搜索
G104京福线济南德州界至大桥镇段改建工程【桥梁、涵洞设计说明】S4-1济南金衢公路勘察设计研究有限公司1桥梁、涵洞设计说明一、初步设计批复意见执行情况本项目的工可报告、初步设计尚未批复，目前根据初步设计的初步咨询审查意见，按照两阶段施工图设计的要求，进行了认真、细致的设计。二、工程概况(一)技术标准中华人民共和国交通部部颁标准《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）中华人民共和国交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）中华人民共和国交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004）中华人民共和国交通部部颁标准《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61－2005）中华人民共和国交通部部颁标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63－2007）中华人民共和国交通部部颁标准《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01－2008）中华人民共和国交通部部颁标准《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30－2002）中华人民共和国交通部部颁标准《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01－2006）中华人民共和国交通部部颁标准《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50－2011）其他相关国家及部颁标准和有关规定。(二)设计标准（1）荷载等级：新建桥涵公路-Ⅰ级；利用桥涵维持原荷载标准；（2）设计洪水频率：1/100；（3）环境类别：Ⅰ类环境；（4）结构设计基准期：100年；（5）地震动峰值加速度：0.05g（6）桥涵宽度：桥梁、涵洞均与路基同宽；(三)设计原则（1）重点突出安全、适用、保护环境、施工简便、养护方便的理念。（2）采用技术先进、结构合理、施工条件成熟、经济、美观的常规结构，力求标准化、装配化、工厂化生产，方便施工、缩短工期、降低造价。（3）桥涵在布设孔径及位置时主要依据水文计算及原有老桥使用状况，综合分析桥涵运营、施工和养护、工农业生产需求等因素，选取合理方案。（4）项目位于黄河冲击平原区，应结合当地政府水利规划、灌溉要求，以满足泄洪、灌溉的使用需求。（5）结合实际地形及使用功能，确定合理的进出口形式。（6）项目为改扩建工程，设计时充分考虑原有桥涵的使用状态，根据检测报告确定合理可行的方案，并对废弃构造物提出处理措施。（四）区域地震烈度据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，工程区地震动峰值加速度为0.05g，对应地震烈度为6度，地震动反应谱特征周期为0.45s。据统计,工程区外围200km的范围内，公元408年至1995年发生中强地震(M≥4.8)77次，主要集中在距工程200km以外的山东郯城和河北邢台两地。场区在地震分区上属华北地震区邢台～河间地震带。华北地震区总的特征是地震活动强度大，但其频率较低，属地震活动中等的地震区。震源深度一般为5～30km，为浅源地震。（五）区域气候、气象概况本区域属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，气候温和，冷热干湿界限明显，四季特点是：春季干旱多风回暖快，不稳定，温差较大，降水少，风多速大；夏季炎热多雨，降雨多而集中，多雷雨大风，气候湿热；秋季凉爽多晴天，雨量大减，云高气爽；冬季北风强劲，气候寒冷，干燥少雪，具有显著的大陆性气候特征，光照资源丰富。旱、涝、霜、雹、风等自然现象较多。本区域在季节分布上呈现夏冬长，春秋短的季节特征。年内1月份最冷，7、8月份炎热，春季升温迅速，秋季降温稍缓。年平均气温多年平均值为12.8°C，年极高气温41.7°C，极低气温零下22.5°C，冷热、干湿明显。冬季多北风，干冷、雪雨少，平均气温零下2°C左右。路线所经区域平均年降水量多年平均为586.9mm，四季悬殊很大。降水的季节变化非常明显，主要集中在夏季，占全年降水的57%，而冬春两季降水较少，各季降水变化大，形成春旱、夏涝、晚秋又旱的气候特点。区内水资源贫乏，道路跨越季节性河流，其主要补给来源为大气降水，为雨源型河道，受地形、地貌及降水量的控制，雨季水量充沛，干旱季节孱流缓缓，甚至断流干枯。（六）区域地质、水文概况本区域属于鲁北平原水文地质区，沉积有巨厚的第四系地层，松散岩类孔隙水含水层发育，G104京福线济南德州界至大桥镇段改建工程【桥梁、涵洞设计说明】S4-1济南金衢公路勘察设计研究有限公司2地下水赋存于空隙间，砂层厚度大，为多层组合结构，分布广。古河道带砂层厚，富水性强；古河道间带薄砂层，以砂质粘土、粘质砂土为主，富水性弱。由于第四系发育，岩层产状近于水平，地下水以垂直运动为主，水平运动缓慢。地下水运动方向多与地势坡向一致。区域地下水位受季节影响很大，一般在地面以下2～5m之间，按矿化度可分为淡水、弱矿化水、中矿化水、强矿化水。本区域大部地区为弱矿化水。由于河流不断改道，古河道带及其间带沉积物在空间上层迭交错分布，呈多种结构，在垂直河流方向上的剖面上，含水岩组为淡水—咸水—淡水的三层水质结构区，均为第四系孔隙潜水、微承压水及深承压水，砂层呈透镜体状断续分布。本区域河流的水源主要来自大气降水、客水、地下水、水库渗水等，客水主要指齐济河、大寺河等河流的上游来水。三、大、中桥设计本项目全线原有8-13.0m大桥1座(药王桥)，3-13.0m中桥1座(南车中桥)。（一）K430+995.414药王桥原桥（中心桩号K430+988.914）为8-13.0m预应力混凝土空心板桥，下部结构为桩柱式墩台，横跨齐济河，桥面净宽11.5米，全宽12.5米，修建于1992年，设计荷载：汽-20、挂-100。桥梁轴线与河流夹角仅20°，老桥采用增加桥长来跨越河流，桥梁采用正交板设置。根据桥梁检测评定报告结论：梁底板存在横向沿箍筋裂缝，部分板梁底板边缘混凝土剥落，露筋，底板存在纵向裂缝，局部渗水泛碱；尚未影响结构安全，技术状况等级评定为二类，建议进行维修处治。本次设计对原有8-13.0m药王桥进行维修加固处理后利用，并对原有问题较为严重行车道板进行更换，将老桥改建为左幅，并在老桥上游新建一座9-13.0m先张法预应力混凝土空心板桥作为右幅：上部采用9-13.0m先张法预应力混凝土空心板，桥面连续，下部采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础，桥头采用锥坡加挡墙防护。由于桥位与河流角度夹角过小，为避免压缩河道将新建9-13.0m板桥向南端多布设一孔，0号桥台与老桥0号桥台位置对齐布置。（二）K454+230.00南车中桥原有南车桥为3-13.0m空心板桥，上部为预应力混凝土空心板，下部为矩形打入桩，桥梁全宽15米。本桥上部行车道板结构良好，为2012年新更换空心板，下部结构承载能力低。桥梁横跨大寺河，现河道宽度为50米，桥头路基压缩河道，影响河道的泄洪。根据桥梁检测评价结论：下部结构基础承载力不能满足要求，建议拆除重建。本次设计拆除原有老桥，新建4-13.0m先张法预应力混凝土空心板桥，桥面连续，下部采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础,桥头采用锥坡防护。四、小桥、涵洞设计（一）小桥本项目共拆除新建小桥6座，孔径有2-13.0m、1-13.0m、1-10.0m，其中2-13.0m小桥1座，1-13.0m小桥1座，1-10.0m小桥共计4座。13m小桥上部采用先张法预应力混凝土空心板桥，桥面连续，下部采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础。10m小桥上部采用先张法预应力混凝土空心板，下部采用柱式桥台，钻孔灌注桩基础，桥头采用挡墙防护。（二）涵洞本项目新建涵洞38道，其中盖板涵25道（拆除新建17道，新建7道，接长利用1道），圆管涵13道（拆除新建5道，新建8道）；辅道涵采用钢筋混凝土圆管涵和盖板涵两种形式，共184道，其中圆管辅道涵共计135道，盖板辅道涵共计49道。五、主要材料及新技术、及新工艺的采用情况（一）主要材料水泥应采用高品质的强度等级为62.5级，52.5级和42.5级的硅酸盐水泥，同一座桥的板梁应采用同一品种水泥。混凝土采用碎石作为粗集料，碎石最大粒径不宜超过20mm，碎石宜采用锤击式破碎生产。普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋，钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB1499.1-2008）和《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007）的规定。预应力钢绞线采用抗拉强度标准值fpk=1860MPa，公称直径d=15.2mm、12.7mm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。其他材料：桥梁在沥青混凝土铺装层与水泥混凝土铺装层之间设置防水层，防水层采用FYT-1改进型桥面防水涂料喷涂三遍而形成，涂料性能应符合《道桥用防水材料》JC／T975－2005的相关规定。跨径1－10.0m、1-13.0m小桥不设置伸缩缝，2-13.0m小桥桥台设置D40伸缩缝，4-13m南车中桥采用D80型毛勒伸缩缝，9-13m药王桥采用D80型毛勒伸缩缝，伸缩缝性能指标应符合《公路桥梁伸缩装置》JT/T327－2004的规定。涵洞设置1cm橡胶垫，大中桥采用圆板式和四氟圆板式（天然）橡胶支座，小桥采用普通圆G104京福线济南德州界至大桥镇段改建工程【桥梁、涵洞设计说明】S4-1济南金衢公路勘察设计研究有限公司3板式（天然）橡胶支座，材料和力学性能应符合《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4-2004）和《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》（JT/T663-2006）的规定。大中小桥均采用矩形的的铸铁泄水管。（二）大中桥C50混凝土：预制空心板、铰缝、伸缩缝、桥面铺装C40混凝土：空心板封端C40小石子混凝土：支座垫石C30混凝土：防撞护栏、盖梁、墩（台）挡块、墩柱、桩系梁、耳背墙、桥头搭板C30水下混凝土：桩基M15水泥砂浆：铰缝底部M7.5浆砌块石和M7.5浆砌片石：桥头防护（三）小桥C50混凝土：预制空心板、铰缝、伸缩缝、桥面铺装C40混凝土：空心板封端C40小石子混凝土：支座垫石C30混凝土：防撞护栏、盖梁、墩（台）挡块、墩柱、桩系梁、桩基、耳背墙、桥头搭板C30水下混凝：桩基M15水泥砂浆：铰缝底部M7.5浆砌块石和M7.5浆砌片石：桥头防护（四）涵洞C30混凝土：预制盖板、墩、台身、墩、台帽、帽石、跌水井盖板、预制圆管C25混凝土：盖板涵基础、泄水槽C20混凝土：圆管涵管基M7.5浆砌块石和M7.5浆砌片石：八字墙、跌水井、直墙（五）新技术、新工艺的采用情况本合同段桥涵均采用较常规的结构体系，施工方案为常规施工。六、桥涵结构设计（一）预应力混凝土空心板桥（1）装配式先张法预应力混凝土简支空心板以简支结构为基本结构体系，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，桥面现浇层参与结构受力，空心板桥的横向分布系数，支点按杠杆法计算，四分点到跨中按铰接板梁法计算，支点到四分点按直线内插求得。（3）成桥后按预制板与50mm现浇整体化混凝土层共同受力进行设计，未计入铰缝截面参与受力，但考虑铰缝联结作用。（4）设计参数1)混凝土：C50混凝土重力密度γ=26.0kN/m3，弹性模量为Ec=3.45×410MPa；C40混凝土重力密度γ=25.0kN/m3，弹性模量为Ec=3.25×410MPa。2)沥青混凝土:重力密度γ=24.0kN/m3。3)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。4)预应力损失计算的相关参数：张拉台座长度按50m计，一端张拉，钢筋回缩值取用6mm，预应力钢筋与张拉台座间的加热养护温差取20℃。预应力钢筋张拉控制应力σcon=0.75fpk=1395MPa。5)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。（5）铰缝内配置钢筋并与预制板的伸出钢筋绑扎在一起，在铰缝上缘将相邻板伸出的钢筋相焊接，以防止铰缝开裂、渗水和板体外爬等弊病。（6）墩台盖梁按双悬臂连续梁进行设计，活载分配系数采用铰接板法计算。（7）桥墩桩基根据计算的墩柱和桩基最不利组合时最大内力值，并考虑荷载效应后，进行配筋设