云台山河大桥的设计
建筑天下| http://www.667e.com |08-22 12:22:56| 桥涵工程|人气:489次
云台山河大桥的设计,桥涵工程,工程设计,
1 概述
云台山河大桥位于南京机场高速公路B标段，全长155.53m。季节性航道，设计通航净宽12m，净高2.5m，大桥的南京侧边孔兼作人行通道。桥梁平面位于R=6784.7m的圆曲线上，纵向位于R=20000m凸形竖曲线内，桥纵轴线与河流正交。经过方案比选与优化，确定桥孔布置为5孔30m一联预应力混凝土T形组合梁 ，下部结构因南京侧(0#)桥台填土较高、地质条件较差，故采用肋板式台身，其它均采用柱式墩台，基础全部为钻孔灌注桩。
主要技术标准：
设计荷载：汽车-超20级，挂车-120；
设计行驶车速：120km/h；
桥面宽度：2×10.75m(行车道)+3m(中央带)+2×0.75m(护栏)=26m。
2 方案比选与优化
2.1 桥跨的确定
云台山河虽为等外级航道，但河口较宽，两坝顶相距近120m，坝顶高程10.223m，最高洪水位10.0m，每年洪水季节都要从此泄洪。桥跨的确定要同时考虑通航、泄洪、经济等诸方面的因素。从通航角度出发，20m跨径绰绰有余。但采用20m跨径有5个水中墩，这对泄洪很不利。而采用30m跨径仅有3个水中墩，阻水面积减少40%。若采用40m跨径，水中墩减为2个，但这三种跨径的造价是不同的。一般来说上部结构跨径越大造价越贵，相应的下部结构则未必如此。综合考虑各方面的因素，最后确定采用30m标准跨径。
2.2 桥长的确定
施工图设计依据初步设计大纲进行，本桥初步设计方案为7孔30m组合T梁。从地质资料来看，机场方向有一近6m深的软土段，深浅不一，软土路基不易进行处理。施工图设计试图对初步设计进行调整，若采用高架桥跨过软土地段，方案为15孔30m组合T梁，后探明K16+310处有一很深的矿塘，最大水深35m以上，塘底上层只有一很薄的覆盖层，下面就是岩层。桥梁上游半幅全在矿塘里 ，12号桥墩无论作扩大基础还是采用桩基础，在技术上都难以处理。
相对而言，进行软基处理要比解决12号墩的技术问题要容易些。采用11孔、9孔、7孔或5孔30m组合T梁，都能从功能上、技术上满足要求；11孔、9孔、7孔桥长较大，但仍有软基要作处理；5孔虽要作软基处理，但桥长短比较经济。经过多方比较，最后选定5孔30m组合T梁方案。
3 上部结构设计
上部结构原则上参考通用图设计，但由于该桥位于R=6784.7m的平曲线上，单跨12片梁长短不一，预制十分不便，设计中对通用图进行了修改。如图1所示，Li 表示两墩(台)帽中心线间在T梁中轴线处的距离；Δi 表示在T梁中轴线处封头混凝土厚度加减的数值，正值表示增加，负值表示减少。通过调节每片梁现浇封头混凝土的厚度，而使预制长度不变。这样既满足曲线的需要，又简化了施工。
图1
4 下部结构设计
下部结构除南京侧桥台采用肋板式台身外，其它均采用柱式墩台，基础全部为钻孔灌注桩。由于南京侧桥台后填土高达7m，且下有近6m深的软土层。为防止台后路基沉降、滑移以致影响桥台，不仅台后软土路基要作处理，且桥台设计要作特殊考虑。高填土使桥台须承受较大的台后土压力，设计采用了肋板式台身、双排桩基础，具有比柱式、单排桩桥台大得多的的承受力。
地质勘察资料表明，基岩顶面上的第四系覆盖层较薄，约15～20m之间。其中大部分为软土层，基岩埋深较浅，为紫红色砂岩和侵入体花岗闪长岩，表面1～3m风化强烈。基桩设计时，首先运用摩擦桩的计算公式：进行试算，结果单桩承载力不够，则本桥基桩为嵌岩桩而非摩擦桩，应按嵌岩桩的计算公式：［P］=(C1A+C2Uh)Ra进行单桩承载力验算，桩嵌入基岩中(不计风化层)的有效深度 h 不得小于0.5m。
嵌岩桩的受力与摩擦桩明显不同，前者仅由桩尖处基岩承担竖向荷载，而后者由桩尖和桩周土共同承担，且大部分由桩周土承担。嵌岩桩桩尖不仅要承受竖向力，还要承受弯矩，所以嵌岩桩主筋至少要有一半数量通长配置。而摩擦桩尖只承受很小的竖向力，不承受弯矩，所以摩擦桩主筋不需要通长配置。
5 施工要求
作为一座大桥的施工，肯定会碰到各种各样的问题，本桥有以下问题值得注意：
(1)该桥位于平曲线上，各墩、台须按平曲线径向放样，上部结构梁的预制要满足曲线桥梁的需要。
(2)南京侧桥台属高填土，应先超填预压，待台前、台后填土稳定后，再进行钻孔。
(3)该桥桩基按嵌岩桩设计，故对桩底的清孔要求很高，沉淀层厚度应≤5cm。
只有正确鉴别未风化基岩的埋置深度，才能保证桩尖嵌入未风化基岩深度的准确性，从而达到桩基的设计要求。
6 体会
(1)大桥方案的选择直接影响到工程造价、进度以及美观，设计中应作认真比选，作出最佳选择。确定本桥方案时前后反复过多次，从最后效应来看还是不错的。
(2)大半径弯桥在高速公路中较为普遍，设计中如何处理是值得认真探讨的。本桥的设计方法既方便施工，又满足曲线桥要求，可供今后设计借鉴。
桥涵工程
云台山河大桥位于南京机场高速公路B标段，全长155.53m。季节性航道，设计通航净宽12m，净高2.5m，大桥的南京侧边孔兼作人行通道。桥梁平面位于R=6784.7m的圆曲线上，纵向位于R=20000m凸形竖曲线内，桥纵轴线与河流正交。经过方案比选与优化，确定桥孔布置为5孔30m一联预应力混凝土T形组合梁 ，下部结构因南京侧(0#)桥台填土较高、地质条件较差，故采用肋板式台身，其它均采用柱式墩台，基础全部为钻孔灌注桩。
主要技术标准：
设计荷载：汽车-超20级，挂车-120；
设计行驶车速：120km/h；
桥面宽度：2×10.75m(行车道)+3m(中央带)+2×0.75m(护栏)=26m。
2 方案比选与优化
2.1 桥跨的确定
云台山河虽为等外级航道，但河口较宽，两坝顶相距近120m，坝顶高程10.223m，最高洪水位10.0m，每年洪水季节都要从此泄洪。桥跨的确定要同时考虑通航、泄洪、经济等诸方面的因素。从通航角度出发，20m跨径绰绰有余。但采用20m跨径有5个水中墩，这对泄洪很不利。而采用30m跨径仅有3个水中墩，阻水面积减少40%。若采用40m跨径，水中墩减为2个，但这三种跨径的造价是不同的。一般来说上部结构跨径越大造价越贵，相应的下部结构则未必如此。综合考虑各方面的因素，最后确定采用30m标准跨径。
2.2 桥长的确定
施工图设计依据初步设计大纲进行，本桥初步设计方案为7孔30m组合T梁。从地质资料来看，机场方向有一近6m深的软土段，深浅不一，软土路基不易进行处理。施工图设计试图对初步设计进行调整，若采用高架桥跨过软土地段，方案为15孔30m组合T梁，后探明K16+310处有一很深的矿塘，最大水深35m以上，塘底上层只有一很薄的覆盖层，下面就是岩层。桥梁上游半幅全在矿塘里 ，12号桥墩无论作扩大基础还是采用桩基础，在技术上都难以处理。
相对而言，进行软基处理要比解决12号墩的技术问题要容易些。采用11孔、9孔、7孔或5孔30m组合T梁，都能从功能上、技术上满足要求；11孔、9孔、7孔桥长较大，但仍有软基要作处理；5孔虽要作软基处理，但桥长短比较经济。经过多方比较，最后选定5孔30m组合T梁方案。
3 上部结构设计
上部结构原则上参考通用图设计，但由于该桥位于R=6784.7m的平曲线上，单跨12片梁长短不一，预制十分不便，设计中对通用图进行了修改。如图1所示，Li 表示两墩(台)帽中心线间在T梁中轴线处的距离；Δi 表示在T梁中轴线处封头混凝土厚度加减的数值，正值表示增加，负值表示减少。通过调节每片梁现浇封头混凝土的厚度，而使预制长度不变。这样既满足曲线的需要，又简化了施工。
图1
4 下部结构设计
下部结构除南京侧桥台采用肋板式台身外，其它均采用柱式墩台，基础全部为钻孔灌注桩。由于南京侧桥台后填土高达7m，且下有近6m深的软土层。为防止台后路基沉降、滑移以致影响桥台，不仅台后软土路基要作处理，且桥台设计要作特殊考虑。高填土使桥台须承受较大的台后土压力，设计采用了肋板式台身、双排桩基础，具有比柱式、单排桩桥台大得多的的承受力。
地质勘察资料表明，基岩顶面上的第四系覆盖层较薄，约15～20m之间。其中大部分为软土层，基岩埋深较浅，为紫红色砂岩和侵入体花岗闪长岩，表面1～3m风化强烈。基桩设计时，首先运用摩擦桩的计算公式：进行试算，结果单桩承载力不够，则本桥基桩为嵌岩桩而非摩擦桩，应按嵌岩桩的计算公式：［P］=(C1A+C2Uh)Ra进行单桩承载力验算，桩嵌入基岩中(不计风化层)的有效深度 h 不得小于0.5m。
嵌岩桩的受力与摩擦桩明显不同，前者仅由桩尖处基岩承担竖向荷载，而后者由桩尖和桩周土共同承担，且大部分由桩周土承担。嵌岩桩桩尖不仅要承受竖向力，还要承受弯矩，所以嵌岩桩主筋至少要有一半数量通长配置。而摩擦桩尖只承受很小的竖向力，不承受弯矩，所以摩擦桩主筋不需要通长配置。
5 施工要求
作为一座大桥的施工，肯定会碰到各种各样的问题，本桥有以下问题值得注意：
(1)该桥位于平曲线上，各墩、台须按平曲线径向放样，上部结构梁的预制要满足曲线桥梁的需要。
(2)南京侧桥台属高填土，应先超填预压，待台前、台后填土稳定后，再进行钻孔。
(3)该桥桩基按嵌岩桩设计，故对桩底的清孔要求很高，沉淀层厚度应≤5cm。
只有正确鉴别未风化基岩的埋置深度，才能保证桩尖嵌入未风化基岩深度的准确性，从而达到桩基的设计要求。
6 体会
(1)大桥方案的选择直接影响到工程造价、进度以及美观，设计中应作认真比选，作出最佳选择。确定本桥方案时前后反复过多次，从最后效应来看还是不错的。
(2)大半径弯桥在高速公路中较为普遍，设计中如何处理是值得认真探讨的。本桥的设计方法既方便施工，又满足曲线桥要求，可供今后设计借鉴。
桥涵工程
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