三叉河桥说明

1说明一、概述1、任务依据本项目为益阳市赫山区三叉河桥改造工程。我院受益阳市赫山农村公路管理所的委托，于2011年11月开始设计，至2012年2月底完成一阶段施工图设计任务。2、设计标准a〉、采用设计规范本项目依据中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004），中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004），《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）和中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）。b〉、技术指标（1）、设计荷载：公路-Ⅱ级。（2）、通航等级：不通航（3）、孔数跨径：1×16m+2×20m+1×16m预应力混凝土空心板桥（4）、桥面宽：净6.0+2×0.5m（防撞栏杆）。（5）、桥面横坡：2.0%。（6）、设计洪水濒率：1/50。（7）、地震动峰值加速度系数：0.05g。3、桥型方案比较本桥施工图设计过程中就1×16m+2×20m+1×16m预应力空心板方案和3×25.0m预应力T梁方案进行了比较。由于：(1)25.0m预应力T梁比20.0m（16m）预应力空心板建筑高度高0.75m以上，采用25.0m预应力T梁由于桥高由洪水位控制所以桥高也必须抬高0.75m造成接S—01线工程量增加的同时也不方便两岸人民上桥。(2)25.0m预应力T梁比20.0m（16m）预应力空心板重，需要大型的吊装设备，施工难度比20.0m预应力空心板大。(3)25.0m预应力T梁比20.0m（16m）预应力空心板造价约高12.4万元。经综合考虑选用20.0m+16.0m预应力空心板桥。二、桥位的自然情况1、地形、自然地理位置老桥桥址位于益阳市赫山区泉交河镇西1.5Km，笔架山乡上新桥村村道上，跨越新河。原桥为单跨净跨径38m的钢筋混凝土排柱式空腹双曲拱桥，全长48.50m，净4.0m+2×0.25m，净矢高4.9m，矢跨比1/8。本桥经过三十几年来的运营使用，随着材料的老化和结构损伤的积累，已出现明显的病害和质量缺陷，主要表现为：1）、桥面系全桥桥面铺装损坏严重，有坑槽现象；栏杆老化破损严重，混凝土老化、脱落，露筋、锈蚀较多；伸缩缝被填实失去作用且渗水；侧墙混凝土老化严重。2）、主拱圈拱肋混凝土老化，脱落，有露筋；横梁混凝土剥落，表面粗糙，有空洞；拱波表面粗糙，麻面，有纵向裂缝。3）、拱上立柱老化严重，出现砼剥落，露筋现象，渗水严重；纵向梁砼剥落，露筋及锈蚀现象严重。4）、下部结构桥台两侧侧墙风化严重，部分砼剥落；桥台立柱，横系梁渗水严重，且有下挠现象。加上近年来交通的飞速发展，车流密度和超载车辆的不断增加，桥梁病害严重，存在安全隐患，此桥已被省公路局评定成为五类危桥，不能适用通行的要求。为了保障当地人民的出行安全，促进农村经济发展，益阳市赫山农村公路管理所决定在距老桥以东100m处新建一座桥。新桥建成后再将老桥拆除。新建桥梁设计采用1×16m+2×20m+1×16m预应力混凝土空心板桥。桥梁轴线方向与水流方向呈90°交角。地貌形态为河流阶地地貌,桥位河床宽约80m，桥位2两岸为住宅、乡道，交通便利。2、气候、水利水文本桥所在地属湿润的大陆性气候，四季变化明显，年平均气温16.8℃，最高40.1℃，最低-11.2℃，年平均降雨量1373mm，最大2020.4mm，最小907.2mm，蒸发量1205.37mm（水面蒸发）。常年风向以东北偏北为多，6-7月多为西南风，最大风力为9级，最大风速22.9m/s。本桥高程系统采用假设高程。设计洪水位为47.15m（50年一遇），施工水位40.00m。建桥后雍水高度为0.5m，一般冲刷为地面线下1.0m，设计流速为1.02m/s，设计流量为286.8m3/s。3、地层岩性根据本次勘察5个钻孔的底层揭露结果，桥位区揭露的地层由新至老描述如下6层：①填筑土Q4ml：黄褐色，灰褐色，稍湿，松散，主要粘性土组成，夹杂碎石等，分布河堤处，平均层厚3.97m；②淤泥Q41：灰褐色，灰黑色，流塑-软塑状，具腐臭味，分布于河道中间，平均层厚1.30m；③粉质黏土Q4al：黄褐色，稍湿，可-硬塑状，切面稍光滑，摇振无反应，干强度及韧性中等，平均层厚6.4m；④中砂Q4al：黄褐色，黄色，湿-饱和，砂质含量大于70%，夹泥质，砂质成份以石英为主，场区普遍分布，平均层厚13.44m；⑤圆砾土Q4al：灰黄色，灰褐色，湿-饱和，稍密状，砾石成份以板岩、碎石、砂岩等为主，形状呈次棱角形、场区普遍分布，平均层厚5.82m；⑥黏土Q4el：红褐色，稍湿，可-硬塑状，切面光滑，摇振无反应，高干强度及韧性，场区普遍分布，本次勘察未揭穿。4、水文地质及环境地质本桥位地下水主要为地表水和承压水，地下水变化幅度较小，与外河水贯通，地表水其水量与地表径流相关，承压水赋存于下伏粗砂、圆砾、卵石层中，亦与大气层相通。勘察过程中，分别在河水中取2个水样进行水质简分析，分析结果，按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)有关水质评价标准判定，该水质对混凝土具微腐蚀。5、地质构造与地震根据1：400万《中国地震动参数区划图》(GB18036-2001)，桥位区地震反应谱特征周期为0.35s；地震动峰值加速度为0.05g；地震基本烈度Ⅵ度,设计地震分组为第一组，场地土依据其工程特性判定属中软场地土，场地覆盖层厚度大于50m，建筑场地类别属III类。拟建场地为对抗震一般地段。6、岩土物理力学性质根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGB63-2007)和其它有关规范，室内岩土试验成果及原位测试成果等，现将桥位处各岩土层设计计算参数，列表如下：地层代号岩土名称地基承载力特征值[ƒfak](kPa)桩的极限侧阻力标准值qsik(kPa)基底摩擦系数μ①填筑土Q4ml130400.15②淤泥Q413015/③粉质黏土Q4al200550.25④中砂Q4al160450.25⑤圆砾土Q4al320900.40⑥黏土Q4al180500.25三、主要材料1、混凝土(1)水泥：应采用高品质的强度等级为52.5和42.5的普通硅酸盐水泥，同一3座桥的板梁应采用同一品种水泥。(2)粗骨料：应采用连续级配的碎石。碎石宜采用锤击式破碎生产，用于空心板的碎石最大直径不宜超过20mm，以防混凝土浇筑困难或振捣不密实。(3)细骨料：应采用级配良好，质地坚硬，颗粒洁净，粒径小于5mm的河砂。河砂不易得到时，也可以采用山砂或用硬质岩石加工的机制砂。(4)混凝土：预制空心板、封锚端、铰缝、支座垫石、封端混凝土和防撞栏杆均采用C40砼；桥面铺装采用C40防水混凝土，防水剂采用WG-HEA防水剂，每立方米混凝土掺入防水剂25kg；桥台盖梁、耳墙、背墙、桥墩盖梁、防震挡块采用C35砼，桥台桩柱，桥墩墩柱、系梁均采用C35砼。2、普通钢筋普通钢筋采用R235和HRB335钢筋，钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》(GB1499.2-2007）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499.1-2008）的规定。本册图纸中R235钢筋主要采用了直径d=6、8、10mm三种规格；HRB335钢筋主要采用了直径d=8、10、12、14、16、20、25、28mm七种规格。3、预应力钢筋采用抗拉强度标准值fpk=1860MPa，弹性模量Ep=1.95×105MPa,公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224—2003）的规定。4、其他材料1)钢板：应采用《碳素结构钢》(GB700－1988)规定的Q235B钢板。2)锚具：采用15-3、4、5型系列锚具及其配件；预应力管道采用圆形金属波纹管。3)支座：采用板式橡胶支座，其技术条件应符合中华人民共和国交通部标准《公路桥梁板式橡胶支座》的规定。四、设计要点（一）总体布置该桥为1×16m+2×20m+1×16m预应力钢筋混凝土空心板桥，全长77.00m，桥位平面部分处于直线上，桥梁纵坡为1.00%。为了与两端道路顺接，桥梁起止端各设置5m长的接线。接线与两端道路采用半径为5m的加铺转角衔接。接线范围内留出50cm的土路肩做防撞栏杆，以保证行车安全，其余铺筑24cm的水泥混凝土路面。接线工程数量已计入工程数量表中。（二）上部构造1、本桥的结构体系为简支结构，按部分预应力A类构件设计。2、设计计算采用平面杆系结构计算软件计算，桥面现浇层15cm参与结构受力，荷载横向分配系数按铰接板法计算，并采用空间结构计算软件校核。3、设计参数1)混凝土：重力密度γ=26.0kN/3m，弹性模量为E=3.25×410MPa。2)预应力钢筋：弹性模量Ep=1.95×105MPa，松驰率ρ=0.035，松驰系数ξ=0.3。3)锚具:锚具变形、钢筋回缩按6mm(一端)计算;金属波纹管摩阻系数μ=0.25，偏差系数κ=0.0015。4)竖向梯度温度效应：按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）规定取值。4、空心板一块板板端支点最大反力：20米空心板项目恒载（kN）恒+汽（kN）边板反力315457中板反力260399416米空心板（三）桥墩、桥台桥台采用双柱式桥台，基础采用摩擦桩基础；桥墩采用双柱式桥墩，基础采用摩擦桩基础。（四）桥梁耐久性设计情况桥梁结构混凝土耐久性的基本要求是：最大水灰比0.50，最小水泥用量300kg/m3，最低混凝土强度等级C35，最大氯离子含量0.15%；其中预应力混凝土最低强度等级为C40，最小水泥用量350kg/m3，各种材料引进混凝土中氯离子总含量0.06%；桥梁混凝土中的最大碱含量宜降至1.8kg/m3。施工中严格按照规范保护层要求绑扎钢筋；选用水泥、骨料及外加剂时，应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响。（五）结构计算墩、台基底地基验算：桩基础按磨擦桩计算。计算时按承台（系梁）底面以上的荷载假定全部由桩承受，桥台土压力自填土前的原地面起算。五、施工要点施工中遵循《公路桥涵施工技术规范》（JTG/F50-2011）和《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)中的有关规定及要求。施工尽量选在枯水季节，避开洪水季节。（一）上部构造1、空心板预制1）浇筑空心板混凝土前应严格检查伸缩缝、泄水管、护栏、支座等附属设施预埋件是否齐全，确定无误后方可浇筑。施工时，应保证预应力孔道及钢筋位置准确，控制混凝土骨料最大粒径不得大于20mm。浇筑混凝土时应充分振捣密实，严格控制其质量。2）为了防止预制板上拱过大，及预制板与桥面现浇层由于龄期差别而产生过大收缩差，存梁期不超过90d，若累计上拱值超过计算值8mm,应采取控制措施。预制空心板在钢束张拉完成后、各存梁期跨中上拱度计算值及二期恒载所产生的下挠值如下表所示：20米空心板项目钢束张拉完上拱度(mm)存梁30d上拱度(mm)存梁60d上拱度(mm)存梁90d上拱度(mm)二期恒载产生的下挠值(mm)边板9.311.412.012.33.9中板10.713.113.814.13.516米空心板项目钢束张拉完上拱度(mm)存梁30d上拱度(mm)存梁60d上拱度(mm)存梁90d上拱度(mm)二期恒载产生的下挠值(mm)边板6.27.78.18.33.1中板6.88.48.89.12.73）空心板预制时，按1m一道在铰缝的侧模嵌上500mm长的φ6钢筋，形成6mm凹凸不平的粗糙面。4)空心板预制时，除应按本册设计图纸施工外，桥面系、伸缩缝、防撞栏杆及其它相关附属构造物的预埋钢筋和预埋件，必须预埋在预制空心板内。5）为了保证预制构件能够达到设计的强度，因此施工单位应严格控制砼预制项目恒载（kN）恒+汽（kN）边板反力237365中板反力1923175构件的施工配合比。2、预应力工艺1）预应力管道的位置必须严格按坐标定位并用定位钢筋固定，定位钢筋与空心板腹板箍筋点焊连接，严防错位和管道下垂