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设计说明

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2017/08/24 09:30
【摘要】:
1.概述  本设计为新疆铁门关市新十八渠防洪灌溉景观水系改造工程一期工程---6号人行桥施工图设计。进行施工图设计前,在与甲方充分交流与讨论的前提下,本院对同批桥梁做了多个桥型方案的比选,本次设计本着以安全为核心,综合考虑景观与功能要求,保证“一桥一景”,与新十八团渠的自然环境相协调并增添一区域特色古典景的原则进行构思,采用拱桥的形式进行设计,考虑净空不小于2.5m通旅游小船的要求,采用净跨9m+
  1.概述
  本设计为新疆铁门关市新十八渠防洪灌溉景观水系改造工程一期工程---6号人行桥施工图设计。进行施工图设计前,在与甲方充分交流与讨论的前提下,本院对同批桥梁做了多个桥型方案的比选,本次设计本着以安全为核心,综合考虑景观与功能要求,保证“一桥一景”,与新十八团渠的自然环境相协调并增添一区域特色古典景的原则进行构思,采用拱桥的形式进行设计,考虑净空不小于2.5m通旅游小船的要求,采用净跨9m+16m+9m三跨实腹式半圆弧拱桥,该桥型厚实稳重,技术成熟,与周边环境浑然一体。
 
  2.设计依据
  1)新疆生产建设兵团第二师农村公路项目执行办公室的设计委托书。
  2)与新疆生产建设兵团第二师农村公路项目执行办公室签订的相关设计合同。
  3)《新疆铁门关市五座景观人行桥——6号人行桥工程地质勘察报告》(农二师设计院有限公司2014.09)
 
  3.主要技术标准及设计采用规范
  3.1设计规范
  1)《工程建设标准强制条文》(城市建设部分)
  2)《城市桥梁设计规范》(CJJ 11-2011)
  3)《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ 166-2011)
  4)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
  5)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)
  6)《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)
  7)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)
  8)《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004)
  9)《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2006)
  10)《公路交通安全设施设计细则》(JTG D81-2006)
  11)《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008)
  12)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)
  13)《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(CCES 01-2004)
  14)《市政公用工程设计文件编制深度规定》(2013版)
  15)《城市人行天桥与人行地道技术规范》(CJJ 69-95)
  3.2技术标准
  1)桥梁位于景观河道上。
  2)荷载等级:人群荷载4 KN/m2。
  4)桥梁宽度: 0.5m(栏杆)+1.7m (梯道)+ 0.6m(装饰地坪)+1.7 m (梯道)+ 0.5m(栏杆)=5.0m。
  5)桥面纵坡: 33%。
  6)桥梁设计基准期:100年;桥梁使用年限:50年。
  7)设计安全等级:一级。
  8)高程体系:1985国家高程系统。
  9)坐标体系:库尔勒当地坐标系统。
  10)设计水位:917.63m。
  11)地震烈度:根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),桥位区域地震动峰值加速度为 0.15g,对应的地震基本烈度为7度。
  12)抗震设防分类:丁类;抗震设计方法分类:B类。
  13)环境类别:上部结构为Ⅰ类;下部结构为Ⅳ类。
 
  4.建设条件综述
  4.1气候条件
  本区气候具有典型的大陆性干旱气候的特点。年平均气温11.4℃,最高(7月)平均气温25~26℃,极端高温达43℃,最冷月(1月)平均气温-8.5~-10℃,极端低温为-32.7℃,年平均降雨量40~50mm,多集中在6~9月,最大蒸发量为1200~1450mm,全年盛行东北风,风力一般为3~5级,7、8级大风天数全年达32天,多出现在5月份前后,年平均风速3.0m/s,最大瞬间风速可达40m/s,本区最大冻深为1.0m,标准冻结深度为0.63m。
  4.2桥位区工程地质条件及水文地质条件
  (一) 区域地质及构造稳定性
  铁门关市位于塔里木地台和天山地槽两大构造之间,区内新构造运动明显,老构造也相当发育,近期地质构造运动以升降为主,山区山体持续上升,山前平原进一步坳陷。在山前平原区堆积了巨厚的第四纪堆积物,厚度可达数百米,拟建场地及附近500m无构造断裂存在,地壳基本稳定。总之,工程区无断裂带展布,属比较稳定的区域。
  (二)场地位置及地形、地貌
  拟建6号人行桥位于铁门关市光明街与新十八团渠交界处附近,地形基本平坦。拟建场地地貌单元属霍拉山山前冲洪积倾斜平原细土带。
  (三)地下水
  本场地地下水位埋深在自然地面以下3.20~3.52m,即标高914.75m (于2014年9月11日实测),属潜水,地下水的补给来源主要为补给来源为十八团渠及霍拉山基岩裂隙水入渗补给,含水岩组为砂土,渗透系数为3~6m/d,径流、排泄条件一般。据当地水文观测资料记载,正常年份水位年变幅在0.50~1.0m之间。
  本场地地下水对本工程建设有影响。
  4.3工程地质条件
  经现场勘察及室内土工试验综合分析,拟建场地地层岩性在勘探深度范围内除表层为素填土外,其下主要由第四纪全新世冲洪积(Q4al+pl)形成的细砂、粉砂和第四纪晚更新世冲洪积(Q3al+pl)形成的粉土、粉砂组成,根据土层物理力学性质从上至下分为四层,现描述如下:
  第①层素填土(Q4ml):杂色,主要成分以细砂为主,含少量植物根系,力学强度低且不均。层厚1.7~2.0m,层底深度1.7~2.0m,层底高程915.95~916.44m。
  第②层细砂(Q4al+pl):青灰色,稍湿~饱和,稍密~中密,矿物成份以石英、长石为主,含少量云母及小砾石,局部夹粉土及中粗砂薄层。层厚3.4~4.2m,层顶深度1.7~2.0m,层底深度5.4~6.1m,层顶高程915.95~916.44m,层底高程912.17~912.55m。
  第③层粉砂(Q4al+pl):青灰色,饱和,中密~密实,矿物成份以石英、长石为主,含有少量云母,层中夹有多层粉土薄层。层厚19.2~21.0m,层顶深度5.4~6.1m,层底深度25.0~27.0m,层顶高程912.17~912.55m,层底高程891.27~893.14m。
  第④层粉土(Q3al+pl):灰褐色,饱和,密实,摇振反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低。层中夹有多层粉细砂薄层。本层未揭穿,最大勘厚10m,层顶深度26.5~27.0m,层顶高程891.27~891.45m。
  4.4岩土分析评价
  (一)场地稳定性、适宜性评价
  依据区域地质资料,该区属于构造稳定地区,无滑坡、泥石流、天然洞穴等不良地质作用存在,经钻孔揭露,该场地地层在勘探深度范围内由第四纪全新世和第四纪晚更新世冲洪积物组成,岩性构成水平向单一,成层稳定,物理力学性质均匀,无软弱土层分布,场地内及附近无构造断裂存在,地壳稳定,适宜工程建设。
  (二)地基土评价
  桥位处地层为第四纪全新世和第四纪晚更新世冲洪积物,各土层成层稳定,物理力学性质较为均匀,无软弱土层分布,均可作为桥墩天然地基使用。
  现依据原位测试成果结合本区建筑经验确定桥位各土层岩土工程参数建议值详见表4-1。
  各土层岩土工程参数一览表     表4-1

土层层序

土   类

承载力基本容许值[fa0](kPa)

压缩(变形)模量 (MPa)

粘聚力C
(kPa)

内摩擦角φ(度)

基床反力系数
K(104KN/m3)

第①层

素填土

须完全挖除,不予评价

第②层

细砂

140

13*

0

30*

2.5

第③层

粉砂

170

16*

0

32*

3.0

第④层

粉土

275

26*

10

28*

4.0

 

  用于Ⅶ度设防抗震设计的土的动力参数,根据拟建人行桥场地附近(4号交通桥—廉政东路)波速测试资料,通过现场波速测试,其动力参数成果见表4-2。
  波速测试动力参数成果         表4-2
 

土  层

平均厚度(m)

动泊松比μd

波速平均值

土的动力参数平均值

 

 

 

Vs(m/s)

Vp(m/s)

Ed(MPa)

Gd(MPa)

第①层素填土

1.50

0.30

148.7

256.2

113.0

45.3

第②层细砂

3.90

0.29

174.2

300.2

155.5

62.4

第③层粉砂

按14.60计算

0.28

219.3

377.8

247.6

99.4

注:表中:Vs:剪切波速;Vp:压缩波速;Ed:土的动弹性模量;Gd:土的动剪切模量。

 

  (三)盐渍土评价
  根据土壤盐份分析资料,该场地土0.0~4.2m,总盐含量为0.35~0.69%,大于盐渍土界限值0.3%,按含盐化学成分分类为亚硫酸盐渍土,按含盐量分类为弱~中盐渍土。
  Na2SO4含量均小于1%,依据规范,不具有盐胀性;根据本地区建筑经验不具有溶陷性。
  (四)场地水、土腐蚀性评价
  本区属干旱区,环境类型为Ⅰ类,具有干湿交替作用。
  (五)地下水腐蚀性评价
  综合判定地下水对混凝土结构具有强腐蚀,对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀。
  (六)场地土腐蚀性评价
  综合判定场地土对混凝土结构具有强腐蚀,对混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀。
  (七)场地土膨胀评价
  场地土在冻深范围内土层以素填土(主要成分为细砂)为主,按细砂评价其冻胀性,冻深范围内场地土含水量ω平均值12.5%,12<ω≤18%,冻结期间地下水位距冻结面的最小距离>1.0m,依据《公路桥涵地基与基础设计规范》中规定,判定本场地浅层土为弱冻胀土,冻胀等级为Ⅱ级。
  建议桥梁基础四周采用非冻胀性土进行夯实回填或采取其他有效的抗冻胀措施。
  4.5场地和地基的地震效应
  根据《中国地震动参数区划图》,本场地地震动参数按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)附录A调整后确定:工程区地抗震设防烈度为7度。设计基本地震加速度值为0.15g,设计分组第二组。
  经初判,拟建场地第②层饱和细砂及第③层饱和粉砂有液化可能性;利用规范公式Ncr=Noβ[ln(0.6ds+1.5)-0.1dw](3/ρc)1/2对饱和砂土液化进行复判,公式中各符号意义同规范,取ρc=3。经计算第②层饱和细砂及第③层饱和粉砂实测标准贯入击数N均大于临界值Ncr,依据规范判定第②层饱和细砂及第③层饱和粉砂均为不液化土,因此可不考虑本场地饱和砂土的地震液化问题。
  根据拟建桥梁场地波速测试资料,该场地20m深度范围内等效剪切波速值为198.6~200.1m/s,覆盖层厚度大于50m,判定场地类别为Ⅲ类,设计特征周期值Tg为0.55s,本场地属可进行建设的一般场地。根据拟建人行桥场地附近(4号交通桥—廉政东路)波速测试资料,该场地20m深度范围内等效剪切波速值为197.5~199.3m/s,覆盖层厚度大于50m,判定场地类别为Ⅲ类,设计特征周期值Tg为0.55s,本场地属可进行建设的一般场地。
  4.6地基基础方案及基坑工程分析与评价
  (一)地基基础方案分析与评价
  从上述分析评价中可以看出,根据拟建物的规模、功能特点,结合场地土埋藏条件及力学强度,本着安全性、经济性及施工条件多方面考虑,本工程拟建桥如采用桩基础方案,建议采用泥浆护壁钻孔灌注桩,桩入土深度在自然地面下17.0m。桩的极限摩阻力标准值qsk和极限端阻力标准值按下表4-3采用。
 

土层层序

土类

层厚(m)

层底埋深(m)

极限摩阻力标准值qsk(kPa)

极限端阻力标准值qpk(kPa)

第②层

细砂

3.9

5.77

45

 

第③层

粉砂

20.4

26.17

65

1000

第④层

粉土

3.25

30.0

70

1150

 

  (二)基坑工程
  拟建物场地附近无其它建筑,地形平坦、开阔,有足够的空间可放坡开挖;拟建场地土以细砂为主,基坑边坡稳定性较差,建议按1:1.75的坡度开挖;如果基坑开挖较深,必要时在基槽开挖过程中应采取锚杆支护或其他有效支护措施。
  (三)基坑降水
  拟建场地位于新十八团渠中,且场地地下水埋深较浅,建议在不影响新十八团渠灌溉的情况下先将渠水封堵或改道,然后采取可靠的降水措施。建议采用井点或管井降水,基础施工中使水位始终保持在开挖深度(建基面)以下不小于0.5m。细砂渗透系数k建议按6.5×10-3cm/s考虑,粉砂渗透系数k建议按2.5×10-4cm/s考虑。
  (四)抗冲刷设计
  考虑到未来新十八团渠的流量可能发生变化,建议须对拟建人行桥上游采取防冲刷措施。
  4.7结论与建议
  1、拟建场地地貌单元属霍拉山山前冲洪积倾斜平原细土带,勘探深度范围内地层主要由第四纪全新世冲洪积形成的细砂、粉砂和和第四纪晚更新世冲洪积形成的粉土、粉砂组成,工程地质条件属中等复杂场地。
  2、拟建场地属构造稳定地区,无不良地质作用,适宜本工程的建设。
  3、地基基础方案详见<5.1 地基基础方案分析与评价>。
  4、拟建场地表层土力学性质一般,岸坡稳定性一般,建议采取防冲刷措施。
  5、综合判定地下水对混凝土结构具有强腐蚀,对混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀;场地土对混凝土结构具有强腐蚀,对混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀,应对建筑物土埋部分进行防护。
  6、该场地标准冻结深度为0.63m,桥址地基土为弱冻胀性土,冻胀等级为Ⅱ级。
  7、工程区抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g,设计分组第二组。拟建场地土层为非液化土,可不考虑拟建场地土的地震液化问题。判定拟建场地类别为Ⅲ类,设计特征周期值为0.55s,属可进行建设的一般场地。
  8、拟建场地土的土、石工程分级,25m以上土石等级为Ⅰ级,土石类别为松土;25m以下土石等级为Ⅱ级,土石类别为普通土;
  9、本次勘察不含地道等人工地下隐蔽物的勘测内容,建设单位应通过调查或委托专项勘察,确认场地是否存在地道等人工地下隐蔽物,并及时告知勘察设计人员及其相关人员。
  10、基槽开挖至距设计标高20cm时必须及时通知地质、设计及有关部门人员会同验审合格后,方可继续施工。
  5.桥梁总体布置及桥梁结构
  5.1桥梁总体布置
  6号人行桥梁与规划景观水系交角为90°,规划渠道宽30m,河道设计洪水位为917.63m。(桩号为假设)桥梁起点桩号K0+077.000,终点桩号K0+123.000,中心桩号K0+100.000,拱桥全长46m,桥面全宽5.0m,为净跨9m+16m+9m三跨实腹式半圆弧拱桥,桥梁结构为圆弧线钢筋混凝土板拱。
  5.2桥梁横断面布置
  桥面横向布置为:0.5m(栏杆)+1.7m (梯道)+ 0.6m(装饰地坪)+1.7 m (梯道)+ 0.5m(栏杆)=5.0m。
  5.3桥梁上部结构
  上部结构三跨9m+16m+9m实腹式半圆弧钢筋混凝土板拱,净矢跨均比f0/L0=1/2,1#、3#主拱圈厚度为40cm,2#主拱圈厚度为50cm。桥台两侧设置伸缩缝。
  5.4桥梁下部结构
  拱桥桥台采用桩接承台,由承台及基础组成;基础为钻孔灌注桩基础,桩基采用摩擦桩,桥台桩基直径1.2m。
  钻孔至设计标高后应请地勘人员验槽。若设计地质情况与钻探实际不符,请及时通知设计方。
  6.主要材料
  6.1混凝土
  C40混凝土:主拱圈、腹拱圈
  C35混凝土:栏杆基座
  C35抗硫酸盐混凝土:承台
  C35水下抗硫酸盐混凝土:桩基
  C30混凝土:桥台侧墙、拱上侧墙
  C25混凝土:桥面现浇层
  C25片石砼:拱脚护拱
  C20混凝土:承台垫层
  6.2普通钢筋
  普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋,抗拉设计强度分别为250、330Mpa,其中除图中特别要求外钢筋直径≥12mm一般采用HRB400钢筋,直径<12mm一般采用HPB300钢筋,其技术性能应分别符合中华人民共和国国家标准《钢筋混凝土热轧光圆钢筋》(GB 1499.1-2008)、《钢筋混凝土热轧带肋钢筋》(GB 1499.2-2007)的规定。
  6.3钢材
  除特殊规定外,其余均采用Q235B钢,其技术性能必须符合国家标准《碳素结构钢》(GB/T 700-2006)的规定。
  7.附属工程
  7.1桥面铺装
  15cm等厚C25混凝土+2cm水泥砂浆+3cm人行道面砖。
  7.2桥面排水
  由于库尔勒当地降雨量很少,且桥面纵坡大,桥面不单独做排水系统,依靠桥梁纵坡排水。
  7.3栏杆
  桥面宽5.0m,基座采用C35现浇混凝土,面层为2cm厚人行道面砖。人行道栏杆采用大理石栏杆。
  7.4拱桥其他
  拱桥伸缩缝: 2cm厚沥青麻絮。
  FYT-1防水防腐层:拱背防水层采用FYT-1聚合物沥青防水涂料。
  拱上及台后填料:砂砾。
  8.施工要点
  1)采用支架施工时,应严格保证施工质量,支架应搭设牢固,并进行预压以消除非弹性变形,且必须对称施工,确保施工时的稳定与安全。
  2)浇筑主拱圈时应注意预埋件的预埋。
  3)主拱圈应低温合拢。主拱圈现浇完毕,待强度达到设计强度的85%后,拱圈上才能进行侧墙的浇筑。拱上填料采用天然级配砂砾,容重为16.5KN/m?,砂砾要求最大粒径53mm,极限最大粒径不超过压实层厚的2/3,由长臂挖机运到拱顶,由人工摊平,采用蛙式打夯机振动夯实,填料应对称、均衡、少量、多次的原则进行,分层压实,每层厚度宜为20cm。
  4)各部位需预留预放构件(钢筋)必须按时准确的放置和预留。
  5)注意在桥梁栏杆在伸缩缝处要相应的断开,以免参与桥梁结构的受力。
  6)电路应根据当地具体情况及接线道路的情况进行综合考虑。
  7)花岗岩或其他材料贴面应确保粘贴牢固,主拱圈及腹拱圈贴面厚度宜适当比侧墙贴面厚,并采用不同的颜色,以突出主拱圈及腹拱圈线形。
  8)桥梁施工测量、施工工艺和施工质量要求必须严格按照施工规范规定和本设计要求进行。
  9)基础施工时若遇地质情况有变化,请及时通知设计方修改设计。
  未尽事宜应严格按照各设计图及《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(JTJ2-2008)执行。
  9.其它强调
  1)为避免环境对结构的侵蚀而影响桥梁的寿命,施工时对混凝土的质量、保护层的厚度、等要高度重视。尤其是下部构造,混凝土的密实度应高,水灰比不宜大,水泥用量应适当提高。
  2)施工方要先做好施工组织设计,也可在经过充分论证的情况下,编制合理的施工工序,但必须经过设计方同意。
  3)本桥施工要求技术含量高,故要求具有丰富经验的施工队伍进行施工,同时,应对本桥进行施工监控,严格控制质量。若有必要,甲方可进行健康检测。成桥后,进行静动载试验。
  4)其他未尽事宜应按《施工规范》执行。
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