桥梁设计八字原则 桥梁设计百问pdf

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施工图的设计审查要注意的地方又多又繁杂,这里给大家晒晒“桥梁施工图设计审查意见”,方便大家相对系统、完整的对照自己的施工图进行自查。工作中提交一份完美的施工图设计,成就感钢钢的~

桥梁设计八字原则

一、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*L

(3)预应力占0.0165*L

(4)可变荷载引起梁端的转动占0.04*L

(5)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。

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二、涵洞设计的主要问题

1、涵洞的基础深度确定

根据“公路桥涵地基与基础设计规范”P18的公式计算结果,大致为标准冻深的1.1倍左右,标准冻深可从上规范P69图中查得,如长春地区为1.6米。现在各单位都按调查的最大冻深加0.25米,作涵洞的基础深度,即长春地区为1.8+0.25=2.05米。规范中规定超静定结构才加0.25米。涵洞多为静定结构,按最大冻深设计基础深度也行,但0.25米就不要加了。

2、涵洞进出口的截水墙高度

现在各单位设计的截水墙高度很乱,从(1.00-2.20)米都有,建议以涵洞底坡度来确定截水墙高度,即坡度<2%用1.4米,坡度2-3%用1.5米,坡度>3%用1.6米。截水墙很重要,没有不行,涵洞底被掏空,涵洞就塌了,1999年延吉-图们高速公路的个别涵洞就因此而破坏了。

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3、涵洞的沟底铺砌

进出口铺到截水墙为止,有多铺一米的,没有用、站不住。铺砌用浆砌片石,厚度0.4米。

4、填土高超过7.0米的涵洞,涵墙和涵底板都要配钢筋,但基本上可以按构造要求配筋。

5、当涵洞的地基承载力只有(80-100)kpa时,可换(2-3)米砂砾作人工持力层,用整体式基础。

三、小桥轻台的设计

1、配筋要满足规范最低要求,偏心受压配筋率,单侧为0.25%。

2、轻台墙的设计,墙长在12米左右要设假缝(混凝土断开,钢筋不断),墙长在14米左右要设断缝,假缝和断缝中都用沥青麻絮填塞;有用三油三毡覆盖在缝上防水的,背面尚可,正面不好看,轻台墙设缝一定要重视。

3、轻台的墙厚,用0.6~0.8米,一般按构造要求配筋,因此墙不宜太厚,太厚的墙配筋越多。

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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。有的将台墙高做到了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内或置于岩面,不要在基底和岩面之间垫砂层,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,或将基础襟边内侧作高些,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、轻台的八字墙或围墙较高时,考虑稳定,需要拉锚定板,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:

(1)、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,在长春-吉林高速公路进口附近便道上就有一例。

(2)、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-3锚定板的边长,多采用一米,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,锚定板受力土不被搅动。

四、桥墩设计

在前面初步设计桥墩型式选择中、对桥墩的设计已讲得很多,这里只谈桥墩盖梁的设计,主要是盖梁宽度的确定,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。

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3、按"公路工程抗震设计规范"要求,盖梁的宽度计算公式a=>2*(50+L)+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;a-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144厘米和164厘米。对于上部结构简支变连续,这个公式不适用。

现今有将两孔30米桥跨的盖梁宽度作到200厘米的,放宽20米和30米跨径,盖梁宽度分别作到160厘米和180厘米就不小了。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。

4、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范”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)是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,新规范是以箍筋为主。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,此断面内柱的钢筋伸入很多,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的中、上部就向下弯,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。

五、肋板式桥台的设计

当桥台高度(从桥面至地面)大于5米时,采用肋板式桥台。

1、肋板式桥台肋的尺寸一般采用(60-100)厘米宽,详见前面“中小跨径桥梁下部结构尺寸选用参考表”。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,承受的压力小,对桩的受力有利,配筋一定时,肋板的配筋率也高。。

2、当同一桥的两台高度相差不大时,如一米以内,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。

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3、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。施工时可在地上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..

4、桥台盖梁的宽度,大约为中墩盖梁宽度的1/2加背墙厚度确定。但要注意上部结构的支承线应尽量对准肋板顶面中心,使恒载一般不产生偏心。桥台盖梁采用太宽,肋板的厚度(顺桥向)随之相应增大,有时会影响肋板的全断面配筋率,不满足规范要求的0.5%。

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:

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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0.2%或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。

5、承台的构造配筋,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16(顺桥向)和12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20和12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,承台周边配直径12毫米钢筋,间距(15~20)厘米。

6、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。

7、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面,挡不住路基土,有的设计不注意这个要求。

六、桥头搭板长度的确定

(一)“公路桥涵设计通用规范”P13,3.4.4条规定,高速公路、一级和二级公路桥头宜设置搭板,厚度不宜小于0.25米,长度不宜小于5米;“公路圬工桥涵设计规范”P24,6.19条规定,搭板厚度不宜小于0.25米,长度不宜小于6米,二者不一致。

(二)桥头搭板设置目的,是为了防止跳车。桥头填土或路面是柔性的,桥台背墙是刚性的,可以认为背墙没有沉降,因此在通车后,两者之间必然产生一定高差,形成跳车。在城市中有铁路的地方常常可以看到这种现象,但其变形是局部的,在很短的距离内就消失了。为此不能单纯认为桥头跳车、是桥台后填土破坏棱体滑动(工程中没见过)或没压实沉陷而引起的。桥头填土沉降包含两部分:一是桥头填土施工后的沉降,二是桥头填土施工后地基的沉降,前者用设置桥头搭板的办法可以防止跳车,后者处理加固地基费事费钱,不好解决。武汉-宜昌高速公路上,桥头的W板很多都是呈曲线状,因为汉江平原软土较厚,东北软土浅没这么严重。

设计搭板长度,仅从桥头填土高度的角度,考虑桥台后填土破坏棱体滑动为根据是不全面和不充分的,为了避免跳车需要设置搭板,但应结合桥头填土高度、地基软土情况和桥梁孔径大小等因素来确定其长度。当大、小桥的填土高度一样时,考虑搭板与桥梁工程量的协调,小桥的搭板应该比大桥短是合理的。桥头搭板应有一定长度,可选择(5-10米)。搭板只能起到缓解桥头高差避免跳车的作用,过长的搭板也解决不了地基沉陷问题。

桥头搭板的长度、厚度及配筋,搭板长度(5~7)米,厚度(0.25~0.30)米;搭板长度 (8-10)米,厚度0.35米;底面配筋,主筋直径(顺桥向)(20-22)厘米,顶面主筋直径(顺桥向)16厘米,横向分布钢筋用直径12厘米的,钢筋间距都用15*20厘米方格。顶面与底面钢筋间的联结,过去用箍筋,应改为钩筋,方便施工。

更具体的讲:板长6米,厚0.25米,配筋直径20厘米,主筋间距15厘米,分布钢筋间距20厘米.板长8米,厚0.30米,配筋直径22厘米,主筋间距15厘米,分布钢筋间距20厘米.板长10米,厚0.35米,配筋直径25厘米,主筋间距15厘米,分布钢筋间距20厘米.

七、桥梁墩台基础的设计

天然基础的设计如果不用计算程序,一步一步用手算,需要半天一天。提供一个估算办法,即将基础底面积乘以地基容许承载力同结构重量(含上、下部及活载重)比较,如有1.25的安全系数,一般是可以的。多数人认为:地基容许承载力大于或等于350kPa,对于20米或30米桥梁,设计天然基础可以不用计算。但当桥墩高度达10米时,30跨径米的桥梁,要求地基容许承载力已接近400 kPa。天然基础的设计要注意几个问题:

1、基础嵌岩深度要适当,强风化岩(400~500)kPa,可嵌入(1.0~1.5)米,弱风化岩600kPa以上,可嵌入(0.5~1.0)米,以上系指岩面无覆盖层时。

2、注意水文计算的冲刷深度,一般将河床的覆盖层冲去(2~4)米,又冲去或冲进全风化层比较合理,如果再冲去部分强风化层,冲刷可能就算得太深了,因为"公路工程水文勘测设计规范"上没有计算冲刷岩石的公式。

3、在最大冲刷线下到基底应该留多少深度?视河床的覆盖层厚度和岩石(地基)情况定,对土质和砂砾地基,必须照上述规范留足安全值,对岩石类地基可按前面所述基础嵌岩深度要求。

4、要重视小桥的基础埋深,不能与通道同等对待,通道基础埋深满足冻深和地基容许承载力就行,小桥要过水,仅管河床作铺砌,但难保(50-100)年不被冲坏,我省每年水毁多是小桥基础被冲坏,因此宜参考大中桥基础设计。

5、天然基础的厚度和襟边宽度

"公路圬工桥涵设计规范"P23,6.1.6条要求,混凝土基础的扩散角不应大于40度,但最小襟边宽没有规定。以前设计轻台,基础的厚度一般都用60厘米,近年都用75或100厘米,且为双层基础。但襟边没有按扩散角40度设置,显然是浪费,如地基承载力够,不需要扩大襟边宽度,则就没必要加厚基础,将墙身作高一点就行。

6、天然基础有叫扩大基础,可分为条形基础和独立基础两种,如轻台为条形基础,基础上有立柱,基础受力只有立柱下一定范围起作用者为独立基础。

天然基础一般都应设置在岩层内,为了避免基础被冲毁,岩层太深,就采用深基础,安全第一。

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7、为了独立基础都能受力,所以基础配筋

首先要明确配筋目的,钢筋是防温度裂缝还是受力需要,基础在地面以下,防裂似没必要。但有时地基不均匀,可在基底配一层直径12厘米的钢筋,间距15*15厘米方格。受力钢筋直径要粗些,基础顶面(横桥向)用直径(22-25)厘米的,底面用直径16厘米的钢筋,基础顺桥向的分布钢筋,用直径(12-16)厘米的,受力主筋的间距,由计算决定,分布钢筋的间距用15厘米。基础受力计算的简化图式,将基础倒置,视为单跨双悬臂梁,其上作用均布荷载,采用圬工偏心受压公式验算混凝土的拉应力,一般上部跨径20米以下的桥都没问题。另外当基础的地基容许承载力等于或大于350kPa时,基础也可以不配钢筋。

涵洞的整体基础是一板体,一般不需要配筋,跨径较大时,可在侧墙内和底板间加两个三角形承托,基础板的厚度,可按下式计算:H=L-2*a式中:H--基础板的厚度;L—为涵洞的净跨径;a--三角形承托的边长。估算了下,跨径三米的涵洞,填土高度3-8米,基础板的厚度80厘米,可以不配筋。

8、桩基础的配筋

(1)单排桩桥台从地面至桥面高度,过去在4米以内都按构造要求配筋,现在桥台设有搭板可放宽到5米,桥台超过5米一般都作群桩基础(肋板式桥台),桥台上的搭板(下面将讲),它可产生约30吨的摩阻力平衡水平外力;冬天整个桥台和搭板都冻得死死的,因此桥台的桩基受力很小,完全可以按构要求造筋。桥墩的桩基(下面也要讲),当其上部结构的伸缩缝设置合理时,仍可按构造要求配筋。

(2)按“公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范”要求桩的配筋率为0.5%,放宽些可作到(0.5-0.8)%,不应超过1%,采用桩径较粗或根数较多时,配筋率就用小些。桥台群桩配筋,每根桩用20根直径(20-22)毫米的钢筋,单排桩可增加(4-8)根。桥墩基桩配筋直径一般采用(22-25)毫米的,按配筋率要求确定钢筋根数。

(3)桩的最大弯矩位置,桩顶自由时一般在地面下2米左右,桩顶嵌固时,最大弯矩就在桩顶,因此桩的配筋,沿桩长应分批截断。通常分二次,第一次在地面下7-8米,第二次全截断,位置距桩底宜不小于(3-5)米。当桩较短如(10-12)米以内,为施工方便,桩的钢筋可以直通到底。

(4)桩基础的配筋,除应满足规范要求的配筋率外,还要注意主筋间的距离,宜在(15-20)厘米,间距太密不利于水下混凝土从钢筋笼内向外流动,间距太稀桩的防裂性差,这个要求还可控制桩主筋的直径和根数。

(5)注意桩的主筋保护层厚度,不小于净7.5厘米,当桩直径大于2米时还应大一些。

(6)桩的配筋在立面、断面图和工程量表中,主筋的根数要一致,立面图中画不全,应加说明仅表示主筋的截断位置。

(7)箍筋的间距,可用(20-30)厘米,直径8毫米,加强钢筋直径(25-28)毫米,每隔(2-2.5)米一道。

(8)桩的横系梁按构造要求配筋,满足规范要求的最小配筋率,钢筋直径用(20-22)毫米的,侧面的钢筋用直径12毫米的,间距20-30厘米。

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