設計說明

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  • 發布時間:2017-08-24
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【概要描述】1.概述  本設計為新疆鐵門關市新十八渠防洪灌溉景觀水係改造工程一期工程---6號人行橋施工圖設計。進行施工圖設計前,在與甲方充分交流與討論的前提下,本院對同批橋梁做了多個橋型方案的比選,本次設計本著以安全為核心,綜合考慮景觀與功能要求,保證“一橋一景”,與新十八團渠的自然環境相協調並增添一區域特色古典景的原則進行構思,采用拱橋的形式進行設計,考慮淨空不小於2.5m通旅遊小船的要求,采用淨跨9m+

設計說明

【概要描述】1.概述  本設計為新疆鐵門關市新十八渠防洪灌溉景觀水係改造工程一期工程---6號人行橋施工圖設計。進行施工圖設計前,在與甲方充分交流與討論的前提下,本院對同批橋梁做了多個橋型方案的比選,本次設計本著以安全為核心,綜合考慮景觀與功能要求,保證“一橋一景”,與新十八團渠的自然環境相協調並增添一區域特色古典景的原則進行構思,采用拱橋的形式進行設計,考慮淨空不小於2.5m通旅遊小船的要求,采用淨跨9m+

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詳情
  1.概述
  本設計為新疆鐵門關市新十八渠防洪灌溉景觀水係改造工程一期工程---6號人行橋施工圖設計。進行施工圖設計前,在與甲方充分交流與討論的前提下,本院對同批橋梁做了多個橋型方案的比選,本次設計本著以安全為核心,綜合考慮景觀與功能要求,保證“一橋一景”,與新十八團渠的自然環境相協調並增添一區域特色古典景的原則進行構思,采用拱橋的形式進行設計,考慮淨空不小於2.5m通旅遊小船的要求,采用淨跨9m+16m+9m三跨實腹式半圓弧拱橋,該橋型厚實穩重,技術成熟,與周邊環境渾然一體。
 
  2.設計依據
  1)新疆生產建設兵團第二師農村公路項目執行辦公室的設計委托書。
  2)與新疆生產建設兵團第二師農村公路項目執行辦公室簽訂的相關設計合同。
  3)《新疆鐵門關市五座景觀人行橋——6號人行橋工程地質勘察報告》(農二師設計院有限公司2014.09)
 
  3.主要技術標準及設計采用規範
  3.1設計規範
  1)《工程建設標準強製條文》(城市建設部分)
  2)《城市橋梁設計規範》(CJJ 11-2011)
  3)《城市橋梁抗震設計規範》(CJJ 166-2011)
  4)《公路橋涵設計通用規範》(JTG D60-2004)
  5)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》(JTG D62-2004)
  6)《公路圬工橋涵設計規範》(JTG D61-2005)
  7)《公路橋涵地基與基礎設計規範》(JTG D63-2007)
  8)《公路橋梁抗風設計規範》(JTG/T D60-01-2004)
  9)《公路交通安全設施設計規範》(JTG D81-2006)
  10)《公路交通安全設施設計細則》(JTG D81-2006)
  11)《城市橋梁工程施工與質量驗收規範》(CJJ2-2008)
  12)《公路橋涵施工技術規範》(JTG/T F50-2011)
  13)《混凝土結構耐久性設計與施工指南》(CCES 01-2004)
  14)《市政公用工程設計文件編製深度規定》(2013版)
  15)《城市人行天橋與人行地道技術規範》(CJJ 69-95)
  3.2技術標準
  1)橋梁位於景觀河道上。
  2)荷載等級:人群荷載4 KN/m2。
  4)橋梁寬度: 0.5m(欄杆)+1.7m (梯道)+ 0.6m(裝飾地坪)+1.7 m (梯道)+ 0.5m(欄杆)=5.0m。
  5)橋麵縱坡: 33%。
  6)橋梁設計基準期:100年;橋梁使用年限:50年。
  7)設計安全等級:一級。
  8)高程體係:1985國家高程係統。
  9)坐標體係:庫爾勒當地坐標係統。
  10)設計水位:917.63m。
  11)地震烈度:根據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001),橋位區域地震動峰值加速度為 0.15g,對應的地震基本烈度為7度。
  12)抗震設防分類:丁類;抗震設計方法分類:B類。
  13)環境類別:上部結構為Ⅰ類;下部結構為Ⅳ類。
 
  4.建設條件綜述
  4.1氣候條件
  本區氣候具有典型的大陸性幹旱氣候的特點。年平均氣溫11.4℃,最高(7月)平均氣溫25~26℃,極端高溫達43℃,最冷月(1月)平均氣溫-8.5~-10℃,極端低溫為-32.7℃,年平均降雨量40~50mm,多集中在6~9月,最大蒸發量為1200~1450mm,全年盛行東北風,風力一般為3~5級,7、8級大風天數全年達32天,多出現在5月份前後,年平均風速3.0m/s,最大瞬間風速可達40m/s,本區最大凍深為1.0m,標準凍結深度為0.63m。
  4.2橋位區工程地質條件及水文地質條件
  (一) 區域地質及構造穩定性
  鐵門關市位於塔裏木地台和天山地槽兩大構造之間,區內新構造運動明顯,老構造也相當發育,近期地質構造運動以升降為主,山區山體持續上升,山前平原進一步坳陷。在山前平原區堆積了巨厚的第四紀堆積物,厚度可達數百米,擬建場地及附近500m無構造斷裂存在,地殼基本穩定。總之,工程區無斷裂帶展布,屬比較穩定的區域。
  (二)場地位置及地形、地貌
  擬建6號人行橋位於鐵門關市光明街與新十八團渠交界處附近,地形基本平坦。擬建場地地貌單元屬霍拉山山前衝洪積傾斜平原細土帶。
  (三)地下水
  本場地地下水位埋深在自然地麵以下3.20~3.52m,即標高914.75m (於2014年9月11日實測),屬潛水,地下水的補給來源主要為補給來源為十八團渠及霍拉山基岩裂隙水入滲補給,含水岩組為砂土,滲透係數為3~6m/d,徑流、排泄條件一般。據當地水文觀測資料記載,正常年份水位年變幅在0.50~1.0m之間。
  本場地地下水對本工程建設有影響。
  4.3工程地質條件
  經現場勘察及室內土工試驗綜合分析,擬建場地地層岩性在勘探深度範圍內除表層為素填土外,其下主要由第四紀全新世衝洪積(Q4al+pl)形成的細砂、粉砂和第四紀晚更新世衝洪積(Q3al+pl)形成的粉土、粉砂組成,根據土層物理力學性質從上至下分為四層,現描述如下:
  第①層素填土(Q4ml):雜色,主要成分以細砂為主,含少量植物根係,力學強度低且不均。層厚1.7~2.0m,層底深度1.7~2.0m,層底高程915.95~916.44m。
  第②層細砂(Q4al+pl):青灰色,稍濕~飽和,稍密~中密,礦物成份以石英、長石為主,含少量雲母及小礫石,局部夾粉土及中粗砂薄層。層厚3.4~4.2m,層頂深度1.7~2.0m,層底深度5.4~6.1m,層頂高程915.95~916.44m,層底高程912.17~912.55m。
  第③層粉砂(Q4al+pl):青灰色,飽和,中密~密實,礦物成份以石英、長石為主,含有少量雲母,層中夾有多層粉土薄層。層厚19.2~21.0m,層頂深度5.4~6.1m,層底深度25.0~27.0m,層頂高程912.17~912.55m,層底高程891.27~893.14m。
  第④層粉土(Q3al+pl):灰褐色,飽和,密實,搖振反應中等,無光澤反應,幹強度低,韌性低。層中夾有多層粉細砂薄層。本層未揭穿,最大勘厚10m,層頂深度26.5~27.0m,層頂高程891.27~891.45m。
  4.4岩土分析評價
  (一)場地穩定性、適宜性評價
  依據區域地質資料,該區屬於構造穩定地區,無滑坡、泥石流、天然洞穴等不良地質作用存在,經鑽孔揭露,該場地地層在勘探深度範圍內由第四紀全新世和第四紀晚更新世衝洪積物組成,岩性構成水平向單一,成層穩定,物理力學性質均勻,無軟弱土層分布,場地內及附近無構造斷裂存在,地殼穩定,適宜工程建設。
  (二)地基土評價
  橋位處地層為第四紀全新世和第四紀晚更新世衝洪積物,各土層成層穩定,物理力學性質較為均勻,無軟弱土層分布,均可作為橋墩天然地基使用。
  現依據原位測試成果結合本區建築經驗確定橋位各土層岩土工程參數建議值詳見表4-1。
  各土層岩土工程參數一覽表     表4-1

土層層序

土   類

承載力基本容許值[fa0](kPa)

壓縮(變形)模量 (MPa)

粘聚力C
(kPa)

內摩擦角φ(度)

基床反力係數
K(104KN/m3)

第①層

素填土

須完全挖除,不予評價

第②層

細砂

140

13*

0

30*

2.5

第③層

粉砂

170

16*

0

32*

3.0

第④層

粉土

275

26*

10

28*

4.0

 

  用於Ⅶ度設防抗震設計的土的動力參數,根據擬建人行橋場地附近(4號交通橋—廉政東路)波速測試資料,通過現場波速測試,其動力參數成果見表4-2。
  波速測試動力參數成果         表4-2
 

土  層

平均厚度(m)

動泊鬆比μd

波速平均值

土的動力參數平均值

 

 

 

Vs(m/s)

Vp(m/s)

Ed(MPa)

Gd(MPa)

第①層素填土

1.50

0.30

148.7

256.2

113.0

45.3

第②層細砂

3.90

0.29

174.2

300.2

155.5

62.4

第③層粉砂

按14.60計算

0.28

219.3

377.8

247.6

99.4

注:表中:Vs:剪切波速;Vp:壓縮波速;Ed:土的動彈性模量;Gd:土的動剪切模量。

 

  (三)鹽漬土評價
  根據土壤鹽份分析資料,該場地土0.0~4.2m,總鹽含量為0.35~0.69%,大於鹽漬土界限值0.3%,按含鹽化學成分分類為亞硫酸鹽漬土,按含鹽量分類為弱~中鹽漬土。
  Na2SO4含量均小於1%,依據規範,不具有鹽脹性;根據本地區建築經驗不具有溶陷性。
  (四)場地水、土腐蝕性評價
  本區屬幹旱區,環境類型為Ⅰ類,具有幹濕交替作用。
  (五)地下水腐蝕性評價
  綜合判定地下水對混凝土結構具有強腐蝕,對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有中等腐蝕。
  (六)場地土腐蝕性評價
  綜合判定場地土對混凝土結構具有強腐蝕,對混凝土結構中的鋼筋具有中等腐蝕。
  (七)場地土膨脹評價
  場地土在凍深範圍內土層以素填土(主要成分為細砂)為主,按細砂評價其凍脹性,凍深範圍內場地土含水量ω平均值12.5%,12<ω≤18%,凍結期間地下水位距凍結麵的最小距離>1.0m,依據《公路橋涵地基與基礎設計規範》中規定,判定本場地淺層土為弱凍脹土,凍脹等級為Ⅱ級。
  建議橋梁基礎四周采用非凍脹性土進行夯實回填或采取其他有效的抗凍脹措施。
  4.5場地和地基的地震效應
  根據《中國地震動參數區劃圖》,本場地地震動參數按《建築抗震設計規範》(GB50011-2010)附錄A調整後確定:工程區地抗震設防烈度為7度。設計基本地震加速度值為0.15g,設計分組第二組。
  經初判,擬建場地第②層飽和細砂及第③層飽和粉砂有液化可能性;利用規範公式Ncr=Noβ[ln(0.6ds+1.5)-0.1dw](3/ρc)1/2對飽和砂土液化進行複判,公式中各符號意義同規範,取ρc=3。經計算第②層飽和細砂及第③層飽和粉砂實測標準貫入擊數N均大於臨界值Ncr,依據規範判定第②層飽和細砂及第③層飽和粉砂均為不液化土,因此可不考慮本場地飽和砂土的地震液化問題。
  根據擬建橋梁場地波速測試資料,該場地20m深度範圍內等效剪切波速值為198.6~200.1m/s,覆蓋層厚度大於50m,判定場地類別為Ⅲ類,設計特征周期值Tg為0.55s,本場地屬可進行建設的一般場地。根據擬建人行橋場地附近(4號交通橋—廉政東路)波速測試資料,該場地20m深度範圍內等效剪切波速值為197.5~199.3m/s,覆蓋層厚度大於50m,判定場地類別為Ⅲ類,設計特征周期值Tg為0.55s,本場地屬可進行建設的一般場地。
  4.6地基基礎方案及基坑工程分析與評價
  (一)地基基礎方案分析與評價
  從上述分析評價中可以看出,根據擬建物的規模、功能特點,結合場地土埋藏條件及力學強度,本著安全性、經濟性及施工條件多方麵考慮,本工程擬建橋如采用樁基礎方案,建議采用泥漿護壁鑽孔灌注樁,樁入土深度在自然地麵下17.0m。樁的極限摩阻力標準值qsk和極限端阻力標準值按下表4-3采用。
 

土層層序

土類

層厚(m)

層底埋深(m)

極限摩阻力標準值qsk(kPa)

極限端阻力標準值qpk(kPa)

第②層

細砂

3.9

5.77

45

 

第③層

粉砂

20.4

26.17

65

1000

第④層

粉土

3.25

30.0

70

1150

 

  (二)基坑工程
  擬建物場地附近無其它建築,地形平坦、開闊,有足夠的空間可放坡開挖;擬建場地土以細砂為主,基坑邊坡穩定性較差,建議按1:1.75的坡度開挖;如果基坑開挖較深,必要時在基槽開挖過程中應采取錨杆支護或其他有效支護措施。
  (三)基坑降水
  擬建場地位於新十八團渠中,且場地地下水埋深較淺,建議在不影響新十八團渠灌溉的情況下先將渠水封堵或改道,然後采取可靠的降水措施。建議采用井點或管井降水,基礎施工中使水位始終保持在開挖深度(建基麵)以下不小於0.5m。細砂滲透係數k建議按6.5×10-3cm/s考慮,粉砂滲透係數k建議按2.5×10-4cm/s考慮。
  (四)抗衝刷設計
  考慮到未來新十八團渠的流量可能發生變化,建議須對擬建人行橋上遊采取防衝刷措施。
  4.7結論與建議
  1、擬建場地地貌單元屬霍拉山山前衝洪積傾斜平原細土帶,勘探深度範圍內地層主要由第四紀全新世衝洪積形成的細砂、粉砂和和第四紀晚更新世衝洪積形成的粉土、粉砂組成,工程地質條件屬中等複雜場地。
  2、擬建場地屬構造穩定地區,無不良地質作用,適宜本工程的建設。
  3、地基基礎方案詳見<5.1 地基基礎方案分析與評價>。
  4、擬建場地表層土力學性質一般,岸坡穩定性一般,建議采取防衝刷措施。
  5、綜合判定地下水對混凝土結構具有強腐蝕,對混凝土結構中的鋼筋具有中等腐蝕;場地土對混凝土結構具有強腐蝕,對混凝土結構中的鋼筋具有中等腐蝕,應對建築物土埋部分進行防護。
  6、該場地標準凍結深度為0.63m,橋址地基土為弱凍脹性土,凍脹等級為Ⅱ級。
  7、工程區抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.15g,設計分組第二組。擬建場地土層為非液化土,可不考慮擬建場地土的地震液化問題。判定擬建場地類別為Ⅲ類,設計特征周期值為0.55s,屬可進行建設的一般場地。
  8、擬建場地土的土、石工程分級,25m以上土石等級為Ⅰ級,土石類別為鬆土;25m以下土石等級為Ⅱ級,土石類別為普通土;
  9、本次勘察不含地道等人工地下隱蔽物的勘測內容,建設單位應通過調查或委托專項勘察,確認場地是否存在地道等人工地下隱蔽物,並及時告知勘察設計人員及其相關人員。
  10、基槽開挖至距設計標高20cm時必須及時通知地質、設計及有關部門人員會同驗審合格後,方可繼續施工。
  5.橋梁總體布置及橋梁結構
  5.1橋梁總體布置
  6號人行橋梁與規劃景觀水係交角為90°,規劃渠道寬30m,河道設計洪水位為917.63m。(樁號為假設)橋梁起點樁號K0+077.000,終點樁號K0+123.000,中心樁號K0+100.000,拱橋全長46m,橋麵全寬5.0m,為淨跨9m+16m+9m三跨實腹式半圓弧拱橋,橋梁結構為圓弧線鋼筋混凝土板拱。
  5.2橋梁橫斷麵布置
  橋麵橫向布置為:0.5m(欄杆)+1.7m (梯道)+ 0.6m(裝飾地坪)+1.7 m (梯道)+ 0.5m(欄杆)=5.0m。
  5.3橋梁上部結構
  上部結構三跨9m+16m+9m實腹式半圓弧鋼筋混凝土板拱,淨矢跨均比f0/L0=1/2,1#、3#主拱圈厚度為40cm,2#主拱圈厚度為50cm。橋台兩側設置伸縮縫。
  5.4橋梁下部結構
  拱橋橋台采用樁接承台,由承台及基礎組成;基礎為鑽孔灌注樁基礎,樁基采用摩擦樁,橋台樁基直徑1.2m。
  鑽孔至設計標高後應請地勘人員驗槽。若設計地質情況與鑽探實際不符,請及時通知設計方。
  6.主要材料
  6.1混凝土
  C40混凝土:主拱圈、腹拱圈
  C35混凝土:欄杆基座
  C35抗硫酸鹽混凝土:承台
  C35水下抗硫酸鹽混凝土:樁基
  C30混凝土:橋台側牆、拱上側牆
  C25混凝土:橋麵現澆層
  C25片石砼:拱腳護拱
  C20混凝土:承台墊層
  6.2普通鋼筋
  普通鋼筋采用HPB300和HRB400鋼筋,抗拉設計強度分別為250、330Mpa,其中除圖中特別要求外鋼筋直徑≥12mm一般采用HRB400鋼筋,直徑<12mm一般采用HPB300鋼筋,其技術性能應分別符合中華人民共和國國家標準《鋼筋混凝土熱軋光圓鋼筋》(GB 1499.1-2008)、《鋼筋混凝土熱軋帶肋鋼筋》(GB 1499.2-2007)的規定。
  6.3鋼材
  除特殊規定外,其餘均采用Q235B鋼,其技術性能必須符合國家標準《碳素結構鋼》(GB/T 700-2006)的規定。
  7.附屬工程
  7.1橋麵鋪裝
  15cm等厚C25混凝土+2cm水泥砂漿+3cm人行道麵磚。
  7.2橋麵排水
  由於庫爾勒當地降雨量很少,且橋麵縱坡大,橋麵不單獨做排水係統,依靠橋梁縱坡排水。
  7.3欄杆
  橋麵寬5.0m,基座采用C35現澆混凝土,麵層為2cm厚人行道麵磚。人行道欄杆采用大理石欄杆。
  7.4拱橋其他
  拱橋伸縮縫: 2cm厚瀝青麻絮。
  FYT-1防水防腐層:拱背防水層采用FYT-1聚合物瀝青防水塗料。
  拱上及台後填料:砂礫。
  8.施工要點
  1)采用支架施工時,應嚴格保證施工質量,支架應搭設牢固,並進行預壓以消除非彈性變形,且必須對稱施工,確保施工時的穩定與安全。
  2)澆築主拱圈時應注意預埋件的預埋。
  3)主拱圈應低溫合攏。主拱圈現澆完畢,待強度達到設計強度的85%後,拱圈上才能進行側牆的澆築。拱上填料采用天然級配砂礫,容重為16.5KN/m?,砂礫要求最大粒徑53mm,極限最大粒徑不超過壓實層厚的2/3,由長臂挖機運到拱頂,由人工攤平,采用蛙式打夯機振動夯實,填料應對稱、均衡、少量、多次的原則進行,分層壓實,每層厚度宜為20cm。
  4)各部位需預留預放構件(鋼筋)必須按時準確的放置和預留。
  5)注意在橋梁欄杆在伸縮縫處要相應的斷開,以免參與橋梁結構的受力。
  6)電路應根據當地具體情況及接線道路的情況進行綜合考慮。
  7)花崗岩或其他材料貼麵應確保粘貼牢固,主拱圈及腹拱圈貼麵厚度宜適當比側牆貼麵厚,並采用不同的顏色,以突出主拱圈及腹拱圈線形。
  8)橋梁施工測量、施工工藝和施工質量要求必須嚴格按照施工規範規定和本設計要求進行。
  9)基礎施工時若遇地質情況有變化,請及時通知設計方修改設計。
  未盡事宜應嚴格按照各設計圖及《城市橋梁工程施工與質量驗收規範》(JTJ2-2008)執行。
  9.其它強調
  1)為避免環境對結構的侵蝕而影響橋梁的壽命,施工時對混凝土的質量、保護層的厚度、等要高度重視。尤其是下部構造,混凝土的密實度應高,水灰比不宜大,水泥用量應適當提高。
  2)施工方要先做好施工組織設計,也可在經過充分論證的情況下,編製合理的施工工序,但必須經過設計方同意。
  3)本橋施工要求技術含量高,故要求具有豐富經驗的施工隊伍進行施工,同時,應對本橋進行施工監控,嚴格控製質量。若有必要,甲方可進行健康檢測。成橋後,進行靜動載試驗。
  4)其他未盡事宜應按《施工規範》執行。

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