桥梁工程设计说明.docx

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桥梁工程设计说明

XXX桥梁工程设计说明

1概述

1.1设计依据

（1）XXXX建设工程设计合同；

（2）XXXXXX批文；

（3）建设方提供的1/500地形图及相关规划资料；

（4）《XXXXXXX大桥工程地质勘察报告》（XX东南地质工程勘察设计院）；

（5）业主提供的XX河、XX溪水文资料（XXXXXX研究院2018.5.6）。

1.2初设批复意见执行情况

TL县城乡建设委员会对初步设计进行了批复，涉及桥梁工程的批复意见及设计对批复意见的执行情况如下（参见TL县城乡建设委员会《关于TL县A、B连接道龙腾大道延伸段道路工程初步设计的批复》（铜建委发【2012】93号））：

意见：

同意桥梁结构采用推荐方案，即跨径为4×45.0m的现浇预应力混凝土连续箱梁。

执行情况：

按初步设计批复执行。

1.3工程规模及主要工程内容

TL县工业园区AB区连接道位于TL县县城东北方向，AB区连接道起于XX县城东部边界地带，与现状铜合路相接，终点止于蒲吕镇园区内，与现状龙山大道相接，道路整体呈东西走向，与现状渝遂高速并行而走，距离最近点约为580m，建成后将作为TL县东部片区主要的交通干道以及管网走廊。

TLA、B连接道项目道路等级为城市主干道II级，设计车速50km/h，设计荷载为城—A级。

共包含两座桥梁：

XX桥和YY桥，本册为XX桥施工图。

A、B连接道道路K5+300～K5+420段跨越XX现状河道，现状河道宽约55m。

XX桥由TL至蒲吕方向，分为左右两幅桥，右幅桥起讫桩号为K5+259.000～K5+451.000，全桥长192.00m。

左幅桥起讫桩号为K5+244.000～K5+436.000，左右幅桥均采用4×45m预应力砼连续箱梁桥，全桥长192.00m，全宽40.00m。

主要工程内容为桥梁主体结构及附属设施。

具体设计内容：

桥梁上部、桥墩、桥台，全桥的伸缩缝、支座、桥面铺装、桥面排水、栏杆等。

2地质、水文、航运等资料

2.1建设场地地形地质条件（摘自《TL工业园区ＡＢ区连接道路XX溪大桥工程地质勘察报告》（X川东南地质工程勘察设计院））

2.1.1地形地貌

拟建桥位区位于X市TL县PL镇北东约1km，北西侧距乡村公路在100m内，交通较方便。

拟建桥位区为浅丘斜坡地貌，西岸地面标高1425.28m（ZK45）～1434.75m（ZK11），相对高差9.47m；东岸地面标高1425.28m（ZK45）～1434.75m（ZK11），相对高差9.47m。

2.1.2气象水文

拟建桥位区属亚热带湿润季风气候区，具有冬暖春早、夏热秋凉，气候温和、雨量充沛，空气湿度大、云雾多，常年平均气温18.6℃，极端最高气温达42.9℃（2006年8月15日），极端最低气温-3.1℃（1992年1月16日），多年年平均降雨量1185.6mm，其中大暴雨多集中在7～8月，年最大降雨量1532.3（1998年），多年最大月降雨量358.9mm（6月），日最大降雨量266.6mm（2007年7月17日），历年平均风速0.9m/s，最大风速14m/s。

拟建大桥跨越的XX溪属于长江流域嘉陵江水系，是涪江的最后一条支流总长143.58km，其中TL县境内88.3km，XX溪在下游建有水电站，常年蓄水位为250.00m，据调查，XX溪历史最大洪水位261.00m出现在1981年。

桥位区南西侧有一鱼塘，水面标高259.30m。

2.1.3地层岩性

桥位区地层为第四系全新统（Q4）和侏罗系中统沙溪庙组（J2s），现将桥位区地层分述如下：

第四系全新统（Q4）：

桥位区为人工淤泥质土及粉质粘土。

淤泥（Q4al+pl）：

分布于XX溪中及南西侧的鱼塘中，浅灰黑色，软塑～流塑状，湿，含砂质较重，摇震反应明显，无包含物，有嗅味。

XX溪中厚度1.40m（ZY17）～3.60m（ZY23），层底标高244.79m（ZY21）～249.29m（ZY17）；鱼塘中厚度4.00m（ZY11）～6.20m（ZY7），层底标高251.110m（ZY7）～253.71m（ZY11）。

粉质粘土（Q4el+dl）：

浅黄色、褐色，可塑状，干强度、韧性中等，切面稍显光泽，不具摇震反应，为残坡积成因，分布于场东西两岸的斜坡地段，西岸厚度0.80m（ZY5）～4.90m（ZY12），层底标高252.44m（ZY12）～265.89m（ZY1）；东岸厚度0.50m（ZY24、ZY26）～1.30m（ZY33），层底标高260.07m（ZY27）～271.99m（ZY34）。

侏罗系中统沙溪庙组基岩（J2S）：

桥位区基岩由泥岩及砂岩组成。

泥岩：

为紫色、紫红色，泥质结构，厚层状构造。

由粘土矿物组成，局部含灰绿色钙质粉砂质斑团。

除强风化带外，岩芯较完整，无软弱夹层。

揭露单层厚度1.80m（ZY10、ZY11）～28.60m（ZY19）。

泥岩为桥位区主要岩石，桥位区均有分布。

砂岩：

黄灰、灰白色，细粒结构，厚层状构造。

主要矿物成分为石英、长石及少许云母碎片，钙质、泥质胶结，揭露单层厚度1.40m（ZY12）～15.40m（ZY3）。

砂岩为桥位区次要岩石。

2.1.4地质构造

勘察区位于蒲吕场向斜倾末端，无断层。

在桥位区东侧岩壁测得岩层产状325°∠5°，测得两组代表性裂隙，其产状特征分别为：

①裂隙130°∠73°，面微弯曲，宽1～2mm，延伸1～2.5m，间距2～3m，局部方解石或泥质充填，结合一般，为软弱结构面；②裂隙204°∠67°～85°，平直，裂面宽2mm左右，延伸1～2m，间距1～3m，局部泥质充填，结合一般，为软弱结构面。

2.1.5不良地质现象及地震

根据地质调查和钻探揭露，桥位区及附近无崩塌、泥石流、滑坡、危岩等地质灾害及地下洞室等对工程不利的埋藏物。

桥位区覆盖层为淤泥质土和粉质粘土，经剪切波测试统计（见表3），桥位区淤泥厚度0～6.2m，Vs平均值115m/s，为软弱土；场地粉质粘土厚度0～4.90m，Vs146～154m/s，平均150m/s，为软弱土；强风化、中风化岩石Vs＞500m/s，为稳定岩石。

按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），拟建桥位区地震基本烈度为6度，按7度构造设防，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值0.05g，设计特征周期值桥位区类别为Ⅱ类取0.35s。

按《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008），拟建大桥为重点设防类（乙类）。

按《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89），拟建大桥可采用简易设防。

2.1.6岩石力学性质

①岩石天然重度（试验成果统计详见表5）

中风化泥岩天然重度区间值25.15～25.33KN/m3，平均值25.24KN/m3

中风化砂岩天然重度区间值23.88～24.01KN/m3，平均值23.92KN/m3；

②岩石单轴抗压强度（试验成果统计详见表6）

中风化泥岩天然单轴抗压强度：

区间值4.9～10.1MPa，平均值6.9MPa，标准值6.5MPa；

中风化泥岩饱和单轴抗压强度：

区间值3.0～6.5MPa，平均值4.3MPa，标准值4.0MPa；

中风化泥岩软化系数0.62。

中风化砂岩天然单轴抗压强度：

区间值16.3～22.3MPa，平均值19.3MPa，标准值18.3MPa；

中风化砂岩饱和单轴抗压强度：

区间值10.8～15.3MPa，平均值13.3MPa，标准值12.5MPa；

中风化砂岩软化系数0.69。

③岩石变形指标

中风化泥岩

荷载：

平均值2.47MPa，标准值2.20MPa。

弹性模量：

平均值1773.1MPa，标准值1674.1MPa。

泊松比：

平均值0.36，标准值0.37。

中风化砂岩

荷载：

平均值8.28MPa，标准值7.78MPa。

弹性模量：

平均值4332.5MPa，标准值4190.2MPa。

泊松比：

平均值0.22，标准值0.23。

④岩石抗拉强度

中风化泥岩抗拉强度：

区间值0.48～0.59MPa，

平均值0.54MPa，标准值0.50MPa；

中风化砂岩抗拉强度：

区间值1.17～1.27MPa，

平均值1.21MPa，标准值1.18MPa。

⑤岩石抗剪强度（详见表8）

中风化泥岩抗剪强度（最小二乘法）：

tgφ平均值0.71（φ=35°22′），标准值φ=32°（经验值）

C值平均值1.90MPa，标准值1.65MPa（经验值）；

中风化砂岩抗剪强度（最小二乘法）：

tgφ平均值0.91（φ=42°18′），标准值φ=38°（经验值）

C值平均值4.60MPa，标准值4.40MPa（经验值）

岩石单轴抗压强度试验成果统计表表5

中风化岩石天然重度试验成果统计表表5

野外编号

天然重度（KN／m3）

泥岩

ZK30-1~5

25.29

25.24

25.33

ZK32-1~5

25.20

25.15

25.23

统计组数

6

平均值

25.24

标准差

0.06

变异系数

0.002

砂岩

ZK3-1~5

23.88

23.92

23.84

ZK24-1~5

23.97

24.01

23.93

统计组数

6

平均值

23.92

标准差

0.06

变异系数

0.003

中风化泥岩单轴抗压强度试验成果统计表表6

岩石

试验项目

孔号

区间值

平均值（MPa）

软化系数

标准差δfr（MPa）

变异系数δ

修正系数

标准值（MPa）

泥岩

天然抗压

ZY9-1~6

4.9

6.9

0.62

1.27

0.18

0.942

6.5

ZY11-1~6

～

ZY13-1~6

10.1

ZY19-1~6

ZY20-1~6

ZY23-1~6

ZY24-6~11

ZY27-1~6

ZY30-6~11

ZY32-6~11

饱和抗压

ZY9-1~6

3

4.3

0.91

0.21

0.933

4

ZY11-1~6

～

ZY13-1~6

6.5

ZY19-1~6

ZY20-1~6

ZY23-1~6

ZY24-6~11

ZY27-1~6

ZY30-6~11

ZY32-6~11

砂岩

天然抗压

ZY3-1~6

16.3

19.3

0.69

1.94

0.1

0.947

18.3

ZY6-1~6

～

ZY15-1~6

22.3

ZY16-1~6

饱和抗压

ZY3-1~6

10.8

13.3

1.54

0.12

0.939

12.5

ZY6-1~6

～

ZY15-1~6

15.3

ZY16-1~6

2.1.7地基承载力

根据室内试验成果、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）并结合地区经验，确定岩土地基承载力基本容许值[fa0]：

1、淤泥[fa0]=50KPa；

2、粉质粘土[fa0]=160KPa；

3、强风化泥岩[fa0]=300KPa；

中风化泥岩[fa0]=500KPa；

4、强风化砂岩[fa0]=400KPa；

中风化砂岩[fa0]=1100KPa。

嵌岩桩单桩轴向受压承载力容许值[Ra]按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）5.3.4条进行计算。

泥岩天然抗压强度标准值取6.5MPa；桩的极限侧阻力标准值：

强风化泥岩取100KPa，强风化砂岩取150KPa。

2.1.8持力层及基础型式评价

桥位区淤泥及粉质粘土分布、厚薄不均，不能作为基础持力层；基岩强风化带厚度较小，岩体破碎，力学性能差，拟建大桥荷载较大，基岩强风化带亦不宜作基础持力层，中风化基岩是桥位区较为理想的基础持力层。

根据大桥设计方案，桥墩和桥台均采用桩基础，建议桥台采用挖孔桩基础；桥墩采用机械成孔桩基础，嵌岩桩嵌入持力层深度应按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）5.3.5条进行计算。

2.1.9结论及建议

1、桥位区地质构造简单，无不良地质作用，水文地质条件简单，抗震设防烈度为6度，桥位区和岩石地基稳定，适宜本拟建工程建设。

2、以中风化基岩作持力层，建议采用桥台采用挖孔桩基础；桥墩采用机械成孔桩基础。

3、岩土地基承载力

岩土地基承载力基本容许值[fa0]：

淤泥[fa0]=50KPa；

粉质粘土[fa0]=160KPa；

强风化泥岩[fa0]=300KPa；

中风化泥岩[fa0]=500KPa；

强风化砂岩[fa0]=400KPa；

中风化砂岩[fa0]=1100KPa。

中风化泥岩抗压强度标准值：

天然6.5MPa，饱和4.0MPa；

中风化砂岩抗压强度标准值：

天然18.3MPa，饱和12.5MPa。

桩的极限侧阻力标准值：

强风化泥岩取100KPa，强风化砂岩取150KPa。

4、人工挖孔桩土层段应由上至下逐层、逐段进行护壁，并作好通风排水，确保施工安全，清好桩底，确保施工质量。

桥位区南西侧鱼塘淤泥较厚，建议回填之前对塘内淤泥进行换填。

基坑开挖临时坡率值建议：

土层：

1∶1.25；基岩强风化带：

1∶0.5；基岩中风化：

1∶0.2。

基础施工应加强验槽和验桩工作，若发现不良地质问题，请及时通知我院赴现场会同有关单位共同处理。

2.2水文条件

地表水：

XX溪流域面积1720km2，多年平均径流总量4.8亿立方米。

拟建桥位区河底高程250m左右，因水电站蓄水，河水流速缓慢，施工期测定水深3～7m。

地下水：

主要为基岩裂隙水和松散介质中的孔隙水。

基岩裂隙水赋存于基岩裂隙中，主要受大气降水和XX溪水的补给,在勘察区未见地下水露头，并在勘察区深埋。

松散介质孔隙水主要赋存于冲洪积堆积层之淤泥质土中，埋深较浅。

在XX溪中采取水样所作的水质简分析（附件6），地表水对砼物具微腐蚀性。

桥位区为农业耕作区，无工业厂矿，桥位区粉质粘土对混凝土具微腐蚀性，据在XX溪中采取的淤泥所作腐蚀性分析（附件7），桥位区淤泥对混凝土具微腐蚀性。

在XX溪中取水样作水质简分析，结果表明河水PH平均值为6.85，游离CO2:

14.23mg/L，侵蚀性CO2:

4.10mg/L，总碱度139.88mg/L，总硬度318.74mg/L。

SO42-:

129.92mg/L，HCO3-:

170.54mg/L，按Ⅰ类环境，河水在A类条件下对混凝土结构有微腐蚀，Cl-在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀。

桥址区无含盐岩（矿）层分布，依据经验，环境土对混凝土具微腐蚀性。

2.3行洪论证

根据X市水利电力建筑勘测设计研究院2012.5.06发布的《TL县AB连接道淮远河大桥、XX溪大桥洪水水位计算》，提供了XX溪大桥桥址处不同频率洪水水位成果表，其数据显示桥位处百年一遇洪水位标高为261.63m，而桥面得设计标高为270m左右，远高于最高洪水位，所以桥梁建设不影响行洪。

2.4跨线情况

桥梁跨越的XX溪河不通航。

3设计技术标准

3.1采用的设计规范和设计标准

1国家标准

《道路工程制图标准》（GBJ50162－92）

《道路交通标志和标线》（GB5768－2009）

《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50183-2008）

2交通部规范

《工程建设标准强制性条文（公路工程部分）》（建标[2002]99号）

《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062－91）

《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60－2004）

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004）

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）

《公路工程抗震设计规范》（JTJ004－89）

《公路交通安全设施设计规范》（JTGD81—2006）

《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50－2011）

《公路工程质量检验评定标准第一册（土建工程）》（JTGF80/1—2004）

《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）

3建设部规范

《城市道路设计规范》（CJJ37－2012）

《城市桥梁设计规范》（CJJ11－2011）

《市政公用工程设计文件编制深度规定》（2004年3月）

《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）

3.2主要设计技术指标

1结构设计基准期：

100年

2桥梁所处道路等级：

城市主干道Ⅱ级

3设计荷载:

汽车：

城-A级

人群：

3.10KN/m2（按《城市桥梁设计规范》（CJJ11－2011）计算）

4地震设防标准：

抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，桥梁抗震构造措施等级为7度。

5设计车速：

50公里/小时

6桥梁横断面:

宽度构成：

5m（人行道）+30m（车行道）+5m（人行道）＝40m；

横坡：

车行道：

1.5%（与道路设计值一致），人行道：

2.0%（结构找坡）

4材料、设备及产品采用的技术指标或标准

4.1材料及产品

4.1.1混凝土：

预应力砼箱梁、支座垫石及支座调平块、封锚混凝土：

C50

主墩：

C40

桥台：

C25片石混凝土

机械钻孔桩、人行道板、防撞栏杆：

C30

混凝土桥面铺装：

C50防水混凝土

伸缩缝填筑混凝土为C50聚丙烯纤维细石混凝土，细石混凝土骨料粒径小于8mm，

聚丙烯纤维掺量为0.9kg/m3（体积掺量为0.2％），聚丙烯纤维性能满足下表要求：

形态

密度

kg/cm3

直径

μm

长度mm

抗拉强度MPa

弹性模量MPa

断裂伸长率%

网状

0.91

33～48

10～19

590～770

3500～4100

大于15

由于桥涵混凝土结构处于Ⅰ类环境，所以混凝土耐久性的基本要求应满足：

类别

最大水胶比

最小胶凝材料用量（kg/m3）

胶凝材料最大氯离子含量（%）

最大碱含量

（kg/m3）

普通混凝土构件

0.55

275

0.30

1.8

预应力混凝土构件

0.55

350

0.06

1.8

填方填筑材料设计参数表

填料部位

填料类别

设计要求

实验项目

设计干密度（kN/m3）

内摩擦角

粘聚力

压实度

级配要求

桥台路基回填

土石混合料填筑

20.5

35°

10kPa

0.93

最大粒径300mm，5mm以下含量不大于20%小于0.075mm含量不大于5%。

孔隙率≤20%。

干密度、压实度、<5mm含量及颗粒级配

4.1.2钢筋及普通钢材

1普通钢筋

HPB235钢筋、HRB335钢筋应符合GB13013－2008和GB1499－2007的规定。

凡需焊接的钢筋均应满足可焊要求，直径≥22mm的钢筋应采用机械螺纹连接，连接等级为Ⅰ级。

2预应力钢绞线

钢绞线采用PC高强度低松弛（Ⅱ级松弛）七股型钢绞线，应符合图纸要求及GB/T5224-2003预应力混凝土用钢绞线1×7相关要求，标准强度fpk=1860Mpa，弹性模量Ey=195000Mpa，公称直径15.2mm，公称面积139mm2，一端锚具变形及钢束回缩值小于等于：

6mm。

纵向预应力采用фs15.2-17规格的群锚体系。

横向预应力采用фs15.2-15规格的群锚体系。

3波纹管

箱梁预应力选用符合JT/T529-2004标准的塑料波纹管。

塑料波纹管道（μ≤0.17，Κ≤0.0015），真空压浆工艺。

4锚具

所使用的预应力锚具必须经过正式鉴定和重大桥梁工程的检验，并符合本设计文件的各项要求。

采用M型锚具及其配套系列产品，同时采用匹配的千斤顶。

锚具的性能指标应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370）的要求。

锚具采用符合国家标准GB/T14370-2000中的Ⅰ类要求的群锚体系，并能符合真空压浆工艺要求。

5其他钢材

钢板、检测管及焊条等，均应符合相应国标规定及满足设计、施工需要。

4.1.3支座及伸缩缝

支座采用GPZ（Ⅱ）型盆式橡胶活动支座（单向、双向及固定）。

必须采用符合JT/T327-2004等国家和交通部技术标准的产品。

4.1.4其它材料

1泄水管：

采用PVC成品泄水管，集中排水用PVC管和三通收水至地下排水系统，PVC管采用经防腐处理的钢筋做定位箍。

2防撞护栏：

行车道边人行道路缘上设SA级钢管防撞护栏。

3人行道：

人行道采用不锈钢管栏杆，具体形式由业主确定。

人行道板采用8cm厚预制钢筋混凝土板，人行道地面砖采用灰色方砖。

5桥梁结构设计

5.1桥梁结构总体布置

XX溪桥跨径布置为4×45.0m，为四跨预应力砼连续箱梁桥。

桥梁跨越XX溪，边孔桥台设置在两侧河岸上。

XX溪大桥由TL至蒲吕方向，分为左右两幅桥，主桥纵坡-1.2%，全桥长192.00m（含前后桥台）。

上部结构采用预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用桩柱式墩，重力式桥台。

桥梁为双幅桥面，无中央分隔带，在两幅桥间分缝处设置防撞设施。

横向布置为5米人行道+14.75米车行道+0.5米防撞护栏+14.75米车行道+5米人行道，桥梁全宽40米。

车行道横坡1.5%，人行道横坡2.0%。

5.2上部结构设计

XX溪桥桥跨采用4×45mC50预应力混凝土连续箱梁桥，为部分预应力混凝土A类构件。

箱梁采用单箱四室断面。

箱梁高2.4m，翼缘悬臂长度2.0m，箱梁顶板厚0.25m，底板厚0.22m，腹板厚0.6m，为增强支点处抗剪能力，支点附近分别渐变为0.9m。

箱梁采用C50混凝土，梁内设纵向预应力，采用M15-17锚固体系，钢绞线标准强度1860MPa，成孔材料为内径Φ100mm塑料波纹管。

支点中横梁处设横向预应力，采用M15-15锚固体系，钢绞线标准强度1860MPa，成孔材料为内径Φ100mm塑料波纹管。

箱梁采用支架现浇施工工艺。

5.3下部结构设计

5.3.1桥墩结构设计

墩身采用直径2.0m圆柱墩，桩基为2.5m圆桩。

桥墩采用C40混凝土，桩基采用C30混凝土。

5.3.2桥台结构设计

桥台为U型重力式桥台，台身采用C25片石混凝土，台帽采用C30钢筋混凝土。

贴背墙设50厘米厚片石滤水层，用φ10cmPVC管穿台身排出台内水。

台身内及台后超过破裂土体范围回填透水性砂石土，填料内摩擦角不小于35度。

前墙墙顶宽0.7米，任一截面宽度不小于该截面至墙顶高度的0.4倍；侧墙墙顶宽0.75米，任一截面宽度不小于该截面至墙顶高度的0.35倍。

5.4基础设计

桥墩基础采用嵌岩桩基础，桩底嵌入完整中风化层不小于3倍桩径。

桩基采用直径2.5米圆形桩，机械钻孔。

基底持力层为泥岩天然单轴抗压强度标准值不得低于5.5MPa。

A0桥台基础采用承台接群桩基础，桩基采用直径1.5米圆形桩，机械钻孔。

基底持力层为泥岩时天然单轴抗压强度标准值不得低于5.6MPa。

A4桥台基础采用扩大基础，基底应嵌入完整中风化层以下不小于0.8m，地基承载力应满足设计要求。

5.5桥面系及附属设施设计

桥面铺装：

桥面铺装15cm厚，由6cm厚C50防水钢筋砼找平层、5cm厚AC-16C沥青混凝土和4cm厚SMA-13改性沥青玛蹄脂碎石混凝土组成。

在箱梁顶板混凝土与沥青混凝土间涂刷水性沥青基防水涂料作为桥面防水层，用量为2.5kg/m2。

水性沥青基防水涂料的产品性能必须满足《路桥用水性沥青基防水涂料》（JT/T5