一文看懂桥梁的施工方法

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一文看懂桥梁的施工方法

山东茂隆新材料 2023-05-25 2365


今天小编来和大家探讨一下桥梁的施工方法,让我们一起来了解一下吧。

1、计算伸缩缝的宽度。

在《公路桥梁伸缩装置》一书的第115-116页中,有一个简易的伸缩量计算公式。在东北地区,考虑到温度变化幅度为33.2至42.4度以及其他因素的影响,可以按照以下方式计算伸缩量:。

(1)1.089乘以普通钢筋混凝土桥的长度L(以毫米为单位)。

(2)预应力混凝土桥 1.353*L(mm)

在公式中,L表示桥梁的伸缩长度,以米为单位。

①此公式考虑了温度变化的范围为L(+33.2_-42.4度),占比达到了0.756。

②0.08倍长度L为混凝土收缩量。

③0.0165倍L是预应力的占比。

④梁端的转动由可变荷载引起,其占比为0.04*L。

⑤保留充裕空间,存储量为(0.215-0.312)*L。

假如不考虑富裕量,普通钢筋混凝土桥的长度应为0.838倍的L,但估算时可取0.8倍的L。预应力混凝土桥的长度应为1.041倍的L,但估算时可取1.0倍的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。

2、涵洞设计的主要问题

涵洞设计的主要问题是:如何在保持排水畅通的同时,尽可能地减少对周围环境的影响。

(1)涵洞的基础深度需要确定。

根据“公路桥涵地基与基础设计规范”P18的公式计算,标准冻深大约是该规范的公式计算结果的1.1倍,即长春地区的标准冻深为1.6米。规范中规定,如果涵洞为超静定结构,则基础深度应增加0.25米。因此,在长春地区,涵洞的基础深度应为1.8米加上0.25米,即2.05米。不过,对于大多数涵洞来说,其静定结构形式,基础深度按最大冻深设计即可,不需要增加0.25米。

(2)截水墙的高度取决于涵洞的进出口。

目前,各单位的截水墙高度存在差异,其高度从1.00米到2.20米不等。为了保证涵洞的稳定性,建议按照涵洞底坡度来确定截水墙的高度。具体来说,如果底坡度小于2%,则截水墙高度应为1.4米;如果底坡度在2%到3%之间,则截水墙高度应为1.5米;如果底坡度大于3%,则截水墙高度应为1.6米。截水墙的重要性不容忽视,如果涵洞底部被掏空,涵洞就会发生塌陷,这在1999年延吉-图们高速公路的某些涵洞中就曾经发生过。

(3)涵洞的沟底铺砌

(4)从截水墙到进出口铺的地方,多出了一米,但是没有用,不能站立。使用浆砌片石来铺砌,厚度为0.4米。填土高度超过7.0米的涵洞,其涵墙和涵底板均需加固钢筋,但一般情况下,可按照结构设计要求施工。

(5)可采用整体式基础,以2-3米的砂砾作为人工持力层,当涵洞地基的承载力只有80-100kpa时。

3、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)轻型墙体的设计要注意缝隙的设置,当墙长在12米左右时,应设假缝(混凝土断裂,钢筋未断);当墙长在14米左右时,应设置真正的断缝。在假缝和断缝处都应使用沥青麻絮填充。如果需要防水,可以使用三层油毡覆盖在缝隙上,但正面效果较差,背面较为美观。轻型墙体的缝隙设计非常重要,需要引起足够的重视。

(3)轻型建筑的墙体厚度通常为0.6~0.8米,按照结构要求进行配筋。因此,墙体不应过于厚,过厚的墙体需要更多的配筋。

(4)设计轻型桥台时,应计算从支撑梁中心到台帽顶面的高度。应当避免轻型桥台高度超过8米,因为过高的台墙会产生过大的填土压力,从而对上部结构施加不利的力量。有些桥台的高度已经超过了11米,但这些桥台需要使用17.5吨的钢筋,既不经济也不安全。

(5)轻台(小桥)的基础设计需要充分重视。天然基础应该嵌于岩石内或置于岩面,不要在基底和岩面之间垫砂层,以降低桥台高度,这样做会将基础置于空中,存在安全隐患,一旦洪水来临,容易冲毁。如果基础不能低于岩面,应该向下移动,但支撑梁不应该下移,否则会增加轻台的高度。支撑梁可以采用现浇或预制,应该在台墙相应位置预埋钢筋并焊接,或者将基础襟边内侧提高设置支撑梁。河底铺砌可以对支撑梁起到保护作用。轻台墙的基础深度在支撑梁下适当加深也有好处,因为土压力可以抵减墙身的部分弯矩,地基土还可以对墙基础有一定的嵌固作用。轻台墙的配筋设计已经计算得出了不同墙高、跨径和墙厚的配筋表,供读者参考使用。

(6)考虑稳定时,若轻台的八字墙或围墙较高,需使用拉锚定板。每块1.0*1.0(米)的锚定板可抵抗水平力10.0至15吨左右。在设置锚定板时,需留意两点。

①建议每层锚定板不超过两块,总数不超过两层,以避免群锚受力不均,导致建筑墙体出现裂纹。例如,在长春-吉林高速公路进口附近的便道上就曾发生过这种情况。

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。

4、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根据临时支座宽度要求确定,上部结构的简支结构变为连续结构。两个临时支座的中心距离均为1.0米。临时支座的宽度根据上部结构的跨径不同而改变,例如20米的跨径需要17.5厘米的临时支座宽度,而30米的跨径需要25厘米的临时支座宽度。临时支座距离盖梁边缘一般保留5-10厘米的距离。据此计算20米跨径的盖梁宽度为(127.5-137.5)厘米,取值范围为(130-140)厘米;30米跨径的盖梁宽度为(135-145)厘米,取值范围为(140-150)厘米。

③根据"公路工程抗震设计规范"所规定,盖梁的宽度计算公式为a=>2*(50+L)+4,其中L代表梁的计算跨径,以米为单位计算;4(厘米)则为两梁头的缝宽;a代表盖梁的宽度,单位为厘米。按照此公式计算得出,20米和30米上部简支梁的盖梁宽度分别为144厘米和164厘米。然而,该公式并不适用于上部结构由简支变连续的情况。

现在有一些桥梁,它们的跨度为30米,使用两个支架,并且它们的梁宽已经达到了200厘米。如果我们将跨度放宽到20米或30米,那么将梁宽分别减少到160厘米或180厘米就可以了。为了减少配筋的数量,增加梁的高度比增加梁的宽度更有效。

④盖梁的配筋

盖梁是受弯构件,根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,一侧受拉钢筋的配筋率不应小于45*Fcd/Ffs,即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,新规范则以箍筋为主。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时,一般不需要超出支点断面,但仍应按照构造要求配置。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,内柱的钢筋伸入很多,且支承不是一个点而是一个面,因此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、上部向下弯,并增加一根箍筋吊着,应该将斜筋上升至顶面并与水平主筋焊上。

5、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桥台肋板的尺寸通常为60-100厘米宽,详见前面提到的“中小跨径桥梁下部结构尺寸选用参考表”。由于肋板和承台都埋在土中,因此桥台的横向稳定性得到保障,可以采用较小尺寸的肋板,承受的压力较小,有利于桩的承载力。同时,在配筋率相同的情况下,肋板的配筋率也更高。

②当同一桥的两个承台的高度相差不大时(如不超过一米),可以调整承台标高,使两个承台的高度都按照同一高度进行设计,因为桥台的肋板和承台都被埋在土中,不会产生影响。如果要降低桥台的高度,可以提高承台底部的标高,因为承台通常都被埋在锥坡中。

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

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。

⑥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。

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面,挡不住路基土,有的设计不注意这个要求。

6、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。

7、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。

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。

以上就是今天的内容,感谢大家的阅读和观看,希望对大家有帮助,如果您有什么不懂的,欢迎联系我们的工作人员,我们将竭诚为您服务,期待我们以后的合作。



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