施工圖的設計審查要注意的地方又多又繁雜,這里給大家曬曬“橋梁施工圖設計審查意見”,方便大家相對系統、完整的對照自己的施工圖進行自查。工作中提交一份完美的施工圖設計,成就感鋼鋼的~
一、伸縮縫寬度的計算
"公路橋梁伸縮裝置”一書,P(115-116)有一個伸縮量簡易計算公式。東北地區,按溫度變化幅度為+33.2--42.4度,各種因素影響伸縮量計算如下:
1、普通鋼筋混凝土橋 1.089*L(mm)
2、預應力混凝土橋 1.353*L(mm)
式中:L--為橋梁的伸縮長度(米)。
(1)此公式考慮的溫度變化占0.756*L(+33.2_-42.4度)
(2)混凝土收縮占0.08*L
(3)預應力占0.0165*L
(4)可變荷載引起梁端的轉動占0.04*L
(5)留富裕量(0.215-0.312)*L
若不計富裕量,普通鋼筋混凝土橋為0.838*L,估算可取0.8*L。預應力混凝土橋為1.041*L,估算可取1.0*L。
伸縮縫伸長量是升溫引起的量。預留的閉口量為橋頭預留縫寬度,該書建議乘1.3系數,即上述富裕量(0.215-0.312)*L。
二、涵洞設計的主要問題
1、涵洞的基礎深度確定
根據“公路橋涵地基與基礎設計規范”P18的公式計算結果,大致為標準凍深的1.1倍左右,標準凍深可從上規范P69圖中查得,如長春地區為1.6米。現在各單位都按調查的最大凍深加0.25米,作涵洞的基礎深度,即長春地區為1.8+0.25=2.05米。規范中規定超靜定結構才加0.25米。涵洞多為靜定結構,按最大凍深設計基礎深度也行,但0.25米就不要加了。
2、涵洞進出口的截水墻高度
現在各單位設計的截水墻高度很亂,從(1.00-2.20)米都有,建議以涵洞底坡度來確定截水墻高度,即坡度<2%用1.4米,坡度2-3%用1.5米,坡度>3%用1.6米。截水墻很重要,沒有不行,涵洞底被掏空,涵洞就塌了,1999年延吉-圖們高速公路的個別涵洞就因此而破壞了。
3、涵洞的溝底鋪砌
進出口鋪到截水墻為止,有多鋪一米的,沒有用、站不住。鋪砌用漿砌片石,厚度0.4米。
4、填土高超過7.0米的涵洞,涵墻和涵底板都要配鋼筋,但基本上可以按構造要求配筋。
5、當涵洞的地基承載力只有(80-100)kpa時,可換(2-3)米砂礫作人工持力層,用整體式基礎。
三、小橋輕臺的設計
1、配筋要滿足規范最低要求,偏心受壓配筋率,單側為0.25%。
2、輕臺墻的設計,墻長在12米左右要設假縫(混凝土斷開,鋼筋不斷),墻長在14米左右要設斷縫,假縫和斷縫中都用瀝青麻絮填塞;有用三油三氈覆蓋在縫上防水的,背面尚可,正面不好看,輕臺墻設縫一定要重視。
3、輕臺的墻厚,用0.6~0.8米,一般按構造要求配筋,因此墻不宜太厚,太厚的墻配筋越多。
4、輕臺的高度,可以從支撐梁的中心至臺帽頂面高度計算。設計輕臺的高度不宜大于8米,墻過高填土壓力太大,對上部結構受力不利。有的將臺墻高做到了11米多,一個橋臺配鋼筋17.5噸,既不經濟又不安全。
5、輕臺(小橋)的基礎設計,應該足夠重視,天然基礎宜嵌于巖石內或置于巖面,不要在基底和巖面之間墊砂層,以此來降低橋臺高度,這樣作似將基礎懸于空中,有安全隱患,洪水一來易沖壞。基礎落不到巖面,就應該向下移,但支撐梁不宜下移,否則會加大輕臺高度。支撐梁用現澆或預制,可在臺墻相應位置預埋鋼筋焊接,或將基礎襟邊內側作高些,設置支撐梁,河底鋪砌對支撐梁有一的保護作用。輕臺墻的基礎在支撐梁下深一些也有好處,土壓力能抵減墻身的部分彎矩,地基土還可對墻基礎有一定的嵌固作用。輕臺墻的配筋設計,已經電算出不同墻高、跨徑和不同墻厚的配筋表,供大家參考使用。
6、輕臺的八字墻或圍墻較高時,考慮穩定,需要拉錨定板,一塊1.0*1.0(米)的錨定板可抵抗水平力10.0--15噸左右。設置錨定板注意兩點:
(1)、錨定板不能設得太多,宜不超過兩層,每層1-2塊。層或塊數太多,群錨受力不均勻,墻要產生裂紋,在長春-吉林高速公路進口附近便道上就有一例。
(2)、錨定板拉桿的長度,不能各層都一樣,如7.0或9.0(米)。應該根據層位不同按公式計算,即L=B+3h(米),式中:L-拉桿的長度;B-拉桿位置處填土破壞棱體的寬度;h-3錨定板的邊長,多采用一米,3米是拉桿在破壞棱體外預留長度。曾用有限元法分析,在破壞棱體外3米后,錨定板受力土不被攪動。
四、橋墩設計
在前面初步設計橋墩型式選擇中、對橋墩的設計已講得很多,這里只談橋墩蓋梁的設計,主要是蓋梁寬度的確定,大致有三個原則:
1、按墩柱直徑決定,一般比墩柱直徑(寬度)大(5-10)厘米,即蓋梁襟邊寬度。多數取10厘米,太寬了沒有用,也可取5厘米,個別有用(15-20)厘米的。
2、上部結構簡支變連續,按臨時支座寬度要求確定,兩臨時支座的中心距離都是1.0米,臨時支座的寬度隨上部結構跨徑不同而異,如20米跨徑為17.5厘米,30米跨徑為25厘米,臨時支座到蓋梁邊一般留(5-10)厘米距離,按此計算得20米跨徑蓋梁寬為(127.5-137.5)厘米,取(130-140)厘米;30米跨徑為(135-145)厘米,取(140-150)厘米。
3、按"公路工程抗震設計規范"要求,蓋梁的寬度計算公式a=>2*(50+L)+4,式中:L-為梁的計算跨徑,以米為單位取值;4(厘米)是兩梁頭的縫寬;a-是蓋梁的寬度,單位為厘米。按公式計算結果,20米和30米上部簡支梁蓋梁寬度,分別為144厘米和164厘米。對于上部結構簡支變連續,這個公式不適用。
現今有將兩孔30米橋跨的蓋梁寬度作到200厘米的,放寬20米和30米跨徑,蓋梁寬度分別作到160厘米和180厘米就不小了。為了減少蓋梁的配筋,增加蓋梁的高度比增加蓋梁的寬度有效。
4、蓋梁的配筋
蓋梁是受彎構件,“公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范”要求一側受拉鋼筋的配筋率不應小于45*Fcd/Ffs,以C3混凝土和HRB335鋼筋的設計強度代入得45*1.38/280=0.22,同時不應小于0.2。由于蓋梁的承載力計算和開裂驗算都要考慮跨高比的影響,因此三柱蓋梁(跨徑較小)是正截面抗彎承載力控制設計,二柱蓋梁多為裂縫驗算控制配筋。蓋梁的斜截面抗剪承載力,過去主要靠設置斜筋,新規范是以箍筋為主。為此蓋梁的箍筋宜用(6-8)支,直徑(10-12)毫米,間距(10-15)厘米。具體由計算確定。計算蓋梁的斜筋面積除支點斷面一般都不需要,但仍應按構造要求配置。支點斷面計算所需斜筋面積有時較多,但由于蓋梁是支承在柱上,此斷面內柱的鋼筋伸入很多,且支承不是一個點而是一個面,不用擔心支點斷附近的抗剪問題。為此斜筋配置時不要在蓋梁的中、上部就向下彎,并增加一根箍筋吊著,應該將斜筋上升至頂面與水平主筋焊上。
五、肋板式橋臺的設計
當橋臺高度(從橋面至地面)大于5米時,采用肋板式橋臺。
1、肋板式橋臺肋的尺寸一般采用(60-100)厘米寬,詳見前面“中小跨徑橋梁下部結構尺寸選用參考表”。既然橋臺的肋板、承臺都埋在土中,橋臺的橫向穩定沒問題,肋板的尺寸采用小些,承受的壓力小,對樁的受力有利,配筋一定時,肋板的配筋率也高。。
2、當同一橋的兩臺高度相差不大時,如一米以內,可調整承臺標高,兩臺都按同一高度設計,因為橋臺的肋板、承臺都埋在土中沒有影響。為了降低橋臺高度,可以將承臺底面標高上提,因為承臺總是埋在錐坡中的。
3、樁柱肋板式橋臺都埋在土中,特別高的橋臺埋在錐坡里很深,承臺上填土很高很重,影響樁長。另外橋臺高、肋板尺寸大,受水平土壓力也大,肋板配筋多,總的講不經濟。可將承臺標高上提減少臺高,因為承臺反正都是埋土中的。施工時可在地上先填土壓實到所需的高度再鉆孔,埋護筒不向下挖土,施工也方便..
4、橋臺蓋梁的寬度,大約為中墩蓋梁寬度的1/2加背墻厚度確定。但要注意上部結構的支承線應盡量對準肋板頂面中心,使恒載一般不產生偏心。橋臺蓋梁采用太寬,肋板的厚度(順橋向)隨之相應增大,有時會影響肋板的全斷面配筋率,不滿足規范要求的0.5%。
5、肋板的配筋,原則是前、后和兩側面三者因受力不同,其鋼筋直徑,應從大至小,有所區別,可分為:
還可以結合橋梁的跨徑考慮,如跨徑較大時,可以提高一擋采用。
前后面的鋼筋間距一樣,一般(10-15)厘米,但應核定一下配筋率,肋板是單向的偏壓構件,后面單側配筋率滿足0.2%或0.25%。計算配筋率按肋板同蓋梁接觸處的斷面尺寸,橫向分布鋼筋直徑均用12毫米的;側面和橫向分布鋼筋間距都用15厘米。
5、承臺的構造配筋,承臺可挖空,橫橋向僅起聯系作用,基本上不受力。配筋可分為上、下兩層,上層用直徑16(順橋向)和12毫米鋼筋構成15*15方格,每根鋼筋做成門形,并帶直角彎鉤。下層用直徑20和12鋼筋構成15*15方格,每根鋼筋做成槽形,并帶直角彎鉤。兩層鋼筋網間用鉤筋聯接,承臺周邊配直徑12毫米鋼筋,間距(15~20)厘米。
6、在同一個橋臺上的兩耳墻應做成高度一樣,高速和一級公路在耳墻上要設置防撞護欄,因此耳墻的主筋是水平筋,過去鋼筋直徑用12厘米的,現在改用16厘米的。宜將主筋布置在豎向分布筋里側,確保主筋保護層厚度不小于4厘米。
7、耳墻的長度要滿足伸入錐坡頂以外0.75米,以防錐坡沉陷后露出耳墻的底面,擋不住路基土,有的設計不注意這個要求。
六、橋頭搭板長度的確定
(一)“公路橋涵設計通用規范”P13,3.4.4條規定,高速公路、一級和二級公路橋頭宜設置搭板,厚度不宜小于0.25米,長度不宜小于5米;“公路圬工橋涵設計規范”P24,6.19條規定,搭板厚度不宜小于0.25米,長度不宜小于6米,二者不一致。
(二)橋頭搭板設置目的,是為了防止跳車。橋頭填土或路面是柔性的,橋臺背墻是剛性的,可以認為背墻沒有沉降,因此在通車后,兩者之間必然產生一定高差,形成跳車。在城市中有鐵路的地方常常可以看到這種現象,但其變形是局部的,在很短的距離內就消失了。為此不能單純認為橋頭跳車、是橋臺后填土破壞棱體滑動(工程中沒見過)或沒壓實沉陷而引起的。橋頭填土沉降包含兩部分:一是橋頭填土施工后的沉降,二是橋頭填土施工后地基的沉降,前者用設置橋頭搭板的辦法可以防止跳車,后者處理加固地基費事費錢,不好解決。武漢-宜昌高速公路上,橋頭的W板很多都是呈曲線狀,因為漢江平原軟土較厚,東北軟土淺沒這麼嚴重。
設計搭板長度,僅從橋頭填土高度的角度,考慮橋臺后填土破壞棱體滑動為根據是不全面和不充分的,為了避免跳車需要設置搭板,但應結合橋頭填土高度、地基軟土情況和橋梁孔徑大小等因素來確定其長度。當大、小橋的填土高度一樣時,考慮搭板與橋梁工程量的協調,小橋的搭板應該比大橋短是合理的。橋頭搭板應有一定長度,可選擇(5-10米)。搭板只能起到緩解橋頭高差避免跳車的作用,過長的搭板也解決不了地基沉陷問題。
橋頭搭板的長度、厚度及配筋,搭板長度(5~7)米,厚度(0.25~0.30)米;搭板長度 (8-10)米,厚度0.35米;底面配筋,主筋直徑(順橋向)(20-22)厘米,頂面主筋直徑(順橋向)16厘米,橫向分布鋼筋用直徑12厘米的,鋼筋間距都用15*20厘米方格。頂面與底面鋼筋間的聯結,過去用箍筋,應改為鉤筋,方便施工。
更具體的講:板長6米,厚0.25米,配筋直徑20厘米,主筋間距15厘米,分布鋼筋間距20厘米.板長8米,厚0.30米,配筋直徑22厘米,主筋間距15厘米,分布鋼筋間距20厘米.板長10米,厚0.35米,配筋直徑25厘米,主筋間距15厘米,分布鋼筋間距20厘米.
七、橋梁墩臺基礎的設計
天然基礎的設計如果不用計算程序,一步一步用手算,需要半天一天。提供一個估算辦法,即將基礎底面積乘以地基容許承載力同結構重量(含上、下部及活載重)比較,如有1.25的安全系數,一般是可以的。多數人認為:地基容許承載力大于或等于350kPa,對于20米或30米橋梁,設計天然基礎可以不用計算。但當橋墩高度達10米時,30跨徑米的橋梁,要求地基容許承載力已接近400 kPa。天然基礎的設計要注意幾個問題:
1、基礎嵌巖深度要適當,強風化巖(400~500)kPa,可嵌入(1.0~1.5)米,弱風化巖600kPa以上,可嵌入(0.5~1.0)米,以上系指巖面無覆蓋層時。
2、注意水文計算的沖刷深度,一般將河床的覆蓋層沖去(2~4)米,又沖去或沖進全風化層比較合理,如果再沖去部分強風化層,沖刷可能就算得太深了,因為"公路工程水文勘測設計規范"上沒有計算沖刷巖石的公式。
3、在最大沖刷線下到基底應該留多少深度?視河床的覆蓋層厚度和巖石(地基)情況定,對土質和砂礫地基,必須照上述規范留足安全值,對巖石類地基可按前面所述基礎嵌巖深度要求。
4、要重視小橋的基礎埋深,不能與通道同等對待,通道基礎埋深滿足凍深和地基容許承載力就行,小橋要過水,僅管河床作鋪砌,但難保(50-100)年不被沖壞,我省每年水毀多是小橋基礎被沖壞,因此宜參考大中橋基礎設計。
5、天然基礎的厚度和襟邊寬度
"公路圬工橋涵設計規范"P23,6.1.6條要求,混凝土基礎的擴散角不應大于40度,但最小襟邊寬沒有規定。以前設計輕臺,基礎的厚度一般都用60厘米,近年都用75或100厘米,且為雙層基礎。但襟邊沒有按擴散角40度設置,顯然是浪費,如地基承載力夠,不需要擴大襟邊寬度,則就沒必要加厚基礎,將墻身作高一點就行。
6、天然基礎有叫擴大基礎,可分為條形基礎和獨立基礎兩種,如輕臺為條形基礎,基礎上有立柱,基礎受力只有立柱下一定范圍起作用者為獨立基礎。
天然基礎一般都應設置在巖層內,為了避免基礎被沖毀,巖層太深,就采用深基礎,安全第一。
7、為了獨立基礎都能受力,所以基礎配筋
首先要明確配筋目的,鋼筋是防溫度裂縫還是受力需要,基礎在地面以下,防裂似沒必要。但有時地基不均勻,可在基底配一層直徑12厘米的鋼筋,間距15*15厘米方格。受力鋼筋直徑要粗些,基礎頂面(橫橋向)用直徑(22-25)厘米的,底面用直徑16厘米的鋼筋,基礎順橋向的分布鋼筋,用直徑(12-16)厘米的,受力主筋的間距,由計算決定,分布鋼筋的間距用15厘米。基礎受力計算的簡化圖式,將基礎倒置,視為單跨雙懸臂梁,其上作用均布荷載,采用圬工偏心受壓公式驗算混凝土的拉應力,一般上部跨徑20米以下的橋都沒問題。另外當基礎的地基容許承載力等于或大于350kPa時,基礎也可以不配鋼筋。
涵洞的整體基礎是一板體,一般不需要配筋,跨徑較大時,可在側墻內和底板間加兩個三角形承托,基礎板的厚度,可按下式計算:H=L-2*a式中:H--基礎板的厚度;L—為涵洞的凈跨徑;a--三角形承托的邊長。估算了下,跨徑三米的涵洞,填土高度3-8米,基礎板的厚度80厘米,可以不配筋。
8、樁基礎的配筋
(1)單排樁橋臺從地面至橋面高度,過去在4米以內都按構造要求配筋,現在橋臺設有搭板可放寬到5米,橋臺超過5米一般都作群樁基礎(肋板式橋臺),橋臺上的搭板(下面將講),它可產生約30噸的摩阻力平衡水平外力;冬天整個橋臺和搭板都凍得死死的,因此橋臺的樁基受力很小,完全可以按構要求造筋。橋墩的樁基(下面也要講),當其上部結構的伸縮縫設置合理時,仍可按構造要求配筋。
(2)按“公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范”要求樁的配筋率為0.5%,放寬些可作到(0.5-0.8)%,不應超過1%,采用樁徑較粗或根數較多時,配筋率就用小些。橋臺群樁配筋,每根樁用20根直徑(20-22)毫米的鋼筋,單排樁可增加(4-8)根。橋墩基樁配筋直徑一般采用(22-25)毫米的,按配筋率要求確定鋼筋根數。
(3)樁的最大彎矩位置,樁頂自由時一般在地面下2米左右,樁頂嵌固時,最大彎矩就在樁頂,因此樁的配筋,沿樁長應分批截斷。通常分二次,第一次在地面下7-8米,第二次全截斷,位置距樁底宜不小于(3-5)米。當樁較短如(10-12)米以內,為施工方便,樁的鋼筋可以直通到底。
(4)樁基礎的配筋,除應滿足規范要求的配筋率外,還要注意主筋間的距離,宜在(15-20)厘米,間距太密不利于水下混凝土從鋼筋籠內向外流動,間距太稀樁的防裂性差,這個要求還可控制樁主筋的直徑和根數。
(5)注意樁的主筋保護層厚度,不小于凈7.5厘米,當樁直徑大于2米時還應大一些。
(6)樁的配筋在立面、斷面圖和工程量表中,主筋的根數要一致,立面圖中畫不全,應加說明僅表示主筋的截斷位置。
(7)箍筋的間距,可用(20-30)厘米,直徑8毫米,加強鋼筋直徑(25-28)毫米,每隔(2-2.5)米一道。
(8)樁的橫系梁按構造要求配筋,滿足規范要求的最小配筋率,鋼筋直徑用(20-22)毫米的,側面的鋼筋用直徑12毫米的,間距20-30厘米。
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