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XX桥梁结构设计

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一、概述:

(一)设计依据:

1、xx公司提供的商务区电子版地形图,电子版道路图纸,电子板河道及景观图纸;

2、甲方确定的规划河底宽度为20米,设计最高水位4.8米,设计河底高程2.0米;

3、桥梁方案汇报会确定桥位和桥型布置方案;

4、xx公司其它要求。

(二)工程概况:

二级桥包括涵洞两座,位置分别在规划一路与水街交叉处和规划二路与水街交叉处,新区商务区水街规划河底宽度为20米,设计最高水位4.8米,设计河底高程2.0米,其中按3-6m 框架涵设计,道路规划宽度为20米,两侧景观带按景观要求设计。框涵俩侧按悬挑结构设计。

二、桥梁工程场地地质条件、水文地质条件等介绍

(一)自然、气候条件

天津市属于暖温带半湿润季风气候,位于大陆性与海洋性气候的过渡带上,四季分明。冬季受蒙古冷高气压控制,盛行西北风;夏季受太平洋副热带高气压左右,多为偏南风。气候特点是:春季干旱多风,冷暖多变;夏季温高湿重,雨热共济;秋天天高云淡,风和日丽;冬季寒冷干燥,雨雪稀少。

年平均气温11.1~12.3℃,七月平均气温26℃以上,一月份平均气温-4℃以下,偶然最高温40.3℃,极端最低温-21℃。

年平均降水量为550~680mm,一日最大暴雨量304.4mm。每年6~9月为汛期,平均雨日34天左右,占全年总降水量的73%以上,冬季雨雪量只占全年总降水量的

1%~3%。

(二)拟建场地概况

拟建场地位于华北平原北部,属滨海冲积平原,地貌单一,场地地表略有起伏。本次勘探揭示埋深50.00m以上的地层属海相、陆相沉积地层。

(三)地质条件及地下水情况

1、场地地形地貌、场地土土质特征及分布规律

根据《岩土工程技术规范》(DB29-20-2000)第3.2节、附录A及本次勘察资料,本次

勘探50.0m深度范围内,场地土按成因年代可分为9层,按物理力学性质进一步划分为18个亚层。各层土的土质特征及分布规律描述如下:

(1)人工填土层(Qml)

主要由素填土(地层编号①)组成,厚度0.30~1.20m,黄褐色,主要粘性土组成,含少量植物根系,水平方向分布连续。人工填土填垫年限小于十年。02、04、06号孔夹有厚度0.3~0.4m的灰黑色坑底淤泥质土。

(2)全新统新近组坑底淤积层(Q43Nsi)

地层编号②,该层土在本场地缺失。

(3)全新统新近组古河道、洼淀冲积层(Q43Nal)

系北运河洪泛冲积而成,层顶标高为5.95~1.75m,主要由上部的粘土、粉

质粘土(地层编号为③1)及下部的粉土(地层编号为③2)组成:

③1粘土、粉质粘土,层顶标高为5.95~1.75m,厚度0.60~4.10m,灰黄色,可塑,含少量有机质,属中偏高压缩性土,水平方向分布不连续,在02、06#孔附近缺失。

③2粉土,层顶标高为5.85~1.15m,厚度1.00~2.70m,灰黄色,稍密,饱和,含少量有机质,夹粉质粘土薄层,分布不连续,属中压缩性土。

(4)全新统上组河床~河漫滩相沉积层(Q43al)

地层编号④,该层土在本场地缺失。

(5)全新统上组湖沼相沉积层(Q43l+h)

层顶标高为2.35~-0.38m,主要由上部的粘土(地层编号⑤1),中部的粉土(地层编号⑤2),以及下部粉质粘土(地层编号⑤3)、粉土(地层编号⑤4)组成:

⑤1粘土,厚度0.80~3.00m,灰黑色~青灰色,可塑,含少量有机质及腐殖物,夹粉质粘土薄层,属中偏高压缩性土,水平方向分布连续。

⑤2粉土,层顶标高为1.55~-2.44m,厚度0.70~5.70m,青灰色,稍密~中密,饱和,含少量有机质,属中压缩性土,水平方向分布不连续,在20#孔附近缺失。

⑤3粉质粘土,层顶标高为0.05~-4.29m,厚度0.50~5.00m,青灰色,可塑,含少量有机质,夹粉质粘土薄层,属中偏高压缩性土,水平方向分布不连续,分布于1#桥、2#桥和4~6#桥(01~12#、20~23#孔)附近。

⑤4粉土,层顶标高为-2.58~-7.85m,厚度0.50~2.50m,青灰色,稍密~中密,饱和,含少量有机质,属中压缩性土,水平方向分布不连续,在3#桥和6#桥区域(13~19#、22#、23#孔)缺失。

(6)全新统中组浅海相沉积层(Q42m)

层顶标高为-4.68~-8.85m,主要由上部粘土、粉质粘土(地层编号⑥1)和下部的粉土(地层编号⑥2)组成:

⑥1粘土、粉质粘土,层顶标高为-4.75~-8.85m,厚度1.60~4.00m,灰色,可塑,含少量有机质及贝壳,属中偏高压缩性土,水平方向分布不连续在1#桥局部和5#桥区域(19#、21#、22#孔)缺失。

⑥2粉土,层顶标高为-4.68~-10.85m,厚度0.50~4.10m,灰色,稍密~中密,砂粘互层,含少量有机质及贝壳,属中压缩性土,水平方向分布不连续,仅在1#桥和2#桥、6#桥局部(01~05#、17#、08#、10#、24#孔附近),以及5#、6#桥所在区域(19~22#孔附近)有分布。

(7)全新统下组沼泽相沉积层(Q41h)

层顶标高为-7.95~-11.35m,主要由粘土、粉质粘土(地层编号⑦)组成,厚度0.50~4.10m,灰黑~浅灰色,可塑,含腐植物及少量有机质,属中压缩性土,水平方向分布连续。

(8)全新统下组河床~河漫滩相沉积层(Q41al)

层顶标高为-9.84~-13.29m,主要由粉土(地层编号⑧1)和粉质粘土(地层编号⑧2)组成:

⑧1粉土,层顶标高为-11.28~-13.29m,厚度1.20~3.80m,灰黄色,粉土,饱和,含铁质,夹粉质粘土薄层,属中偏低压缩性土,水平方向分布不连

续,仅在2#桥所在区域(07~12#孔附近)有分布。

⑧2粉质粘土,层顶标高为-9.84~-15.08m,厚度1.00~6.20m,灰黄色,可塑,含铁质、少量蚌壳,夹粘土薄层和粉土薄层,属中压缩性土,水平方向分布连续。

(9)上更新统五组河床~河漫滩相沉积层(Q3eal)

层顶标高为-14.45~-17.38m,主要由粉质粘土(地层编号⑨1)和粘土(地层编号⑨2)组成:

⑨1粉质粘土,层顶标高为-15.18~-17.38m,厚度2.00~9.60m,黄褐色,可塑,含铁质、少量蚌壳,夹粘土薄层和粉土薄层,属中压缩性土,水平方向分布不连续,仅在5#桥局部(22#孔附近)缺失。

⑨2粘土,层顶标高为-14.25~-23.85m,厚度2.50~10.20m,黄褐色,可塑,含蚌壳,属中压缩性土,水平方向分布不连续,在2#桥6#桥局部(10~12#孔、24#附近)以及3#桥所在区域(13~18#孔附近)渐变为⑨1粉质粘土。

(10)上更新统四组滨海~潮汐带相沉积层(Q3dmc)

地层编号⑩,该层在本场地没有分布。

(11)上更新统三组河床~河漫滩相沉积层(Q3cal)

层顶标高-24.38~-26.79m左右,主要由粘土(地层编号为111)、粉质粘土(地层编号为112)以及粉土(地层编号为113)组成:

111粘土,层顶标高-24.38~-26.79m左右,厚度2.50~10.20m,灰黄色,可塑,含铁质、蚌壳、姜石,夹粉质粘土薄层,在05、13#、14#、17#、18#、23#、24#孔该层中部(层顶标高-27.71~-31.08m左右,层底标高-31.41~-35.44m左右)夹密实状的粉土透镜体(111t),属中压缩性土。分布连续。

112粉质粘土,层顶标高-28.78~-35.44m左右,厚度2.80~8.10m,灰黄色,可塑,含铁质和少量蚌壳、姜石,夹粉土和粘土薄层,属中压缩性土。分布不连续,在1#桥和5#桥局部(05#、22#孔附近)及4#桥区域(19#、20#孔附近)缺失。

113粉土,层顶标高-31.15~-40.25m左右,厚度3.50~12.30m,灰黄色,密实,饱和,含铁质、蚌壳,属低压缩性土。水平分布连续。

(12)上更新统二组浅海~滨海相沉积层(Q3bm)

层顶标高-40.31~-43.58m左右,主要由粉质粘土(地层编号为12)组成,褐灰色,可塑,含姜石,夹粘土薄层,属中压缩性土,水平方向分布连续。本次勘察未揭穿该层,最大揭示厚度为4.50m,最低揭示标高为-47.88m。

各岩土层详细分布情况详见《钻孔柱状图》及《工程地质剖面图》。

2、不良地质作用、地质灾害及及特殊土

本场地地面略有起伏,无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用。

本场地标高1.75m以上,分布有厚薄不均的素填土(地层编号①),主要由粘性土组成,可塑状态,在02#、04#、06#孔该层为灰黑色淤泥质土,厚度0.3~0.4m,为河底淤积而成,应清除;均为特殊性土。

3、场地地下水水文地质条件

(1)地下水位及地下水类型

浅层地下水属于孔隙潜水类型,以大气降水补给,蒸发形式排泄为主,水位随季节略有变化。

据区域水文地质资料,地下水位年变化幅度在0.50~1.00m

左右。

勘探期间测得场地地下水位如下:初见水位埋深1.50~2.40m,标高2.91~4.45m;稳定水位埋深1.30~2.10m,标高3.38~4.75m。

(2)地下水及地表水水质及腐蚀性评价

根据本次勘探所取地下水及地表水水质分析报告,判定该场地地下水属

Cl--SO42--HCO3---K++Na+-Ca2+-Mg2+型水,地下水PH值为7.34~7.76,为中~弱碱性水;地表水属Cl--SO42---K++Na+型水,地下水PH值为7.68~7.81,为弱碱性水。水质分析结果详见《水质分析报告》。依据《公路工程地质勘察规范》(JTG C20--2011)附录K,就地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性进行评价。场地环境按Ⅱ类。

(3)浅层地基土的渗透性

[L]根据本次勘察室内渗透试验结果,提供本场地埋深20.00m以上各层土的渗透系数及渗透性如表3-4。[/L]

浅层地基土渗透性表表3-1

地层编号

岩性

垂直渗透系数

KV(cm/s)

(建议值)

水平渗透系数

KH(cm/s)

(建议值)

渗透性等级

③1

粘土、粉质粘土

1.6E-6

2.1E-5

弱透水

③2

粉土

1.8E-6

3.0E-6

微透水

⑤1

粘土

4.5E-8

9.0E-8

不透水

⑤2

粉土7.2E-6

1.3E-5

弱透水

⑤3

粉质粘土

3.4E-7

9.0E-8

不透水

⑤4

粉土

5.1E-6

2.9E-5

弱透水

⑥1

粘土、粉质粘土2.3E-7

4.8E-8

不透水

⑥2

粉土

9.6E-6

2.1E-6

微透水

粘土、粉质粘土3.3E-8

7.1E-8

不透水

⑧1

粉土

1.2E-5

1.3E-5

弱透水

⑧2

粉质粘土

4.5E-8

1.2E-7

不透水

(4)地基土承载力基本容许值

[L]根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)和我公司有关技术标准,按层位、标高提供场地埋深65.00米以上地基土承载力基本容许值[fa0](kPa)见下表3-2。[/L]

地基土承载力基本容许值表3-2

成因

地层编号

主要岩性

标高段(m)

[fa0] (kPa)

Q43N al

[L]③1[/L]

粘土、粉质粘土

4.56m以上(不含人工填土层)85

[L]③2[/L]

粉土

3.05~

4.56m

110

Q43 l+h

[L]⑤1[/L]

粘土

-2.44~2.21m

80

[L]⑤2[/L]

粉土

-5.44~-4.85m

120

[L]⑤3[/L]

粉质粘土

110

[L]⑤4[/L]

粉土

Q42m

[L]⑥1[/L]

粘土、粉质粘土

-9.44~-8.95m 110

[L]⑥2[/L]

粉土

130

Q41h

[L]⑦[/L]

粘土、粉质粘土

-10.74~-10.18m 120

Q41al

[L]⑧1[/L]

粉土

150

[L]⑧2[/L]

粉质粘土

-15.64~-4.45m

Q3eal

[L]⑨1[/L]

粉质粘土

-17.38~-23.85m 140

[L]⑨2[/L]

粘土

120

Q3cal

[L]111[/L]

粘土

-24.65~-24.44m 130

[L]111t[/L]

粉土

-35.44~-32.45m 180

[L]112[/L]

粉质粘土

-40.25~-39.44m 160

[L]113[/L]

粉土

-40.25~-44.44m

180

Q3bm

[L]12[/L]

粉质粘土

-44.44m以下

170

本涵洞基底落在第⑤1层上。

(5)标准冻结深度

根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)附录F,确定该场地标准冻结深度为0.60m。

4、场地土液化判别及场地类别

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),该场地设计地震分组为第一组,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g。

根据勘查结果及宏观调查,判定本场地土无液化土层分布。

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),确定场地类别为III类,场地土类型为中软场地土。

一、设计规范及技术标准

(一)采用的主要技术规范

1、《公路桥涵设计通用规范》 (JTGD60-2004)

2、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)

3、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)

4、《城市桥梁设计规范》 (CJJ 11-2011)

5、《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ 166-2011 )

6、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008)

7、《公路涵洞设计细则》 (JTG/T D65-04-2007)

8、《公路桥涵施工技术规范》 (JTG/T F50-2011)

9、《中国地震动参数区划图》 (GB18306-2001)

10、《公路工程抗震设计规范》 (JTJ004-89)

11、《公路桥梁抗震设计细则》 (JTG/T B02-01-2008)

12、《公路工程混凝土结构防腐技术规范》(JTG B07-01-2006)

(二)设计技术标准

1、设计基准期:50年。

2、箱涵结构设计安全等级:二级。

3、荷载标准:

车辆荷载:公路--Ⅰ级。

人群荷载:整体分析4.0kN/m2;局部分析:5.0kN/m²均布荷载或1.5kN集中荷载。

4、地震基本烈度

参照《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),桥梁工程区域地震动峰值加速度为0.15g。根据《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008),桥梁抗震设防类型为B类,桥梁抗震设防措施等级为8级,E1地震作用下桥梁抗震重要性系数为0.43,E2地震作用下桥梁抗震重要性系数为1.3。

5、河道:

规划河底宽度为20米,设计水位4.8米,河底高程为2.0米。

6、通航要求:无通航要求。

7、横坡:机动车道双向横坡1.5%。

8、铺装:与道路一致。

9、坐标系统:1990年天津市任意直角坐标系。

10、高程系统:1972年天津市大沽高程系,2008年高程

二、主要材料规格

1、混凝土:

(1)箱涵结构:C40防水混凝土,抗冻耐久性指数70%,抗渗等级W8。(2)垫层素混凝土:C15;

(3)栏杆基础:C35

(4)翼墙混凝土:C35

2、普通钢筋:

图中“φ”表示HPB235钢筋,“φ”表示HRB335钢筋。

一、桥梁结构设计

商务区五号箱涵跨越处河底宽度约为20米,设计水位4.8米,涵洞洞口处为满足景观需求,设置异型悬臂。

(一)车行箱涵结构:

箱涵长度为29.74米:分五个涵节,节长范围为5~6米;分节之间中间留2cm缝,并用浸沥青软木板填塞。悬臂部分长度为1~3米。

根据河道设计断面及过水要求,箱涵的标准横断面总宽度为20m,断面形式为:0.5m(结构侧墙)+6.0m(净宽)+0.5m(结构侧墙)+6.0m(净宽)+0.5m(结构侧墙)+6.0m (净宽)+0.5m(结构侧墙)=20m。箱体高度为3.0m。

1、框涵主体结构

(1)结构设置

根据结构变形受力要求,综合考虑箱涵长度较长,箱涵分成五节,箱体的结构长度范围约为5~6m,缝宽2cm。

(2)路面设置

路面铺装与道路面层一致,设置于箱体结构顶板顶面上。

(3)结构顶底板

根据结构的受力要求,箱体的顶板和底板厚度为60cm。

(4)结构侧墙

根据结构受力要求,结构侧墙的厚度取为50cm。

(5)基底承载力

设计基底承载力为150Kpa。

2、附属结构

(1)涵洞出入口上端设置栏杆。

二、桥梁耐久性设计:

(一)本场地处于长期浸水和干湿交替条件下,场地地下水及地表水对混凝土结构均具弱腐蚀性,腐蚀介质为SO­42-;长期浸水条件下,地下水及地表水对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性,干湿交替条件下,地下水及地表水对混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性,腐蚀介质为Cl-。

(二)耐久性设计:

考虑到本工程所处环境对桥梁结构混凝土及钢筋有腐蚀,桥梁结构混凝土按环境作用等级采取防护措施,混凝土品质要求如下:

1、结构混凝土最大水胶比为0.45,最大氯离子含量0.10%,最大碱含量3.0kg/m3。

2、混凝土掺和料应保证品质稳定、来料均匀,并符合《混凝土用矿物掺和料应用技术规程》(J10527)的要求,骨料和外加剂应符合《公路工程混凝土结构防腐技术规范》(JTG

B07-01-2006)的有关要求。如采用新型胶凝材料原料,必须有可靠的科学试验依据,证明其配制的混凝土耐久性能够满足工程使用的环境条件,并通过技术鉴定。

一、施工要点及施工注意事项

(一)施工放线:

1、桥位图中,注意桥梁中心线与设计道路路中线的关系,请按《坐标表》施放。

2、桥位放线后应反复核对夹角方向,注意翻阅相关图纸确定无误后方可开工,如有问题需及时与设计单位联系。

(二)基坑开挖:

所有结构均采用明挖施工。基坑施工根据既有的情况,可以采用放坡开挖基坑的方式;在开挖较深处,施工单位应结合现场情况采用钢板桩临时支护进行开挖,保证施工的安全。1、施工方式及施工顺序

采用放坡的施工方法,坡度为1:1.5~1:2。

(1)施工前期工作

在施工前,应对工程范围内的地下管线进行详细调研,请施工单位会同建设单位、产权管理单位对所涉及的地上、地下管线采取有效措施进行保护或改移。

(2)基坑施工放线

根据道路专业提供的平面尺寸及其曲线要素和控制点坐标放线。核对无误后,根据图纸提供的尺寸施放平面轮廓线、特征点等。

2、基坑开挖

(1)基坑开挖应遵循“先深后浅、分层开挖”的原则,应减少暴露时间。挖土时应坚持随挖随运到卸土地点。

(2)基坑开挖过程中,严禁超挖或扰动地基原状土。机械挖土至坑底时应留有20cm厚土层,由人工挖土修整基坑。如发现坑外水渗流入基坑时应及时进行排水及止水,必要时结合地道箱体段降水一同考虑采用大口井进行降水。

(3)采用机械开挖时,施工单位应做好施工组织,提出安全保证措施。

二、设计要点及施工注意事项

1、施工缝浇灌混凝土前,应将其表面浮浆和杂物清除,先铺净浆,再铺上30~50mm

厚的1:1水泥砂浆或涂刷混凝土界面处理剂,及时浇灌混凝土。

2、加强振捣。采用高频机械振捣实,振捣时间宜为10~30s,以混凝土泛浆和不冒气泡为准,应避免漏振、欠振和超振。

3、施工缝后浇混凝土的施工,为防止由于水化热引起的混凝土收缩裂缝,应采取以下措施:

(1)采用低水化热水泥、控制水泥用量;

(2)采取保温湿养护。混凝土中心温度与表面温度的差值不应大于25℃,混凝土表面温度与大气温度的差值不应大于25℃。养护时间不应小于14天。

(3)采用微膨胀混凝土。

4、拆模检修:当混凝土强度达到施工规范要求的强度后可拆除内模。拆除后要抓紧进行外观检查。对蜂窝麻面等缺陷应及时进行修补。

5、浇混凝土垫层时应随浇随找平,要求表面平整光滑,不要出现露石子和坑槽,不平整处用砂浆抹平,以防戳破或压坡防水层。

6、其它未尽事宜,请严格按设计文件和交通部颁《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T

F50-2011)执行。

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