凯峡河特大桥设计说明
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凯峡河特大桥设计说明
1、设计依据
1.1、贵州省交通规划勘察设计研究院编制《贵州省江口至都格高速公路江口至瓮安段工程可行性研究报告》及《工可补充报告》(201
2.12)。
1.2、中交第二公路工程局有限公司和中交第二公路勘察设计研究院有限公司关于贵州省江口至瓮安高速公路BOT+EPC模式投资人中标的通知书。
1.3、交通部规划研究院关于《贵州省江口至都格高速公路江口至瓮安段工程可行性研究报告专家组意见》
1.4、贵州省发展和改革委员会《关于江口至瓮安公路项目核准的批复》(黔发改交通【2012】3681号)。
1.5、《贵州省江口至都格高速公路江口至瓮安段环境影响报告书》。
1.6、贵州高速公路开发总公司主持编制的《贵州省公路工程技术指标运用指南》。
1.7、四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院编制的《贵州省江口至都格高速公路江口至瓮安段初步设计咨询报告》。
1.8、贵州省交通运输厅《关于江口至瓮安公路初步设计的批复》(黔交建设〔2012〕264号)。
1.9、定测期间贵州省交通运输厅召开的历次技术协调会议纪要。
2、初步设计批复意见执行情况
批复意见:“推荐K线凯峡河特大桥主桥采用(106+200+106)m预应力砼变截面连续刚构、引桥采用40米预应力混凝土T梁结构方案合理”。
执行情况:施工图定测期间,对总体线位进行了全局优化,取消了与凯峡河特大桥相连的长度为468m的隧道,减小了总体建设规模,但导致凯峡河特大桥规模有所增加,根据贵州中交安江高速公路有限公司文件【2013】71号文件,《关于印发安江高速陡山坝特大桥、凯峡河特大桥施工图设计研讨会会议纪要的通知》,与会专家经过现场踏勘,综合地形、地质、平纵、施工条件等控制因素,确定了凯峡河特大桥主桥跨径为(118+220+160+58)m连续刚构方案。
3、设计规范
3.1、《公路工程技术标准》JTG B01—2003。
3.2、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60—2004。
3.3、《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61—2005。
3.4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62—2004。
3.5、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63—2007。
3.6、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025—86。
3.7、《公路桥梁抗风设计规范》JTG/T D60-01-2004。
3.8、《公路工程抗震设计规范》JTJ 004—89。
3.9、《混凝土结构耐久性设计规范》GBT 50746-2008。
3.10、《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/TB07-1-2006;
3.11、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2011。
4、技术标准
4.1、设计速度:80Km/h。
4.2、荷载:公路I级。
4.3、桥宽:整体式路基21.5m,桥梁与路基同宽。
宽度布置为0.5 m(防撞护栏)+9.625 m(行车道)+0.5 m(防撞护栏)+0.25 m(中央分隔带)+0.5 m(防撞护栏)+9.625 m(行车道)+0.5 m(防撞护栏)=21.5m。
4.4、高程:采用1985年国家高程基准。
4.5、坐标:采用1980年国家坐标系。
4.6、地震烈度:设计基本地震加速度为0.05g,基本烈度Ⅵ度。
4.7、设计洪水频率:特大桥1/300。
5、基本设计资料
5.1、地形地貌
拟建桥址位于石阡县石固乡桃园村、花桥镇马路坡村的低山丘陵的山脚,两侧为丘陵低山,山体高大、山坡较陡。
桥址两端位于山坡上,山坡稍陡,植被发育,场区有沙石小路与外界相通,交通条件较差。
场区地貌上属于中低山岩溶峰丛地貌区。
5.2 、地质构造及新构造运动
项目区域位于贵州东部NS向构造带、NNE向构造带和NE向构造带的交汇地区。
由于地应力的长期作用,其构造形迹复杂多样,构造线大部分为NS向、NNE向及NE 向,主要为雪峰期、燕山期地质构造形迹。
场地发育F37断层,该断层于K31+353m处与线路近垂直相交,为张性断层。
该断层长大于5.0km,宽5-10m不等,倾角80°。
影响范围10-30m,断面陡直,属区域性次级断层,断层组成物破碎的泥质灰岩、灰岩、方解石脉、泥页岩等。
该断层对桥址区有影响、设计施工时应注意。
5.3 、地层岩性
根据场区内钻探揭露和现场工程地质调查,场区内地层揭露有第四系填土层(Q4me)、坡积层(Qdl)、残积层(Qel)和志留系中统石牛栏群(S2sh)奥陶系下统湄潭组(O1m)、桐梓组(O1t)与寒武系中上统娄山关组(∈2~3ls)、地层。
现分述如下:
(1)第四系填土层(Q4me)(层序号1)
1填筑土:黄褐色,主要由泥灰岩碎块及黏性土堆积而成,欠压实,为施工开挖山体所致。
其层顶高程608.07-608.30m,顶面埋深0m,层厚0.60-5.00m。
(2)第四系坡残积层(Qdl)(层序号4)
4-1-1粉质黏土:灰黄色,可塑,以黏粉粒为主,含少量角砾,黏性差。
其层顶高程734.91-769.51m,顶面埋深0m,层厚0.90-7.00m。
4-1-2粉质黏土:黄褐色,硬塑,以黏粉粒为主,含少量碎石,顶部0.30m为种植土。
其层顶高程717.41-771.13m,顶面埋深0m,层厚0.50-5.60m。
(3)第四系残积层(Qel)(层序号5)
5-1-1粉质黏土:灰黄色,稍湿,可塑状,主要由黏粉粒组成,土质不均,含少量角砾,为残积成因。
其层顶高程751.41-759.74m,顶面埋深0m,层厚0.50-1.80m。
(4)志留系中统石牛栏群(S2sh)粉砂质泥岩、泥灰岩、灰岩地层(层序号9),本次勘察揭露中风化岩带,分述如下:
7-2-2强风化粉砂质泥岩:褐色,岩体风化强烈,节理裂隙较发育,岩体破碎,岩芯以块状、短柱状,岩质软,锤击易碎。
钻孔揭露该层顶面埋深0.00-21.50m,层顶高程721.80-760.14m,揭露厚度5.60-21.50m。
7-7-2强风化泥灰岩:灰褐色,岩体风化强烈,节理裂隙较发育,岩芯呈块状,岩质软,锤击易碎。
钻孔揭露该层顶面埋深 1.50-3.10m,层顶高程731.81-737.02m,揭露厚度1.20-4.30m。
7-2-3中风化粉砂质泥岩:深灰色,粉砂质泥质结构,中薄层构造,主要矿物成分为黏土矿物,次为石英、长石及云母,泥质钙质胶结,岩芯呈柱状,节长10-30cm,岩质较硬。
钻孔揭露该层顶面埋深 3.00-29.80m,层顶高程713.50-749.09m,揭露厚度3.00-25.70m。
取岩样2组,测得其饱和抗压强度范围为4.6-10.4MPa。
7-7-3中风化泥灰岩: 棕红色,灰色,泥晶结构,中薄层状构造,主要矿物成分为方解石,裂隙较发育,岩体较完整,岩芯呈柱状,节长10-30cm,岩质较硬,局部夹中风化粉砂质泥岩薄层。
钻孔揭露该层顶面埋深0.90-35.70m,层顶高程706.41-741.21m,揭露厚度4.40-34.30m。
取岩样1组,测得其饱和抗压强度为34.2MPa。
7-9-3中风化灰岩:灰白色,浅灰色,隐晶质结构,中厚层构造,节理裂隙发育,岩芯较完整,呈柱状,节长10-25cm,岩质较硬。
钻孔揭露该层顶面埋深0.00-19.00m,层顶高程719.52-769.13m,揭露厚度0.60-30.40m。
取岩样3组,测得其饱和抗压强度范围为51.6-59.5MPa。
(5)奥陶系下统湄潭组(O1m)、桐梓组(O1t)粉砂质泥岩、泥灰岩、灰岩地层(层序号8),本次勘察揭露强、中风化岩带,分述如下:
8-2-2强风化粉砂质泥岩:灰褐色,岩体风化强烈,裂隙发育,岩体破碎,岩芯呈碎块状,块状,岩质软,锤击易碎。
钻孔揭露该层顶面埋深22.30-51.20m,层顶高程584.22-628.14m,揭露厚度1.10-3.50m。
8-2-3中风化粉砂质泥岩:灰色,粉砂质、泥质结构,薄层状构造,矿物成分主要为长石、长石等,泥质、钙质胶结,裂隙较发育,岩芯呈块状,少量柱状,节长10-20cm, 岩质较硬。
钻孔揭露该层顶面埋深 5.00-53.20m,层顶高程576.67-665.58m,揭露厚度2.70-23.50m。
取岩样2组,测得其饱和抗压强度范围为10.0-15.3MPa。
8-7-3中风化泥灰岩:棕红色、灰褐色,泥晶结构,中薄层状构造,矿物成分为方解石,岩体裂隙发育,岩芯呈块状、饼状为主,部分柱状,节长10-30cm,岩质较硬,局部夹中风化粉砂质泥岩薄层。
钻孔揭露该层顶面埋深0.00-40.00m,层顶高程568.02-608.04m,揭露厚度14.30-30.70m。
取岩样2组,测得其饱和抗压强度范围为7.80-11.2MPa。
8-9-3中风化灰岩:灰色,隐晶质结构,中厚层构造,裂隙较发育,方解石脉充填,岩体较完整,岩芯呈柱状,部分块状,节长10-50cm,岩质坚硬,其中41.00m-46.00m 处局部夹中风化粉砂质泥岩。
钻孔揭露该层顶面埋深0.00-54.50m,层顶高程624.84-722.00m,揭露厚度0.60-54.50m。
(6)寒武系中上统娄山关组(∈2~3ls)、灰岩(层序号9),本次勘察揭露强、中风化岩带,分述如下:
9-9-2强风化灰岩:浅黄色,裂隙发育,岩体破碎,呈碎块状,角砾状,锤击易碎。
钻孔揭露该层顶面埋深0.00-0.50m,层顶高程748.41-757.94m,揭露厚度2.50-3.40m。
9-9-3中风化灰岩:灰色,隐晶质结构,中厚层构造,裂隙发育,岩体较完整,呈柱状,局部为块状,节长10-25cm,最长约40cm,岩质坚硬,锤击声脆。
钻孔揭露该层顶面埋深 1.40-18.10m,层顶高程742.94-757.94m,揭露厚度
3.30-39.30m。
取岩样3组,测得其饱和抗压强度范围为37.8-6
4.3MPa。
5.4 、物探勘察成果
本次勘察在该桥内布设了2条纵向物探高密度电法测线,总长度约为1000m。
该处的野外地球物理条件为上部第四系土层和全风化层主要为坡残积粉质粘土、碎石土和种植土、全风化层等,广泛分布于勘察区,特别是隧道进出口位置,大部呈硬塑或坚硬状,厚度厚薄不一,厚度为0.3~10.8m,陡崖和部分沟谷处无土层,基岩裸露。
下伏基岩岩性为粉砂质泥岩、泥岩、白云岩、灰岩等,呈强、中风化状。
强风化岩分布于岩层上部,裂隙极发育,岩石极破碎。
强风化层一般厚度为0~22,最厚可达58m,该层岩石极破碎、裂隙极发育,完整性差,稳定性差,白云岩、灰岩表层由于溶蚀,形成溶蚀坑洞,部分呈石牙状。
中、微风化岩广泛发育,大部分属中风化岩,中风化白云岩、灰岩岩质较硬,抗压强度较高,泥岩、粉砂质泥岩,岩质软,抗压强度差。
5.5 、水文地质条件
5.5.1、地表水
桥址位于坡积洼地与低山丘陵的山脚,场区地表水系不发育。
5.5.2、地下水
场区地下水由上部土层孔隙潜水和深部基岩裂隙水组成。
上部土层中坡残积和冲洪积粉质粘土层的含水性及透水性均较差,不具赋水条件,含水量小;而深部基岩的强-中风化带内,岩石裂隙发育-较发育,含有一定基岩裂隙水。
总体而言,场区地下水不丰富,其补给来源主要靠大气降水渗透补给,水位埋深受季节性影响较大。
本次勘察期间未测得钻孔的混合地下水位。
根据本次勘察钻孔(SQZK116、SQZK135)所采取地下水样的室内分析成果,并依据《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011)中的有关条款判定,场区内地下水对混凝土有微腐蚀性,对钢筋混凝土中的钢筋有微腐蚀性。
5.6、不良地质及特殊性岩土
本次勘察揭露不良地质主要为岩溶。
本次勘察36个钻孔有8个钻孔存在有溶洞,表明桥址区岩溶较发育。
岩溶影响拟建桥台、墩的稳定性,桥梁基础应嵌入完整连续的灰岩内,且应保证桩端持力层及其应力扩散范围内不能存在有溶洞、溶槽或其它临空面。
根据物探解析桥梁范围内不良地质现象主要为岩溶发育,特别是K30+968~K31+210和K31+400~K31+540段岩溶强烈发育,发现有许多岩溶低阻异常,地表有溶蚀沟槽和落水洞,泥灰岩段下层虽大部分为中风化岩,岩石较完整,但岩质软、岩石抗压强度低,承载力低。
河谷两岸地形陡峭,岩石破碎易发生塌落现象。
桥区未发现有对拟建构造物的稳定性构成影响的特殊岩土层。
5.7 、地震
据《中国地震动参数区划图》(2001年)高速公路沿线地震动峰值加速度0.05g,地震动反应特征周期为0.35s,地震基本设防烈度Ⅵ度。
6、主要材料
6.1、混凝土
6.1.1、沥青混凝土:用于桥面铺装,全桥桥面铺装厚度10cm。
6.1.2、C55混凝土:用于主桥连续刚构箱梁。
6.1.3、C50混凝土:用于主桥箱梁顶面7cm厚混凝土现浇调平层,引桥预制T 梁及现浇连续段,引桥桥面8cm厚混凝土现浇层。
6.1.4、C40混凝土:用于主墩、过渡墩帽梁、墩身、引桥实心墩帽梁、墩身。
6.1.5、C30混凝土:用于主墩桩基,柱式桥墩墩帽、墩柱、墩系梁,桥台台帽和侧墙顶,全桥承台,以及防撞护栏和桥头搭板。
6.1.6、C25混凝土:用于柱式桥墩地系梁,过渡墩基桩及引桥桥墩基桩。
6.1.7、C25片石混凝土:用于桥台桥身、扩大基础。
6.1.8、C40小石子混凝土:用于支座垫石。
设计要求混凝土技术标准应符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004有关规定。
砼的配合比、拌制、运输、浇筑、振捣、养生、施工缝、以及砼配合料所采用的水泥、砂、石、水、外加剂等材料的要求,应严格按照《公路桥涵施工技术规范》执行,满足规范质量检验和质量评定标准。
混凝土应采用科学的配合比,减小氯离子渗透和碱骨料反应,尽量提高混凝土的密实性,慎用早强剂,以提高混凝土的耐久性。
6.2、钢材
6.2.1、钢筋:普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋,钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第一部分:热轧光圆钢筋》(GB1499.1-2008)及2012第1号修改单和《钢筋混凝土用钢第二部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2007)的规定。
钢筋直径≥12mm 者,采用HRB400热轧带肋钢;钢筋直径<12mm者,采用HPB300钢。
受力主筋直径≥25mm的螺纹钢筋应采用套筒挤压连接或等强直螺纹连接。
套筒挤压接头的施工与检验应符合JGJ107—2010《钢筋机械连接通用技术规程》及JGJ108—96《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》的规定。
等强直螺纹连接应满足Q/JY08—1997《钢筋等强直螺纹连接技术规程》。
钢筋焊接网:用于主墩墩身、承台、横梁,过渡墩墩身、承台的防裂钢筋网,均采用φ6的带肋钢筋焊接网,间距10×10cm,技术标准应满足JGJ 114-2003《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》的规定。
6.2.2、钢材:采用Q235B钢,材质应符合现行国标《碳素结构钢》GB/700-2006的要求。
6.2.3、JL精轧螺纹钢筋:标准强度f pk=785Mpa,弹性模量Es=2.0×105 Mpa,张拉控制应力为0.9f pk=706.5Mpa,YGM锚固体系。
用于主桥部分竖向预应力筋。
6.2.4、预应力钢绞线:符合国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224-2003)高强度低松弛钢绞线,其标准强度f pk=1860Mpa,E p=1.95×105 Mpa,松弛率小于0.035,用于全桥纵向预应力钢束和主桥箱梁横向预应力钢束及部分竖向预应力钢束。
6.3、其它材料
6.3.1、伸缩缝:本桥采用多向变位梳型板式(RBKF)系列伸缩缝进行设计,施工时必须注意在桥台背墙、预制梁梁端处预埋钢筋和预留槽口。
其技术性能应符合《公路桥梁伸缩装置》(TJ/T327-2008)的要求。
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。
6.3.2、支座:本桥在5号主墩处设GCQZ(Ⅱ)-30000-DX/SX球型钢支座,2号、6号过渡墩的主桥箱梁下设GCPZ(Ⅱ)-4000-DX/SX盆式橡胶支座,2号、6号过渡墩的引桥侧、引桥过渡墩10号、14号墩及0、18号台处设置GCBZ-400*450-HD板式橡胶支座。
引桥T梁释放墩处下设GCBZ-550*600-GD板式橡胶支座。
球型钢支座和盆式橡胶支座,其技术性能应符合《球型支座技术条件》(GB/T 17955-2009)和《公路桥梁盆式橡胶支座》(JT 391-2009)的要求,板式橡胶支座其技术性能应符合《公路桥梁板式橡胶支座》(JT /T4-2004)的要求。
6.3.3、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。
7、总体设计
7.1、平面线形
本桥平面位于A=375的缓和曲线、直线和半径R=2500m的左偏圆曲线的整体式
路基段内,HZ点桩号为K31+099.207,ZY点桩号为K31+874.152。
7.2、竖曲线及纵坡
左右幅纵面位于坡度为-0.5%的下坡路基段上。
7.3、桥跨布置
左幅桥孔跨布置为2×40+ (118+220+160+58)+3×(4×40)m;右幅桥孔跨布置为2×40+ (118+220+160+58)+3×(4×40)m。
其中主桥118+220+160+58m采用变截面预应力混凝土连续刚构箱梁,两岸引桥采用预应力混凝土T梁,先简支后结构连续。
左幅桥分为五联,主桥一联,江口岸引桥一联,瓮安岸引桥三联。
右幅桥分为五联,主桥一联,江口岸引桥一联,瓮安岸引桥三联。
8、设计要点
8.1、主桥上部结构
主桥上部构造为118+220+160+58m四跨预应力混凝土连续刚构箱梁,共划分三个区段,如图所示。
A、B区段箱梁根部梁高为14.0m、C区段箱梁根部梁高为8.0m,三个区段跨中梁高均为4.0m,顶板厚28cm,A、B区段底板厚从跨中至根部由32cm 变化为160cm、C区段底板厚从跨中至根部由32cm 变化为75cm,A 、B区段腹板从跨中至根部分三段采用45cm、65cm、80cm三种厚度、C区段腹板从跨中至根部分两段采用45cm、70cm两种厚度,A 、B区段箱梁高度和底板厚度按1.8次抛物线变化,C区段箱梁高度和底板厚度按2.0次抛物线变化。
箱梁顶板横向宽10.625m,箱底宽6.5m,翼缘悬臂长2.0625m。
A 、B区段箱梁0号节段长18m、C区段箱梁0号节段长10m,A 、B区段每个悬浇“T”纵向对称划分为28个节段,C区段悬浇“T”纵向对称划分为12个节段,A 、B区段梁段数及梁段长从根部至跨中分别为7×3.0m、10×3.5m、11×4.0m,节段悬浇总长100m,C区段梁段数及梁段长从根部至跨中分别为8×3.5m、4×4.0m,节段悬浇总长44m。
悬浇节段最大控制重量2750KN,挂蓝设计自重1150KN。
边、中跨合拢段长均为2m,边跨现浇段长7.0m。
箱梁根部设四道厚0.7m 的横隔板,中跨跨中设一道厚0.3m的横隔板,边跨梁端设一道厚1.8m的横隔板。
主桥上部结构按全预应力混凝土设计,采用三向预应力,纵、横向及部分竖向预应力采用国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224-2003)高强度低松弛钢绞线,其标准强度fpk=1860Mpa,Ep=1.95×105 Mpa,松弛率小于0.035,设计锚下张拉控制应力1395Mpa。
箱梁纵向钢束每股直径15.2mm,大吨位群锚体系;顶板横向钢束每股直径15.2mm,扁锚体系;竖向预应力在箱梁高度大于6.8m时采用钢绞线,在箱梁高度小于6.8m时采用精轧螺纹钢筋。
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。
8.2、主桥下部构造
左右幅桥3号、4号、5号桥墩为主桥桥墩。
左右幅3、4号主墩采用双肢等截面空心薄壁墩形式。
主墩肢间净距8m,3号墩单肢截面尺寸8.5×4.0m,4号墩单肢截面尺寸9.8×4.0m,3、4号主墩顺桥向壁厚0.7m,横桥向壁厚0.9m;左右幅5号主墩采用单肢等截面实心墩,截面尺寸6.5×3.2m。
3号主墩承台厚5m,基础采用16根桩径2.8m的钻孔灌注桩。
4号主墩承台厚5m,基础采用20根桩径2.8m的钻孔灌注桩。
5号主墩承台厚4m,单个承台下基础
采用4根桩径2.5m的钻孔灌注桩,5号主墩承台下共设8根桩。
左右幅2号、6号桥墩为主、引桥间过渡墩,其墩身采用等截面矩形实心墩,截面尺寸6.5×2.8m,承台厚3m,基础为双排4根直径1.8m的钻孔灌注桩。
过渡墩处均设RBDX-560型伸缩缝。
8.3、引桥
引桥上部构造为40m后张预应力混凝土T梁,先简支后结构连续。
预制梁高2.5m,半幅桥每孔布置5片T梁,梁距2.2m,梁间横向采用50cm宽湿接头连接。
引桥上部构造采用贵州省江口至都格高速公路江口至瓮安段《桥梁设计通用图》。
引桥桥墩根据墩高不同分别采用不同类型的圆形双柱式墩,圆形双柱式墩柱径分别为1.8m、2.0m,桩径2.0m、2.2m,基础为单排钻孔灌注桩。
桥台采用重力式U型台配桩基础的形式。
左右幅0、18号桥台处设RBKF-80型伸缩缝,左右幅10、14号引桥过渡墩处设RBKF-160型伸缩缝。
8.4、其他
鉴于目前国内在建刚构桥中跨合龙时,多次出现跨中底板混凝土崩裂的现象,本次设计对底板内布置有合龙钢束的梁段,底板内增设纵向闭合箍筋,以加强底板上下层横向钢筋共同受力,达到防止底板分层崩裂的目的。
本桥平面位于缓和曲线、直线及圆曲线内。
主桥箱梁按设计线处划分节段,通过调整箱梁节段内、外弧长来满足平面线形的要求。
引桥预制梁长按《桥涵通用图》的标准及《T梁平面布置图》的梁长制作,通过调整现浇连续段来满足平面线形的要求。
9、结构分析
9.1、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,在墩旁搭设托架及施工临时固结装置(5号释放主墩),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,每个悬浇节段的施工包括挂蓝就位、梁段浇筑、张拉预应力并灌浆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,并据此进行截面的配束设计。
9.1.1、计算参数
永久作用:包括混凝土结构自重、混凝土收缩及徐变作用、预加力等。
结构自重按实际断面尺寸计算,混凝土容重箱梁按27.3KN/m3取值,其余结构按26.0KN/m3取值。
桥面现浇层混凝土按25KN/m3、沥青混凝土铺装按24KN/m3取值,两侧防撞护栏合计按16KN/m计算。
可变作用:包括汽车荷载、温度作用和风荷载等。
汽车荷载采用公路—Ⅰ级,按两车道计算,计入横向偏载、冲击、车道折减等影响。
温度作用计算时混凝土线性膨胀系数取1E-5,合龙温度采用15℃±5℃,分3组温度作用模式:
第1组温度作用:结构整体升温22℃效应。
第2组温度作用:结构整体降温-23℃效应。
第3组温度作用:结构梯度温度效应,按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第4.3.10条规定的梯度温度计算。
混凝土结构10cm沥青混凝土铺装日照正温差T1采用14℃,T2采用5.5℃,日照反温差T1采用-7℃,T2采用-2.75℃。
风荷载:根据规范桥址处设计基本风速为25.2m/s,施工阶段和运营阶段风荷载作用效应按《公路桥涵设计通用规范》计算。
基础差异沉降过渡墩按1.0cm计算,其余墩按2.0cm计算。
9.1.2、计算结果
综合考虑短暂状况与持久状况时的各种工况,包括自重、施工荷载、预应力、预应力二次力、收缩徐变次内力、非线性温差、活载、基础变位等作用,对箱梁施工、使用阶段各截面的内力、应力、位移,进行了计算分析,并按规范进行验算。
主要结论如下:
(1)持久状况承载能力极限状态强度满足规范要求。
(2)短暂状况混凝土正截面压应力满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004第7.2.8条规定。
(3)使用阶段混凝土正截面压应力及使用阶段受拉区预应力钢筋的最大拉应力,满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004第7.1.5条规定。
(4)在正常使用极限状态作用短期效应组合时,混凝土正截面抗裂满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004第6.3.1条规定。
(5)正常使用阶段短期效应组合时主梁截面的主拉应力最大值满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第6.3.1条关于斜截面抗裂的要求。
9.2、高墩稳定分析
本桥最高主墩为140m,高墩稳定分析包括高墩整体屈曲稳定性和薄壁局部屈曲稳定性及高墩低频风振对施工、运营阶段安全性影响等。
计算结果表明:本结构具有较高的安全度。
10、结构耐久性设计
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D60—2004)规定:本桥所处环境条件属于I类环境类别,按I类环境设计,结构的设计基准期为100年。
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D60—2004)和《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07—2006)中各环境等级对混凝土的要求,并结合本项目实际情况,结构耐久性设计方案及措施如下:
1)全桥混凝土标号不低于C25。
2)提高混凝土密实度,不允许出现有害裂缝,保证施工质量,从而能够抵抗水分和侵蚀性介质的渗入。
3)基于耐久性所需的混凝土的水灰比、水泥用量、强度等级、氯离子含量和碱含量必须满足I类环境条件的基本要求。
4)预应力钢筋及普通钢筋混凝土构件保护层厚度,严格按交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)9.1.1条执行,严格按规范控制普通钢筋和预应力直线钢筋最小保护层厚度,提高钢筋抗锈蚀能力。
5)预应力筋的锚固端采取可靠的防锈措施,封锚混凝土应具有良好的抗裂性。
11、施工要点及注意事项
施工前应熟悉整个设计文件,对各部尺寸、设计标高、桩位坐标、梁长等进行计算核对。
如有疑问,应尽快与设计部门联系解决。
有关施工及质量检验标准应严格按照《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2011)有关规定办理。
11.1、下部结构施工
11.1.1、施工正式开工前,施工单位应对本桥墩、台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。