桥涵设计注意的问题.doc

. . . 桥 涵 设 计 注 意 问 题第一、桥台的设计一、肋板式桥台1、肋板式桥台用得最多,可以作桩基础或天然基础,采用时注意肋板高度、宽度横桥向和肋数等配合协调。一般盖梁长度不超过15米时都采用两肋。台高可用到515米围。2、肋板式桥台肋的尺寸一般采用60-100厘米宽,详见"中小跨径桥梁下部结构尺寸指导书"。既然桥台的肋板、承台都埋在土中,桥台的横向稳定没问题,肋板的尺寸采用小些,承受的土压力小,对桩的受力有利,配筋一定时,肋板的配筋率也高。3、当同一桥的两台高度相差不大时,如一米以,可调整承台标高,两台都按同一高度设计,因为桥台的肋板、承台都埋在土中没有影响。为了降低桥台高度,可以将承台底面标高上提,因为承台总是埋在锥坡中的。4、桩柱肋板式桥台都埋在土中,特别高的桥台埋在锥坡里很深,承台上填土很高很重,影响桩长。另外桥台高、肋板尺寸大,受水平土压力也大,肋板配筋多,总的讲不经济。可将承台标高上提减少台高,因为承台反正都是埋土中的。施工时可在地面先填土压实到所需的高度再钻孔,埋护筒不向下挖土,施工也方便。.5、肋板的配筋,原则是前、后和两侧面三者因受力不同,其钢筋直径,应从大至小,有所区别,可分为：肋板高度米34466配筋直径毫米后20前16侧12后22前20侧12后25前22侧12还可以结合桥梁的跨径考虑,如跨径较大时,可以提高一挡采用。前后面的钢筋间距一样,一般10-15厘米,但应核定一下配筋率,肋板是单向的偏压构件,后面单侧配筋率满足0.25%。计算配筋率按肋板同盖梁接触处的断面尺寸,横向分布钢筋直径均用12毫米的;侧面和横向分布钢筋间距都用15厘米。肋板尺寸较大不用箍筋,用钩筋作横向联系。6、承台一殷按构造配筋,承台可挖空,横桥向仅起联系作用,基本上不受力。配筋可分为上、下两层,上层用直径20顺桥向>和16毫米钢筋构成15*15方格,每根钢筋做成门形,并带直角弯钩。下层用直径22或25和16或20钢筋构成15*15方格,每根钢筋做成槽形,并带直角弯钩。两层钢筋网间用钩筋联接,承台周边横向配直径12毫米钢筋,间距1520厘米。7、在同一个桥台上的两耳墙应做成高度一样,高速和一级公路在耳墙上要设置防撞护栏,因此耳墙的主筋是水平筋,过去钢筋直径用12厘米的,现在改用16厘米的。宜将主筋布置在竖向分布筋里侧,确保主筋保护层厚度不小于4厘米。8、耳墙的长度要满足伸入锥坡顶以外0.75米,以防锥坡沉陷后露出耳墙的底。二、小桥轻台的设计轻型桥台常用于单跨或两跨小桥总桥长小于20米,河床冲刷较小,河底作铺砌的天然基础,适用桥台高度不宜大于8米。桥台太高要作特殊设计,易出现裂纹,且土压力大,对上部结构受力不利。轻型桥台作桩基础,造型不好,显得头重脚轻,但地基不好时也得用桩基础。小桥太高作轻台还是多挂一孔桥好,应作技术经济比较而后定,通常多挂一孔比较安全。1、配筋要满足规最低要求,偏心受压配筋率,单侧为0.25%。2、轻台墙的设计,墙身宽度在12米左右要设假缝混凝工断开,钢筋不断,在14米左右要设断缝,假缝和缝中都用沥青麻絮填塞;有用三油三毡覆盖在缝上防水,作在背面。轻台墙设缝一定要重视,外省有一条高速公路400多个通道,因为没有设缝台墙全裂了,我省也有不少裂的。3、轻台的墙厚,用0.60.8米,一般按构造要求配筋,因此墙不宜太厚,墙太厚配筋越多。4、轻台的高度,可以从支撑梁的中心至台帽顶面高度计算。设计轻台的高度不宜大于8米,墙过高填土压力太大,对上部结构受力不利。有的将台墙高作到了11米多,一个桥台配钢筋17.5吨,既不经济又不安全。5、轻台小桥的基础设计,应该足够重视,天然基础宜嵌于岩石或置于岩面,不要在基底和岩面之间垫砂层旱桥除外,以此来降低桥台高度,这样作似将基础悬于空中,有安全隐患,洪水一来易冲坏。基础落不到岩面,就应该向下移,但支撑梁不宜下移,否则会加大轻台高度。支撑梁用现浇或预制,可在台墙相应位置预埋钢筋焊接,或将基础襟边侧作高些,设置支撑梁,河底铺砌对支撑梁有一的保护作用。轻台墙的基础在支撑梁下,深一些也有好处,土压力能抵减墙身的部分弯矩,地基土还可对墙基础有一定的嵌固作用。轻台墙的配筋设计,已经电算出不同墙高、跨径和不同墙厚的配筋表,供大家参考使用。6、轻台支撑梁、台帽尺寸及配筋支撑梁尺寸： 宽x高,30x40cm,上下层各3根钢筋,侧面2根,共8根,直径16,箍筋8,间距20cm。台帽尺寸：厚50厘米,宽比轻台墙身宽20厘米；台帽仅顶面配一层钢筋,横桥向长钢筋直径为16,纵桥向短8,间距均为20厘米。7、轻台尺寸及配筋墙高m上部跨径m墙厚m配筋根数及直径主筋间距cm4-4.56、8、10、13、160.681612.556、8、10、13、160.681612.55.56、8、10、13、160.6562016.766、8、10、13、160.6562016.76.56、8、10、13、160.762016.776、8、10、13、160.7572014.37.56、8、10、13、160.872014.3轻台的横向分布钢筋用12间距15cm。墙身两侧钢筋用钩筋联接,间距45cm钩筋直径12。8、轻台围墙高度超过3m时,考虑稳定需要拉锚定板。详见涵洞设计注意几个问题中设锚定板的要求。三、桩柱式桥台桥台为单排桩柱,桩柱可采用相同直径或不同直径,在柱上作盖梁,适用于地面至桥面高度小于45米。一般桩柱采用不同直径较合理,桩柱在地面附近变截面。柱直径较桩小,可调整桩位施中的误差,柱直径小承受土压力小。柱式桥台以前多拉锚定板,但近几年台后都设计有搭板,因此桩柱可以采用相同配筋根数。四、重力式U台适用于桥台高度在8米以下,台前自然坡度较陡处锥坡放太远,且石料较丰富的地域,宜作天然基础。当地面纵、横坡很陡时,前墙或侧墙基础均可作台阶式的;近几年修建的U台有不少出现裂缝。原因有二：1、施工中台填土过份碾压,对墙体产生很大的挤压应力,一但释放出来,就使墙体发生破坏裂缝。因此施工台填土时应同加筋土桥台一样,近墙体一米,不能用重型压路机碾压,用轻型夯拍打,且这一米填土和夯拍都要迟后中间一层土。2、U台墙的材料,用浆砌片石或片石混凝土较好,纯混凝土易产生裂缝,因此要设防温度裂缝钢筋,用直径12或10厘米钢筋,作成15*15的方格网。五、组合式桥台用桩基配合台后摩擦板组成,多用作拱桥桥台,近些年修建拱桥较少,这种桥台也少用。六、加筋土桥台适用于地基承载较差、桥台高度大、不宜修建轻型桥台和U台时,同U台和轻台一样能避免锥坡占用桥孔断面。但近年来因拉带涨价太快,加筋土桥台已不经济。拉带长度设计可参照"公路路基设计规"P44-45,一般不得小于5米,最小拉带长度宜大于0.8倍墙高。施工填土时近墙体一米,不能用重型压路机碾压,用轻型夯拍打,且这一米填土和夯拍都要迟后中间一层土。桥台都设计有搭板,可以产生很大的摩阻力,能抵消桥台承受的水平力,所以桥台都不必计算。第二、盖梁的设计1盖梁宽度的确定,大致有三个原则：1按墩柱直径决定,一般比墩柱直径宽度大5-10厘米,即盖梁襟边宽度。多数取10厘米,太宽了没有用,也可取5厘米,个别有用15-20厘米的。<2>上部结构简支变连续,按临时支座宽度要求确定,两临时支座的中心距离都是1.0米,临时支座的宽度随上部结构跨径不同而异,如20米跨径为17.5厘米,30米跨径为25厘米,临时支座到盖梁边一般留5-10厘米距离,按此计算得20米跨径盖梁宽为127.5-137.5厘米,取130-140厘米;30米跨径为135-145厘米,取140-150厘米。<3>按"公路桥梁抗震设计细则P48"要求,简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘的距离 a>=70+0.5L。盖梁宽度计算公式 b=>2*<70+0.5L>+4,式中：L-为梁的计算跨径,以米为单位取值;4<厘米>是两梁头的缝宽;b-是盖梁的宽度,单位为厘米。按公式计算结果,20米和30米上部简支梁盖梁宽度,分别为164厘米和174厘米。对于上部结构简支变连续的,这个公式不适用。但多连公用墩和桥台的盖梁宽度似应考虑这个公式。为了减少盖梁的配筋,增加盖梁的高度比增加盖梁的宽度有效。2. 盖梁高度的确定盖梁多为裂缝验算控制配筋,因此可接裂缝验算公式中的C3<=1来反求盖梁高度h, 即1/3<0.4L/h+1><=1 得 h>=0.2L,或 L/H<=5。不满足此式,裂缝验算配筋比强度验算配筋超很多。式中：L盖梁的计算跨径。3、盖梁的配筋盖梁是受弯构件,"公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规"要求一侧受拉钢筋的配筋率不应小于45*Fcd/Ffs,以C3混凝土和HRB335钢筋的设计强度代入得45*1.38/280=0.22,同时不应小于0.2。由于盖梁的承载力计算和开裂验算都要考虑跨高比的影响,因此三柱盖梁跨径较小多为正截面抗弯承载力控制设计,二柱盖梁多为裂缝验算控制配筋。盖梁的斜截面抗剪承载力,过去主要靠设置斜筋,新规是以箍筋为主。为此盖梁的箍筋宜用6-8支,直径10-12毫米,间距10-15厘米。具体由计算确定。计算盖梁的斜筋面积除支点断面一般都不需要,但仍应按构造要求配置。支点断面计算所需斜筋面积有时较多,但由于盖梁是支承在柱上,此断面柱的钢筋伸入很多,且支承不是一个点而是一个面,不用担心支点断附近的抗剪问题。为此斜筋配置时不要在盖梁截面的中间就向下弯这种配筋叫浮筋,规不许可,并增加一根箍筋吊着。应该将斜筋上升至顶面与水平主筋焊上。4, 盖梁设计计算时注意：应使支点弯矩与跨中弯矩不要相差太大,配筋好作,受力较好。第三、桩基计算公式一、 摩擦桩计算公式公路桥涵地基与基础计设规P37Ra=uqikLi + Apqr 式中：qr=m0a0+k22<h-3>这个公式一看很简单,关键是其中的系数要采用适当。1、 各土层的极限摩阻力（1） 表中所列数值是根据60-70年代的108根试桩资料,经过回归分析得出的。首先要了解那个年代钻孔桩成孔工艺和使用的钻具都是比较差的,事隔30多年的今天,使用这些数值时。要适当提高。应采用表中的上中线或上线值。（2） 表中有的数值要注意使用,如大颗粒圆砾、碎石和漂石之类的摩阻力。通过我省赖昭大桥的试桩和省某桥大梁安上墩就下沉、桩开挖后得知达不到表值。建议取用中值或低值。原因在大颗粒土层中成孔时,一般都采用冲击或正循环钻孔工艺,使用的泥浆稠度大,成孔时间长,孔壁挂浆厚,降低了摩阻力。（3） 风化岩表中没有列出摩阻力。全风化岩可以根据其承载力,对应土或砂类承载力参照取其摩阻力。或者采用全风化岩或强风化岩承载力的1/3作为摩阻力。对风化岩类的摩阻力可取高一点,从我省和过去的一些试桩资料看,风化岩类的摩阻力都是很大的。2、清孔系数m0:这个数应该取大些,如：取1或接近1。m0是根据t/d <t-成孔后孔底沉渣厚度；d-设计桩径>查表得。前面已提道,现在成孔工艺比30年前先进了。因此应限制t为0.1-0.2米。从试桩资料得知,孔底沉渣厚度大了,不仅要降低桩端支承力,摩阻力也要降低,设计是不安全的。3、各层土的重度2：它涉及到土层的透水性问题,是否要考虑浮重度。规P37倒数42行的叙述不确切。透水的土层不是都有浮力,关键是该土层中是否有水,如我省干旱地区,地下几十米都是细粉砂,透水而没有水,因此没有浮力。二、嵌岩桩计算公式公路桥涵地基与基础计设规P41公式 ：Ra=c1APfrk+uc2ihifrki+suliqik1、 式中桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值frk对于中小桥的地质勘探,地质工作者一般凭钻孔时的感觉和经验,只提供岩石的承载力容许值a0 ,主要是取芯费事。即使取岩心后也不作单轴抗压强度试验,因为试验费钱,桥小不值得作。岩石的的单轴抗压强度与承载力容许值关系如下：K a0= frk 或 = a0 式中：K为安全系数。曾请教大学原地质学院教授说：一般K=12, 建筑地基基础规K=210,建议取 K=48是可以的。岩体完整取低值,破碎岩体取高值。2、 这个嵌岩桩承载力计算公式,原来只用于计算无复盖层的嵌岩桩,现增加了第二项计入复盖层的摩阻力。下面从试桩角度来讨论这个公式：（1） 在砂类土和岩石中作试桩,试桩的荷载沉降变形曲线不出现拐点。荷载沉降变形线呈一条斜线,反映出桩底岩土变形是一个压缩密过程。因此试桩破坏标准是以沉降变形总量达到4厘米,对应的加载作为极限荷载。将极限荷载除2,得到容许荷载,此时对应的变形在1.5-2厘米左右,这说明只有桩较短时桩底岩土才能有充分的变形。（2） 从大量的试桩资料看出,桩长在1535米之间的桩尖反力只有3.7%31.8%,平均18%左右,因此当岩层较深如复盖层15米以上,使用上公式计算的单桩承载力大,因嵌岩部分桩端变形不够大,不能充分发挥作用。而今后桩产生的竖向变形要大一些,但嵌岩桩不会有安全问题。虽然如此使用上公式应明白：A、复厚盖层度不宜大于15米。复盖层太厚,桩因荷载而产生的变形传到桩尖处很小,桩端岩层没有足够的变形发挥不了大作用B、嵌岩桩长不宜大于15米. 桩嵌岩部分太长,摩阻力大,桩端岩层的支承力因没有足够的变形同样发挥不来出。从上叙可知,复盖层很厚的嵌岩桩,桩尖嵌岩与否对桩的垂直承载力影响不大,同样对桩的水平承载力影响也甚微。因此说复盖层很厚的桩嵌岩与否没有实际意义。第四、涵洞的设计一、基础设计：1、涵洞基础的埋深：按"公路桥涵地基与基础设计规"P18式4.1.1-1和4.1.1-2计算。涵洞基础的埋深,大致为0.8倍标准冻深<标准冻深可查本规69页图>。 <。注意：一般涵洞不是超静定绪构,基底埋深不要再加25厘米。二、 基底土承载力不满足要求时：1、考虑作两层基础。再进行基础的宽度修正,按"公路桥涵地基与基础设计规" P16式3.3.4计算,使用该式注意,不作深度修正.。2、可考虑设置砂砾垫层,其厚度按"公路桥涵地基与基础设计规"P27式4.5.3-2计算。砂砾垫层厚度50-100厘米。3、当涵洞基础之间的距离较小,如小于60厘米或基底土承载力不满足要求时,可作整体式基础。整体式基础一般在底板与侧墙侧处设三角形加腋,其底板厚度、涵洞跨径与三角形加腋大小关系用下式确定：H>=L/2-A 。式中：H-底板厚度,L-涵洞净跨径,A-加腋等边三角形的边长。底板H一不宜太大厚,一般取80100厘米,可用A来调整。4、配置钢筋问题：分离式和整体式基础都不配筋,侧墙一般也不配筋,但在路线纵坡大於2.5%以上的涵洞,侧墙要配筋。竖向可用d-16筋,间距20-25厘米,一侧墙双面配置。5、盖板配筋图选用,据涵顶填土高度而定。但填土高度超过本级3/4以上时,应选高一级填土的配筋图。如填土高度为3米以上时,宜选用填土高度4-8米盖板的配筋图。6、截水墙高度。根据涵底纵坡决定：涵底纵坡0-2%截水墙高1.3米;涵底纵坡增加1%,截水墙高大致增加0.1米；涵底纵坡>4%,截水墙高1.6米。7、涵底铺砌。整体式基础的涵底铺砌宜改进,在涵进出口一米长,用浆砌石砌到涵底标高,并与洞外铺砌保持纵坡一致衔接上。洞其余部分可用回填土夯实。8、洞口形式,有一字墙、八字墙和围墙三种,当有要求或墙较矮时采用一字墙,一般都采用八字墙,墙较高时采用围墙。八字墙和围墙较高时3米以上应拉锚定板。设锚定板的要求如下：1锚拉杆长度L=破坏棱体宽度+3米+两端锚固长度,锚杆直径132。2锚垫板中心间距离上、下或左右一米宽板为1.4m。3锚板配筋,12,15x15方格,双面配筋。一块1.0*1.0米的锚定板可抵抗水平力10.0-15吨左右。设置锚定板注意两点：A、锚定板不能设得太多,宜不超过两层,每层1-2块。层或块数太多,群锚受力不均匀,墙要产生裂纹,在-高速公路进口附近便道上就有一例。B、锚定板拉杆的长度,不能各层都一样,如7.0或9.0米。应该根据层位不同按公式计算,即L=B+3h米,式中：L-拉杆的长度;B-拉杆位置处填土破坏棱体的宽度;h-锚定板的边长,3米是拉杆在破坏棱体外预留长度。曾用有限元法分析,在破坏棱体外3米后,锚定板受力板前土不被搅动。第五、伸缩缝宽度的计算"公路桥梁伸缩装置"一书,P<115-116>有一个伸缩量简易计算公式。东北地区,按温度变化幅度为+33.2- -42.4度,各种因素影响伸缩量计算如下：1、普通钢筋混凝土桥 1.089*L<mm>2、预应力混凝土桥 1.353*L<mm>式中：L-为桥梁的伸缩长度米。1此公式考虑的温度变化占0.756*L<+33.2_-42.4度2混凝土收缩占0.08*L3预应力占0.0165*L4可变荷载引起梁端的转动占0.04*L5留富裕量0.215-0.312*L若不计富裕量,普通钢筋混凝土桥为0.838*L,估算可取0.8*L。预应力混凝土桥为1.041*L,估算可取1.0*L。伸缩缝伸长量是升温引起的量。预留的闭口量为桥头预留缝宽度,该书建议乘1.3系数,即上述富裕量0.215-0.312*L。第六 关于挡土墙基础埋置深度：由下两规决定 1,公路路基设计规35页：2当冻结深度超过1米时,基底最小埋置深度不小于1.25米,还应将基底至冻结线以下0.25米深度围的地基土换填为弱冻胀材料。对于小冻结深度另有要求。上述条文的意义是挡土墙基础埋置深度即可为：H=1.25+0.25砂垫层=1.50米2,公路桥涵地基与基础设计规18页,4.1基础埋置深度按式4.1.1.1和式4.1.1.2计算,其计算结果大致为标准冻深的0.8。标准冻深可查本规69页图。3,挡土墙基础埋置深度可取用上述两条中最大数。第七 桥头搭板设计一般将搭板端头设计突出一块,没必要,作成平板简单些。搭板配箍筋,施工很不方便,用水平分布钢筋加勾筋。这样作都不会影响搭板的安全性,施工却方便很多。9 / 9