均应布置钢质声测检测管，检测管兼有基桩受力钢筋的作用，应严格按有关标准检验基桩质量。9.2.7、全桥基础按嵌岩桩设计，施工时达到设计标高后，若发现地质情况与地质钻孔资料不符，应及时与有关方面商量，酌情处理。9.2.8、对于灰岩地区，桥址区不良地质主要表现为溶洞发育，为保证基桩施工的质量，施工前要求逐桩钻超前孔，其深度应在设计桩底标高以下不小于7m，其目的一是摸清溶洞情况，为选择施工方法和机具提供可靠有力的依据；二是探明桩底以下是否还有溶洞存在，如果有则应保证桩底至溶洞顶的距离不少于6m，否则应采取措施，妥善地处理。对于溶洞，应根据溶洞的形状、大小、是否有充填物、是否漏水等特性，选择合适的方法：对于较小的溶洞且无充填物时，可抛垫粘土和片石或浇注贫砼，再行施钻；对于较大的溶洞，可采取全护筒跟进法施工。9.3、其它注意事项9.3.1、引桥安装伸缩缝的预制梁端，设计时在端部有加厚翼缘，这部分主梁与其它大部分主梁不一样，预制时一定要十分注意，安装时要对号入座。加厚翼