01 资江大桥设计说明

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《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)

说 明

1.设计依据

受湖南利联安邵高速公路开发有限公司(以下称业主)委托,中交公路规划设计院有限公司承担第二合同段(K171+200~K224+477.747,主线高速公路长约53.277km,邵阳连接线一级公路长约6.917km)的勘察设计工作(不含通信、收费、监控系统)。

施工图勘察设计工作的主要任务依据是: ⑴、中标通知书;

⑵、合同书(编号:RLEW/CON/OUT/2007-3); ⑶、我公司下达的项目任务书;

⑷、《二连浩特至广州国家高速公路安化(梅城)至邵阳公路两阶段初步设计(第2合同段)文件》;

⑸、《国家发展改革委关于湖南省安化(梅城)至邵阳公路项目核准的批复》; ⑹、《二连浩特至广州国家高速公路安化(梅城)至邵阳公路两阶段初步设计(第2合同段)预评审专家意见》;

⑺、二广国家高速公路湖南省安化(梅城)至邵阳公路两阶段初步设计审查意见; ⑻、交通部现行的路线、路基、路面、地质、水文、桥涵、隧道、交叉工程、交通工程及沿线设施、环境保护、概预算等相关专业的勘测、设计、施工技术规范;

⑼、《二连浩特至广州国家高速公路安化(梅城)至邵阳公路施工图设计(第2合同段)工作大纲》及项目事先指导书。

⑽、交通部部颁有关设计标准与规范 《公路工程技术标准》(JTG B01-2003) 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007) 《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005) 《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89) 《公路工程地质勘察规范》(JTJ 064-1998) 《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30-2002)

《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004) 《道路工程制图标准》(GB0162-92)

《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(2007年)

2.技术标准

⑴、计算行车速度:100公里/小时。 ⑵、设计车辆荷载:公路-Ⅰ级。

⑶、桥梁横断面布置:整体式路基:路基宽度26m,桥梁分上下行两幅并列独立桥梁,单幅桥梁宽度为12.75m,内侧设置50cm宽的波形护栏,外侧设置50cm宽的墙式防撞护栏,桥面净宽为2311.75m。

⑷、桥面铺装:装配式T梁采用“8厘米调平层混凝土+防水层+10厘米沥青混凝土铺装”;现浇连续箱梁采用10厘米厚沥青混凝土。

⑸、洪水频率:1/100。

⑹、地震作用:据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001)工程区地震动峰值加速度小于0.05g,对应于原基本地震烈度<Ⅵ度区。桥涵结构物等均提高一个等级抗震设防。

⑺、航道标准:资江航道标准为规划Ⅵ级,通航净空要求4036m。

⑻、其他指标按交通部《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)的规定执行。

3.初步设计批复意见执行情况

在初步设计基础上加强了地质详勘工作,进一步探明地质情况。根据防洪评价批复意见,综合考虑桥位地形、地质、水文条件,同时考虑主引桥协调美观性,资江大桥引桥方案由17-20米空心板改为11-30米T梁,桥跨布置为(11-30)T梁+(35+3360+35)连续刚构+(2-30)T梁;初步设计主桥桥墩采用单薄壁实心墩,即已考虑船撞因素,且已经过防撞受力分析,证明结构安全,下阶段将有针对性地进行必要的防撞构造设计。

4.桥位自然概况

4.1 地理位置

主线于新邵县城西侧王家坪村呈北东-西南向跨越资江。资江又名资水,两源为赧水

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和夫夷水,在邵阳县双江口汇合后始称资江,向北流经九公桥、邵阳市区、新邵县,于岱水桥乡筱溪村流出市境。双江口至筱溪河段长113.7公里,河段平均坡降0.56‰。资江流贯于山地与丘陵之间,干流东、西段狭窄,山脉逼近,受局部地形影响,支流大多短小,流域面积不大。河长在50公里以下的支流占96.3%;流域面积在100平方公里以下的支流占90.1%。资江因受地貌、地形及气候的影响,流域降水时空分布不均匀,洪水主要由暴雨形成,因此洪水和暴雨同期发生,主汛期为每年5~7月。

桥位位于S形河道下游约200m处,平均河宽230m。桥位处河床北岸有明显河滩,地表草丛稀疏,种植有乔木,河滩由北向南延伸,可见卵石堆积露出水面;桥位处南岸为陡峭灰岩岩壁,无河滩。河床主槽偏向南岸,由北向南从卵石床面逐渐变为岩石床面。桥位处水面比降较缓,河水流速较慢,河水含砂量较低。桥位处资江北岸为粉砂质粘土,下部为砾石层。南岸灰岩裸露,呈45°产状。北岸桥台置于王家坪村东南角台地梯田上,南岸桥台置于岩石陡岸顶的台地上。 4.2 地形地貌、地质、水文

在初步设计初勘阶段,共实施4处钻孔,分别为CZK-ZK2-5、CZK-ZK2-6、 CZK-ZK2-7、 CZK-ZK2-8、 CZK-ZK2-5~9号钻孔,可供2、3、8、11、15号桥墩参考使用。

在施工图设计详勘阶段,除2号桥墩桩位在房屋处无法施钻,其它桥墩桩位处均布置了钻孔,布置共72个,各桥墩地质钻孔见下表。

墩台号 钻孔号 0 号台 SZK-2-QL-001、SZK-2-QL-002 1号墩 SZK-2-QL-004、SZK-2-QL-350 2号墩 3号墩 SZK-2-QL-008、SZK-2-QL-050 4号墩 SZK-2-QL-009、SZK-2-QL-010 5号墩 SZK-2-QL-011、SZK-2-QL-012 、SZK-2-QL-051 6号墩 SZK-2-QL-013、SZK-2-QL-014 、SZK-2-QL-052、SZK-2-QL-514 7号墩 SZK-2-QL-015、SZK-2-QL-016 、SZK-2-QL-053、SZK-2-QL-054 8号墩 SZK-2-QL-017、SZK-2-QL-018 、SZK-2-QL-055、SZK-2-QL-056 9号墩 SZK-2-QL-019、SZK-2-QL-020 、SZK-2-QL-057、SZK-2-QL-354 10号墩 SZK-2-QL-021、SZK-2-QL-022 、SZK-2-QL-058 11号墩 SZK-2-QL-023、SZK-2-QL-024 12号墩 SZK-2-QL-025、SZK-2-QL-026 、SZK-2-QL-027、SZK-2-QL-028 SZK-2-QL-059、SZK-2-QL-060、SZK-2-QL-061、SZK-2-QL-062 13号墩 SZK-2-QL-029、SZK-2-QL-030、SZK-2-QL-031、SZK-2-QL-032 SZK-2-QL-063、SZK-2-QL-064、SZK-2-QL-065、SZK-2-QL-066 14号墩 SZK-2-QL-033、SZK-2-QL-034 、SZK-2-QL-035、SZK-2-QL-036 SZK-2-QL-067、SZK-2-QL-068、SZK-2-QL-069、SZK-2-QL-070 15号墩 SZK-2-QL-037、SZK-2-QL-038 、SZK-2-QL-039、SZK-2-QL-040 SZK-2-QL-071、SZK-2-QL-072、SZK-2-QL-073、SZK-2-QL-074 16号墩 SZK-2-QL-041、SZK-2-QL-042 17号墩 SZK-2-QL-043、SZK-2-QL-044、SZK-2-QL-515、SZK-2-QL-516 18号墩 SZK-2-QL-045、SZK-2-QL-046 根据两阶段钻探结果,结合地面地质调查,桥位区上覆地层主要为第四系杂填土(Q4me),冲积成因(Q4al)的粉土、粉质黏土、细砂及卵石,残积成因(Qpel)的粉质黏土及角砾,下覆基岩为石炭系中上统(C2+3)白云质灰岩。

根据本次工程地质调查及勘察结果显示:桥位区岩溶发育,其发育形态以溶洞为主,其发育深度从地面以下0.5~29.8m不等,最大洞高9.9m,底板标高一般175.2~203.1,多泥砂、卵石及角砾充填,部分无充填。多数溶洞规模较小,仅少数溶洞规模较大。对拟建大桥桩端埋置深度有一定影响。其发育特征详见下表:

岩溶发育形式及分布特征一览表

墩台号 钻孔编号 岩溶发育形态 发育深溶洞顶溶洞底洞高及发育特征 度(m) 板厚度板标高(m) (m) (m) 充填物情况 03号墩 SZK-2-QL-008 以溶洞的形式29.8-37泥砂质及角砾充分布 .3 11.3 175.2 7.5 填 04号墩 SZK-2-QL-010 以溶洞形式分19.5-221.2 187.8 2.9 角砾充填 05号墩 SZK-2-QL-011 以溶洞形式分布 23.8-33.4 3.2 177.2 9.9 泥、砂及卵石全SZK-2-QL-012 以溶洞形式分布 20.4-22.70 5.2 189.8 1.8 卵石全充填充填 SZK-2-QL-514 以溶洞形式分布 29.0-29.2 7.6 181.6 0.9 砂、卵石充填 06号墩 SZK-2-QL-052 以溶洞形式呈布 28.4-29.9 10.8 183.2 0.6 串珠状分布 29.6-30.0 0.6 182.0 1.1 泥沙充填 SZK-2-QL-014 以溶洞形式分15.6-16.7 1.0 195.6 0.4 砂、卵石充填 07号墩 SZK-2-QL-053 以溶洞形式布 25.1-28.0 呈串珠状分布 .6 7.9 182.9 3.5 砂、卵石充填 SZK-2-QL-054 以溶洞形式分19.0-205.7 191.5 1.0 砂、卵石充填 布 16.9-17.0 0.5 193.4 09号墩 SZK-2-QL-019 以溶洞形式呈0.5 串珠状分布 21.5-22.4 4.1 188.4 0.9 泥、砂及卵石充26.8-27.4 4.4 183.0 1.0 填 SZK-2-QL-020 以溶洞形式分20.6-21.8 6.2 189.3 1.1 泥、砂及卵石充SZK-2-QL-060 以溶洞形式分布 7.1-11..7 7.1 184.9 4.8 泥、砂充填填 SZK-2-QL-025 以溶洞形式分布 4.4-4.7 9 2.1 194.3 0.3 砂、卵石充填 12号墩 布 4.0-4.4 4.0 192.2 0.4 SZK-2-QL-028 以溶洞形式呈5.4-5.7 1.0 190.9 0.3 珠串状分布 6.3-7.0 1.9 189.6 0.7 砂、卵石充填 7.2-11.0.2 185.3 4.1 15号墩 SZK-2-QL-071 以溶洞形式分0.5-1.3 3 0.5 193.6 0.8 泥、卵石充填 SZK-2-QL-073 以溶洞形式分布 6.6-7.5 6.6 188.9 0.9 黏性土半充填 SZK-2-QL-043 以溶洞形式分布 9.5-10.5.4 203.1 0.5 软塑状黏土充填 17号墩 SZK-2-QL-516 以溶洞形式分布 19.6-230 7.5 193.5 4.3 泥质充填 SZK-2-QL-044 以溶洞形式分布 19.9-20.9 7.5 198.6 0.5 无充填 注:以上岩溶发育形态及分布规律均根据已钻钻孔资料整理,其详细分布情况详见《工程地质纵断面

布 .4 图》、《工程地质横断面图》。

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4.3 气象

桥位区域属亚热带季风湿润气候区,有两个突出的气候特点:一是四季分明,无霜期长,二是雨量充沛,植物生长期长。冬季多年平均气温16~17.2℃,四季温差变化大,最高43℃,最低-5.0℃;多年平均相对湿度81%,潮湿系数1.61,绝对湿度17.4毫巴,多年平均降水量1324~1551mm,由平原向山区递增,4~8月分占年降水量的60%以上,且多绵绵细雨,可连续30天之久,8月份以后雨量减少,11月至次年2月降雨量少,占年降水量的18%左右,多年陆面平均蒸发量550-850mm,水面平均蒸发量1000~1200mm,山区蒸发量小,平面蒸发量大。 4.4 建设条件

经调查,区域内有丰富的建筑料场,所需要的主要建筑材料如砂、片块石、级配骨料、水泥等均可以在沿线采购或自采解决。施工用钢材、水泥等需外购材料,可经铁路、公路运输到现场,非常方便。施工用一般材料、机具和人员均可到达现场,施工用水、电等可就地解决。上部空心板预制场可在线位附近设置。

塑料波纹管应符合《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》(JT/T 529-2004) 的有关规定,金属波纹管应符合《预应力混凝土用金属波纹管》(JG 225-2007)的有关规定。锚具应满足《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T 14370-2007)的规定及相关行业标准, 5.3 混凝土

C40以上混凝土宜采用不低于425硅酸盐水泥浇筑,所用砂、石料、水的技术质量必须符合《公路桥涵施工技术规范》有关条文规定。

混凝土细骨料采用中粗砂,不得采用细砂。

预制T梁上部结构及连续刚构桥上部结构采用C50混凝土,绞缝、现浇湿接头采用C50微膨胀混凝土(需掺入适量膨胀剂),现浇桥面铺装采用C50防水混凝土。

连续刚构主桥墩身采用C40混凝土。 支座垫石采用C40小石子混凝土。

T梁墩柱、墩帽、台帽、背墙、耳墙、台身、承台、护栏、桥头搭板等采用C30混凝土。

钻孔桩基础采用C25水下混凝土。 5.4 伸缩缝

伸缩缝采用GQF-C、GQF-MZL系列伸缩缝,0、18号桥台位置采用GQF-C80型,11号墩顶采用MZL-240型伸缩缝,4、8、16号墩采用MZL-160型伸缩缝。 5.5支座

支座采用板式GJZF43503350365板式橡胶支座、GJZ4503500384板式橡胶支座,及盆式橡胶支座GPZ(II)2.5DX,支座的规格、型号必须符合有关国家规定、标准。

5.主要材料

5.1 普通钢筋及钢材

设计用普通钢筋为R235和HRB335钢筋,抗拉强度设计值分别为195、280Mpa,其中钢筋直径≥12mm采用HRB335钢筋,直径<12mm一般采用R235钢筋,部分φ10钢筋采用HRB335级钢筋。技术标准应符合国标《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》(GB13013)和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499)的规定。桥面铺装钢筋焊接网采用CRB550级钢筋,钢筋技术标准应符合国标《冷轧带肋钢筋》(GB13788)的规定,钢筋焊接网应符合国标《钢筋混凝土用钢筋焊接网》(GB/T1499.3)的规定。

设计中用到的预埋及调平钢板采用普通碳素结构钢(Q235A),技术标准应符合《碳素结构钢》(GB/T 700)规定,焊接钢材应满足可焊性要求。 5.2 预应力材料

⑴、 预应力材料包括预应力钢束和相应的钢束管道、锚具及锚下钢筋。

⑵、 预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线,其各项指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224-2003)标准。设计中采用的预应力钢绞线公称直径为φs15.2mm,设计强度标准值fpk=1860Mpa,弹性模量Ep=1.953105Mpa。

⑶、 主梁纵向钢束管道采用塑料波纹管,横向预应力钢束采用双面镀锌金属波纹管。

6.设计要点

6.1 设计概况

资江大桥桥梁中心线与资江正交,桥梁全宽为26m,分为上、下行分离的两幅桥,两幅桥间距0.5m,每幅桥宽12.75m。全桥桥位在平面上位于直线段内,桥面纵坡采用双向坡,两侧纵坡均为2%,竖曲线半径为54699.621m,变坡点位于K208+45,变坡点高程为226.658。

桥梁起于K207+622.8,终于K208+268.8,中心桩号为K207+945.8,桥梁总长646m。主桥起于K207+955.8,终于K208+205.8,总长250m;结构型式为35+3x60+35m预应力混凝土连续刚构。安化侧引桥起于K207+622.8,终于K207+955.8,总长333m;结构型式为11x30m

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装配式先简支后连续预应力混凝土连续T梁。邵阳侧引桥起于K208+205.8,终于K208+268.8,总长63m,结构型式为2x30m装配式先简支后连续预应力混凝土连续T梁。 6.2 主桥上部结构

⑴、梁段划分

上部结构共划分为12中梁段,其中0~8号梁段为T构梁段;9号梁段为中、边跨合龙梁段;10、11、12号梁段为边跨现浇梁段。在T构梁段中,0、1号梁段为支架现浇梁项均可见于施工图设计文件《桥涵通用设计图》。 6.4 下部构造

12~15号桥墩墩身采用弧形端头的薄壁实心墩,墩身基准截面尺寸为6.1532m,端弧形半径为125cm。12号桥墩左幅采用桩基础承台尺寸7.839.333m,采用4根D200cm钻孔灌注桩,按嵌岩桩设计,要求穿过溶洞后进入基岩深度不小于5米。12号桥墩右幅及13~15号桥墩基础均采用扩大基础,基础尺寸为11.153633m,要求嵌入中风化岩层深段,2~8号梁段为挂篮悬臂浇筑梁段。每段长3.0m;4~8号梁段每段长号梁段长3.92m。

⑵、 结构尺寸

主梁梁高从2m至梁高变化方程式H(m)肋板处高度根据桥面横坡相应调整。箱梁采用单箱单室断面,悬臂长度为615cm,采用直腹板,箱梁全宽为顶板基准厚度为25cm板厚均为55cm;底板厚度从d(m)?0.3?(x228)?0.3⑶、预应力体系

上部结构预应力系统包括纵向预应力和横向预应力。纵向预应力包括T板H类钢束、中跨底板弛钢绞线,钢束管道采用塑料波纹管,锚具采用圆形群锚,锚固系统采用群锚双向张拉。横向预应力为桥面板横向预应力,均采用单端张拉方式,设置在箱梁顶板及箱梁伸缩装置托梁处,钢束钢束采用钢带波纹管,张拉端锚具采用扁锚,锚固端采用6.3 引桥上部结构

引桥T梁采用先简支后结构连续体系,在矩钢束形成结构连续体系。上部结构采用通用设计,其设计要点、受力分析、施工注意事

0号梁段长4.0m;1号梁段长4.0m; 9、10号梁段长均为2m;按2次抛物线规律变化,变化范围为T?(x28)2?2。梁高理论计算位置为箱梁中心处,底板保持水平,330+615+330=1275cm。

;悬臂板端部高度18cm,根部腹板理论厚度30cm至60cm也按2次抛物线规律变化

T类钢束、T构腹板F类钢束、边跨底板Z类钢束、中跨顶板E类钢束。钢束采用?s15.2mm的高强度低松弛钢绞线,钢束管道采用扁形双镀锌P锚,钢束每束间距为1~3,5~7、9~102.0m;2~4号梁段11号梁段长3.84m,12330cm,箱底宽80cm,其它梁体腹, 底板厚度变化方程式

B类钢束、边跨顶s15.2mm的高强度低松

0.5m。 17号墩处梁通过负弯度不小于2米。

11、16号桥墩采用D180双柱式墩身,D200钻孔灌注桩,按支撑桩设计。1~10、17号桥墩均采用D140cm双柱式墩身,D150钻孔灌注桩,按支撑桩设计。0、18号桥台采用肋板台钻孔灌注桩基础,桩径D120按支撑桩设计按支撑桩设计。

7.主桥纵向结构受力分析

结构纵向体系按平面杆系结构进行分析,构件按全预应力混凝土构件设计,分析采用《桥梁静力线性计算程序》(QJX-windows4.0新规范版)进行。 7.1 材料参数

结构分析中混凝土及预应力材料参数如表7.1.1、7.1.2所示。

表7.1.1 混凝土材料参数一览表

项 目 C50 C40 C30 备 注 32.4 26.8 20.1 强度标准值 抗压fck(Mpa) 抗拉ftk(Mpa) 2.65 2.40 2.01 抗压fcd(Mpa) 22.4 18.4 13.8 强度设计值 抗拉ftd(Mpa) 1.83 1.65 1.39 抗压Ec(E4Mpa) 3.45 3.25 3.00 弹性模量 抗弯Ewc(E4Mpa) 3.2775 3.0875 2.8500 0.95Ec 计算材料容重ρ(kN/m3) 26 25 25 线膨胀系数α(m/℃) 1.0E-5 表7.1.2 预应力材料参数一览表

项目 钢绞线 公称直径d(mm) 15.2 1860 标准值fpk强度(Mpa) 设计值fpd(Mpa) 1260 控制张拉应力σcon(Mpa) 1395(0.75fpk) 弹性模量Ep(E5Mpa) 1.95 3.7m构末端至主墩墩身外侧,?1.7。构顶板?、

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