桥涵设计注意的问题.doc

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1、 . . . 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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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。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

11、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。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*+4,式中：L-为梁的计算跨径,以米为单位取值;4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

12、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=0.2L,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

13、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

14、,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。

15、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 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

16、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 =

17、 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

18、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。

19、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。 =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

20、。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、

21、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

22、书,P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*L2、预应力混凝土桥 1.353*L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

23、,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