中小跨徑公路橋梁設計2013年1月

主要內容介紹一、中小跨徑橋梁選型

二、橋梁結構設計要點三、橋梁的震害

一、中小跨徑橋梁選型

一、中小跨徑橋梁選型（一）、橋梁設計總原則結構安全使用舒適經濟合理施工方便易于養護維修造型優美、與自然環境相協調

（二）、橋位選擇及布置

1、橋位選擇的總原則

中小橋服從路線布設大橋、特大橋應多方案比選，路橋綜合考慮，合理協調2、橋位選擇主要考慮的因素

（1）地形、地物、地貌

（2）工程地質（不良地質）

我省具有地質構造多變、不良地質分布較廣的特點，其表現一般為山體滑坡、崩塌、泥石流、巖溶、斷層、破碎帶、濕陷性黃土、膨脹土、采空區等不良地質理象。其中又以山體滑坡、濕陷性黃土最具有代表性。路線布設時，應盡可能繞避不穩定山體斜坡，更應該避免將橋梁置于滑坡體影響范圍內。若無法完全避開山體滑坡，應采取工程措施，進行處治，確保橋基安全。（3）水文

3、橋位方案比較工程建設費用、維修養護費施工場地布置和材料運輸條件橋頭道路線型指標以及工程量調治構造物的工程量工程地質條件和水文條件保護耕地及水利設施，避免墩、臺處大填大挖對環境、植被的破壞程度

（三）、橋梁總體布置

1、橋梁平面布置（1）線型（2）斜交角

一般，裝配式梁板斜度不宜大于45°

整體現澆梁板，尤其箱梁，受力復雜，不宜大于30°

斜拱受力復雜，曲殼翹曲，平面銳角上翹，鈍角反力大，受力復雜，一般不大于30°

（3）彎橋墩臺平面布置

（a）各墩臺平行布置（b）各墩臺等角布置全橋梁長一致，梁端角度同一幅相同同一幅梁長不同，梁端角度一致，墩臺長度和角度不同墩臺長度和角度相同（4）特殊彎、斜橋的簡化處理平行布置和等角度布置相結合2、橋梁縱面布置置結合橋梁總體布布置進行縱坡、、豎曲線及組合合統一考慮對于平原地區跨跨域公路或河流流的橋梁，豎曲曲線應進入橋梁梁兩跨的引道中中如果在縱坡地段段，橋梁應沿公公路線形在坡度度的最底最高處處設豎曲線順接接橋上縱坡不宜大大于4%，而對于一聯長長度較長的橋梁梁縱坡不宜大于于3%橋梁縱面關鍵要要做到與兩側路路線的順適（四）、橋型選選擇（中小跨徑徑橋梁）1、上部結構形式式（1）裝配式梁板分類截面型式：實體板、空心板板、T梁、Ⅰ型組合梁、矮箱梁等結構性能：鋼筋砼結構、預預應力混凝土結結構受力體系：簡支、橋面連續續、結構連續（（連續梁、剛構構）1、上部結構形式式（1）裝配式梁板適用范圍一般情況不同預預制構件的跨徑徑適用范圍：預制板板：6～20mT型梁：20～50mI型組合梁：20～40m（橫向柔度大，，易失穩）矮箱梁梁：25～40m（20m也用，拆模難；；大于40m吊裝重、施工費費高、危險）1、上部結構形式式（1）裝配式梁板選擇考慮因素：：橋梁總體布置、、橋高、跨度橋位所處地形環環境是否有利于于預制場地布設設運輸條件施工隊伍的能力力同一工程的統一一（同一合同段段）（2）支架現澆梁板板分類截面類型：實心板、空心板板、箱型梁結構性能：鋼筋砼、預應力力砼受力體系：簡支、連續梁或或剛構（2）支架現澆梁板板跨徑適用范圍：：6～13m:鋼筋砼板15～25m:鋼筋砼箱梁25～60m:預應力砼箱梁（3）拱橋選擇因素:穩固的地基（或或樁基）材料（山區、高高強度石料豐富富）地形（溝谷地形形）自然景景觀（（山谷谷、峽峽口））（3）拱橋橋分類按使用用材料料分：：石拱橋、砼砼拱橋、鋼鋼筋砼拱橋橋按截面形式式分：板拱、肋拱拱、箱型拱拱、雙曲拱拱按立面布置置分：上承式、中中承式、下下承式按受力體系系分：簡單體系：：三鉸、兩兩鉸、無鉸鉸組合體系：：無推力、、有推力、、拱梁組合合常規橋梁上上部結構材材料經濟指指標表2、下部結構構型式選擇下部結結構形式考考慮的因素素:上部結構型型式橋下地形（（溝、谷、、河流）工程地質條條件材料環境施工條件（1）橋墩：橋墩形式與與適用高度度重力式橋墩墩：一般不超過過10m柱式橋墩：：30m以下矩形實心橋橋墩：30m<H<60m矩形空心薄薄壁橋墩：：超過60m（2）橋臺橋臺形式選選擇主要地地形、地質質因素，主主要受地形形的限制較較大。橋臺主要類類型重力式（實實體）橋臺臺埋置式橋臺臺（柱式、、肋板式））輕型橋臺（（薄壁）組合式橋臺臺（加筋式式、拱橋組組合臺）常用橋臺形形式與適用用高度U型橋臺：橋臺高度一一般不宜大大于10m柱式橋臺：：高度不宜大大于4m肋板式橋臺臺：合理高度應應為4～10m（3）常用基礎礎明挖淺基礎礎(挖深不超過過4米）樁基礎注意：：①在一座橋橋梁中，盡盡量采用相相同的基礎礎型式。②對于我省省，黃土地地區、陡坎坎地形較多多，樁基礎礎有效樁長長取2倍樁基直徑徑厚度土層層以下。③濕陷性黃黃土地區，，負摩阻影影響。④摩擦樁樁樁長不小于于15米，端承樁樁樁長不小小于12米，嵌入中中風化或微微風化巖層層深度不小小于2.5d,單軸抗壓強強度不小于于10兆帕。（五）特殊殊橋梁設計計坡橋設計1、橋上縱坡坡規范要求橋橋上縱坡不不宜大于4%，如受地形形條件和路路線線型的的限制，可可以適度加加大，但必必須采取一一定的構造造措施。2、梁（板））橋墩水平平力1）恒載作用用下的橋墩墩受力橋梁上部恒恒載對于橋橋墩不產生生水平力。。2）制動力作作用下的橋橋墩受力由于制動力力在橋墩上上的豎向分分力很小，，可不對其其分解3）溫度變變化引起的的墩頂水平平力由于溫度變變化，上部部結構伸縮縮，導致墩墩頂產生水水平位移所所產生的的水平力與與橋面縱坡坡大小無關關綜上所述，，橋墩墩頂頂所受的水水平力與橋橋梁縱坡關關系不大，，一般其下下部構造可可按平坡橋橋進行結構構分析。（五）特殊殊橋梁設計計順水橋設計計1、適用范圍圍局部路線與與水流平行行或交角較較小2、順水橋設設計橋長確定;不宜壓縮河河道橋梁高度:考慮蓋梁以以下凈空要要求橋墩形式：宜采用柱式式墩橋墩結構受受力分析：考慮漂浮物物滯留在橋橋墩產生的的作用（六）特殊殊地質條件件下的橋梁梁設計濕陷性黃土土地區1、濕陷性黃黃土的工程程特性易溶蝕、易易沖刷、各各向異性以以及濕陷性性2、設計原則則最大限度的的消除和減減少不均勻勻沉降和地地基承載力力不均勻對對結構安全全造成的不不良影響3、橋位選擇擇盡量避開黃黃土陷穴地地下巖溶的的發育區和和易崩解、、潛蝕、頂頂沖和發育育不穩定地地段（六）特殊殊地質條件件下的橋梁梁設計濕陷性黃土土地區4、設計重點點墩臺基礎5、重點注意意的問題采用明挖基基礎時，盡盡量選擇非非濕陷性黃土土層為基礎礎持力層采用樁基礎礎時，樁盡盡量穿透濕濕陷性黃土土層，適度度考慮濕陷陷產生的負負摩阻力。。必須充分注注意橋頭的的防護和排排水，設置置完善的排排水系統（六）特殊殊地質條件件下的橋梁梁設計滑坡體附近近1、橋位選擇擇避免將橋梁梁置于滑坡坡體上，或或將墩臺設設于有滑坡坡的堤岸上上2、設計原則則當無法避免免在滑坡體體邊緣設置置橋梁時、、必須對滑滑坡體采取取可靠的整整治措施，，避免對橋橋梁穩定性性構成潛在在的威脅3、幾個注意意的問題當橋梁設置置于相對穩穩定的滑坡坡體上時，，必須做好好工程的防防排水設施施，避免開開挖和沖刷刷過多擾動動地形，引引起古滑坡坡復活布設在滑坡坡體邊緣的的橋梁，當當橋梁高度度不大時，，宜采用樁樁柱式墩臺臺。當采用擴大大基礎以致致基坑開挖挖多大易誘誘發新滑坡坡時，應優優先采用樁樁基礎（六）特殊殊地質條件件下的橋梁梁設計泥石流地區區1、橋位選擇擇應選擇在溝溝床穩定的的流通區直直線段內，，盡可能與與主流正交交2、設計原則則跨越泥石流流深溝的橋橋梁不宜在在溝中設墩墩，跨越較較寬泥石流流溝槽，應應選擇較大大的跨徑，，避免橋墩墩過多壓縮縮泥石流通通道要保證足夠夠的橋下凈凈空，不宜宜采用挖深深河床的辦辦法增大橋橋下凈空在泥石流溝溝內不得采采用各類輕輕型橋墩，，和錐坡突突出臺前的的埋置式橋橋臺（七）樁基基礎的特殊殊處置一、斷樁或或是樁長不不足加樁方方案1、扁擔樁沿縱橋向加加同等直徑徑的樁，廢廢樁用砂礫礫或粘土填填充，分層層壓實，待待填充壓實實后再鉆新新孔，注意意新樁和斷斷樁的樁間間距離。2、菱形加樁樁（1）、施工前，應應先鑿出原原有樁頂1.5m范圍內鋼筋筋保護層，，并將墩底底0.5m范圍內鑿除除1cm厚鋼筋保護護層。鑿毛毛后一定要要保持樁和和柱子為圓圓形，并形形成繞混凝凝土樁或柱柱的環狀坑坑槽，以保保證與鋼套套箍緊密接接觸及膠與與混凝土的的粘結性。。（2）、A、C和B、D采用q345-D鋼板，采用用Ⅰ級雙面熔透透角焊，套套箍鋼板應應避開承臺臺上、下層層鋼筋布置置。（3）、安裝套箍鋼鋼板前，應應在鋼板內內側、樁、、柱涂橋梁梁加固專用用結構膠使使鋼板與原原樁基黏貼貼牢固，并并用10級高強螺栓栓擰緊。在在樁或墩的的粘合處在在涂膠以前前必須將殘殘渣和浮塵塵清洗干凈凈，以保證證結構膠與與混凝土的的粘結質量量。3、整幅加樁樁（1）、施工前，應應先鑿除原原有承臺側側面40厘米范圍內內的砼，鑿鑿除后保證證原承臺橫橫向鋼筋。。二、溶洞位位置樁基礎礎的處置1、樁基設計計為摩擦樁樁。如果樁樁側有溶洞洞，可以先先對溶洞采采用M7.5漿砌片石進進行砌筑，，砌筑厚度度為樁側0.75d。溶洞處置置完畢后，，繼續下挖挖至設計標標高，按照照摩擦樁重重新進行設設計，溶洞洞范圍內不不考慮摩阻阻力的影響響；如果樁樁底發現有有溶洞，根根據溶洞距距樁底的距距離分別對對待，根據據現場情況況分別對待待。2、樁基設計計為嵌巖樁樁。如果樁樁側有溶洞洞，可以先先對溶洞采采用M7.5漿砌片石進進行砌筑，，砌筑厚度度為樁側0.75d。溶洞處置置完畢后，，繼續下挖挖至設計標標高，即可可終孔；如如果樁底發發現有溶洞洞，則須判判定穩定中中風化灰巖巖厚度，溶溶洞頂有5米厚中風化化灰巖，樁樁長保持不不變，只對對溶洞進行行處理。小小于5米，則要求求樁基穿越越溶洞，挖挖至穩定中中風化灰巖巖并嵌入2.5倍樁徑或按按摩擦樁設設計，空洞洞范圍內不不考慮摩阻阻力的影響響。3、對于有溶溶洞的樁基基，施工方方一定要探探明其規模模大小，并并給出文字字性說明。。在設計方方沒有給出出處理意見見之前，有有發現溶洞洞的樁均不不可灌注。。對于需要要變更為摩摩擦樁設計計的，施工工單位須提提供挖孔記記錄，以便便合理確定定樁長。二、橋梁結結構設計要要點二、橋梁梁結構設設計要點點1、不同上上部結構構的工作作原理（1）裝配式式梁板鉸接板鉸接梁剛接梁鉸接板通過板與與板之間間的鉸縫或似似鉸的結結構傳遞豎向向力，幾幾乎不傳遞彎彎矩。板的相互互作用鉸接板橋橋計算圖圖式鉸接梁梁之間較較弱的翼翼板連接接近似于鉸鉸接實際上由由于翼板板的彎曲，剪剪力也不不能完全傳遞遞鉸接T形梁橋計計算圖式式剛接梁橫梁與翼翼板共同同形成剛性連接接使得豎豎向力和彎矩得得以在梁梁與梁之間傳遞遞各梁的整整體受力力性能得到加強強剛接T形梁橋計計算圖式式（2）整體現現澆梁板板整體現澆澆板：雙向彎曲曲受力的的彈性薄薄板整體現澆澆箱梁：：縱向彎曲曲橫向彎曲曲扭轉扭轉變形形（畸變變）（3）斜彎結結構①斜板橋影響斜板板受力性性能的主主要因素素斜交角寬跨比支承方式式斜板橋的的工作特特性：簡支斜板板的縱向向主彎矩矩比同跨跨徑和橋橋寬的正正交板彎彎矩要小小，且彎彎矩隨斜斜交角增增大而減減小縱向最大大彎矩向鈍鈍角方向偏偏移均布荷載載作用下下最大彎彎矩位置置的變動動斜板橋的的工作特特性：荷載有向向兩支承承邊之間間的最短短距離方方向傳遞遞的趨勢勢，對于于較寬的的斜橋，，其最大大主彎矩矩方向幾幾乎接近近與支承承邊正交交。斜板橋的的工作特特性：斜板除斜斜跨徑方方向的主主彎矩外外，在鈍鈍角部位位的角分分線垂直方向向上，將將產生接近跨中中彎矩值值的負彎矩矩，該彎彎矩分布范范圍較小小；斜板板在支承承邊上的的反力分分布很不均勻，，鈍角處可出現比比同情況況正交板大大數倍的的反力，而而銳角處處反力很小小，甚至至出現負反反力，以至于銳角角有上翹翹的趨勢，，斜板以以上特性可可以用比比擬連續梁梁來描述述ABCD比擬連連續續梁斜板橋的的工作特特性：斜板的最最大縱向向彎矩，，雖比同同等跨、、寬的正正橋小，，但橫向彎矩矩卻比同同等跨寬寬的正橋橋要大的的多，跨跨中部分分的橫向向彎矩增增加量，，相當于于縱向彎彎矩減小小的量斜板在工工作過程程中，在在平面內內有向銳角方方向轉動動的趨勢勢斜板橋的的工作特特性：斜板的扭扭矩變化化非常復雜雜，與板板的抗扭剛剛度有關關《橋規》規定:斜交角不不大于15°時，才可以按按正橋計計算。一般斜交交角不宜宜大于45°斜板扭矩矩圖(45°)②斜梁橋多梁式單單梁式式彎扭耦合合效應除除受斜度度影響外外，還受受彎扭剛剛度比（（K＝EI/EJ）的影響響（反比比關系））單箱斜箱箱梁:K=0.5～5扭矩作用用大多梁式肋肋梁橋K=10～100彎扭耦合合效應小小③平面彎橋橋1>彎橋的主要要受力特特點：由于彎扭扭耦合,變形大扭矩存在在于各處處反力不均均勻橫梁作用用突出2>彎橋受力力圖式彎梁受力力圖彎彎梁梁截面位位移和分分解M:彎矩T:扭矩V:剪力④拱橋豎向反力力豎向荷載載水平推力力(減小彎矩矩）彎矩矩1>受力圖式式：三鉸拱兩鉸拱無鉸拱2>拱軸線常用的拱軸線型型式有圓弧線、拋物線線和懸鏈線圓弧線拋物線懸鏈線理想的拱軸線是與拱圈承受的壓力線相吻合合3>連拱作用橋墩抗推剛度是是拱圈抗推剛度度的40倍以上時，近似似按單孔固定拱拱計算2、橋梁常見結構構性病害及原因因（設計原因））（1）裝配式板橋①鉸縫砼開裂、、破碎，造成單單板受力②板底的縱縫③板底橫縫及板板側豎向裂縫④板在靠近支座座處斷裂（2）整體式板橋①板底縱縫②板底橫縫（3）裝配式梁橋①下緣受拉區裂裂縫②腹板中間的豎豎向裂縫③腹板水平縱向向裂縫④腹板斜裂縫⑤梁間翼板濕接接縫縱向裂縫⑥橫隔板與主梁梁連接處砼損壞壞（4）整體現澆箱梁梁主要出現的病害害有：縱向彎曲開裂，，支點附近梁腹板斜裂縫，，箱梁頂板縱向向裂縫，支點附近底板放射射性裂縫等。上述病害多屬設設計不周引起，，主要原因有：：箱梁尺寸擬定不不合理對次內力影響考考慮不足忽視溫度應力（5）砼橋面鋪裝損損壞梁板橋砼橋面鋪鋪裝縱向開裂橋面網裂、剝落落建議：只將橋面參與共共同受力考慮為為富余量（6）支座損壞橡膠支座主要病病害有：橡膠老化支座外鼓鋼板外露剪切變形過大開開裂支座脫空…………支座損壞設計方方面原因有：①支座選用不當當反力計算錯誤(斜彎橋)未考慮縱向變形形過大引起的剪剪切變形②支座未設計為為水平放置坡橋，支座偏壓壓③支座脫空設計說明未注明明預防和補救措措施（7）拱橋①圬工拱橋拱圈圈縱向開裂設計的拱頂填料料厚度偏小②拱頂底面橫向向開裂設計時基礎沉降降計算不準確③裝配結構施工工縫處開裂接頭、節點處設設計薄弱施施工質量不易保保證拼接構造耐久性性差局部應力力未進行詳細計計算（8）結構耐久性考考慮不足產生的的病害現象：鋼筋銹蝕混凝土凍融損傷傷結構受化學侵蝕蝕損壞等原因：耐久性設計概念念不足，采用過過小的構件截面面，鋼筋保保護層過小，忽忽略環境對結構構的影響，保護護性措施設計未未引起重視（如如排水系統、防防水層）（9）由于設計不完完善可能導致的的施工缺陷①錨下砼不密實實；②梁腹板蜂窩、、麻面；③先簡支后連續續結構中負彎矩矩預應力束普遍存在伸長量不不足，管道壓漿漿難以保證；④過薄的橋面砼砼鋪裝；⑤鋼筋位置的較較大偏差，無法法避讓。3、中小跨徑橋梁梁設計中應注意意的問題結構承載力是核核心具體應注注意的一些問題題：（1）裝配式板的鉸鉸縫設計（2）裝配式板截面面設計（3）注意橋梁的橫橫向受力和橫向向配筋（4）加強裝配式梁梁的橫向連接（5）對于先簡支后后連續結構①在負彎矩區設設置足夠的普通通受力鋼筋②完善濕接縫預預留的伸出鋼筋筋（6）各類結構均均應加強分布鋼鋼筋的配置3、中小跨徑橋梁梁設計中