45+80+45京杭古运河大桥全套图纸_GQJS计算文件_桥梁博士计算文件

一、概述

申嘉湖高速公路，是联络上海、嘉兴和湖州等地区的联络线，京杭古运河特大桥是上海至嘉兴、湖州高速公路的重点工程。本桥位于申嘉湖高速公路嘉兴市附近，需要跨越京杭古运河。京杭古运河特大桥的建设对于促进申嘉湖及沿线各市的经济发展，完善沪浙两省省干线公路网建设具有极其重要的意义。该桥起点桩号K28+176.90，终点桩号K29+075.10，桥梁全长898.2m。桥轴线与京杭古运河呈105°斜交。京杭古运河特大桥主桥为主跨80m的预应力混凝土变截面连续箱梁，其跨径组合为（45+80+45）m。引桥为4联跨径30m的装配式部分预应力混凝土连续箱梁，其中上海侧为2联（6×30＋6×30）m，湖州侧为2联（6×30+6×30）m。桥梁平面全部位于R＝6000m的圆曲线上。

二、设计标准与规范

    1、采用规范

            ⑴ 《公路工程技术标准》（JTJ001-97）

            ⑵ 《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）

    ⑶ 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-85）

        ⑷ 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）

        ⑸ 《公路桥涵地基与基础技术规范》（JTJ024-85）

       ⑹ 《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）

    ⑺ 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

    ⑻ 《高速公路交通安全设施设计与施工技术规范》（JTJ074-94）

               ⑼ 《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062-91）

    ⑽ 《交通行业标准公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4-93）

        2、参考规范

      ⑴ 《英国标准学会British Standard BS5400》

      ⑵ 《Standard Specifications for Highway Bridges》U.S.A，1996.

    ⑶ 《日本高等级公路设计规范》第二册，1990.

    ⑷ 《公路桥梁抗风设计指南》

三、技术标准及技术条件

1、设计荷载：公路－I级。

2、桥面宽度：0.5 m（外护栏）+15.5 m（行车道）+1.0 m（内侧护栏）+1.0 m（中央分隔带）+1.0 m（内侧护栏）+15.5 m（行车道）+0.5 m（外护栏），全宽35m。

3、通航净空要求：京杭古运河通航净空60×7 m。

4、温度荷载：箱梁体系温度-5.6～38.5℃，合拢温度18℃。

6、风 荷 载：设计风速26m/s。

7、支座沉降：主桥中支点2.0cm，主桥边支点1.5cm，引桥1.0cm

8、地震烈度：Ⅵ度，按Ⅶ度设防。

9、跨径组成：(6×30+6×30+ (45+80+45)+6×30+6×30)m。

四、主要材料

    1、混凝土

        主桥现浇箱梁、引桥预制箱梁                50号混凝土

        主墩墩身 、引桥预制箱梁调平层             40号混凝土

        墩台身、护栏、防震挡块等                  30号混凝土

        承台、桩基础                             25号混凝土

        桥头搭板                                 25号混凝土

        桥面铺装层                                 沥青混凝土

      锥坡                                   预制空心六棱块

2、钢材

    （1）低松弛高强度预应力钢绞线应符合ASTM A416－97的规定，单根钢绞线直径15.24mm，公称面积A＝140mm2，标准强度file:///C:/Users/linyang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.png，弹性模量file:///C:/Users/linyang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.png1.9×105MPa。

    （2）ΦL32精轧螺纹粗钢筋、Ⅱ级钢筋和I级钢筋应符合GB1499－91和GB1303－91的规定；凡钢筋直径312mm者，采用Ⅱ级钢筋；凡钢筋直径<12mm者，采用I级钢筋。

（3）钢板应符合GB700－88规定的Q235钢板。

（4）主桥连续箱梁底板、腹板、中横隔板防裂钢筋网、桥墩承台底面钢筋网及引桥混凝土调平层内D5冷轧带肋钢筋焊接网，其各项性能应符合《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》JGJ/T 114-97的有关规定。

    本桥结构用材（包括砂、石、水等）质量要求应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041－2000）有关要求。

    3、其它材料

    （1）锚具及管道成孔：主桥及引桥纵向采用符合质量要求的群锚及配套的设备，管道成孔采用钢波纹管；主桥桥面板横向及引桥墩顶连续处采用BM型锚具及配套的设备，管道采用扁钢波纹管成孔；主桥变截面连续箱梁竖向预应力及0号块横隔板采用ΦL32精轧螺纹粗钢筋，其技术标准应符合GB1499-91的规定，其标准强度为750MPa，采用YGM锚具；墩梁临时固结采用ΦL32精轧螺纹粗钢筋，其标准强度为750MPa，采用YGM锚具。

    （2）主桥支座采用GPZ(Ⅱ)盆式橡胶支座系列产品，其性能应符合有关规定。引桥连续墩支座部分采用板式橡胶支座，非连续墩台顶和连续墩支座部分采用四氟滑板橡胶支座，板式支座的各项性能须满足部颁标准的有关要求。

    （3）桥梁伸缩装置采用D80和D160型伸缩装置。

五、桥位处的自然地理概况

1、地形地貌

桥址区位于杭嘉湖平原西北部，地势低洼，视野开阔，除极少数孤丘兀立，一般高出海面仅2~4m。由于受人类活动的影响，原始地貌受到改造，居民点稠密，在河堤附近的地段，软土分布极为广泛，表不有厚度不一的素填土。

2、地层岩性

据钻孔揭露，桥址区内主要地层为海相亚粘土、海相软土、冲海基土、冲洪积碎石土，其岩土体工程地质特征分叙述如下：

（1）2-1亚粘土：浅黄色，含铁锰质锈斑，湿，软塑状态，0～0.3m位灰色耕植土。地基土容许承载力[σ0]=120kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝20kPa。

（2）3-1淤泥质亚粘土：深灰色，含有机质及少量粉砂团块，饱和，流～软塑状态，局部位粘土。地基土容许承载力[σ0]=70kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝15 kPa。

（3）4-2亚粘土：褐黄色，含铁锰质结核，上部富集，中夹灰白色粘土斑块，厚层状构造，稍湿，可塑～硬塑，局部为粘土。地基土容许承载力[σ0]=180kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝55kPa。

（4）4-3亚粘土：褐黄色，湿，可塑～软塑状态，粉砂质含量较高，局部夹亚砂土薄层。地基土容许承载力[σ0]=150kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝45kPa。

（5）6-1砂土：灰绿色，稍湿，可塑～硬塑状态，含少量的铁锰结核。地基土容许承载力[σ0]=220kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝70kPa。

（6）6-2亚粘土：浅灰，深灰色，湿，可塑～硬塑状态，粉砂质含量较高，局部为亚砂土，并含少量螺壳。地基土容许承载力[σ0]=140kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝40kPa。

（7）6（夹）粉砂：浅黄色，饱和，松散～稍密状态，断续件亚粘土薄层。地基土容许承载力[σ0]=200kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝45kPa。

（8）7-1亚粘土：深灰色，薄层状构造，断续夹粉砂微薄层，局部含有机质，湿，软塑状态。地基土容许承载力[σ0]=120kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝30kPa。

（9）7-2亚粘土：深灰色，呈薄层状，断续夹粉砂微薄层，局部含有机质，湿，软塑状态。地基土容许承载力[σ0]=160kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝55kPa。

（10）8-1细砂：灰绿色，饱和，稍密～中密状态。地基土容许承载力[σ0]=220kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝55kPa。

（11）8-2亚粘土：深灰、灰绿色，断续夹粉砂微薄层，含少量的螺壳，湿，软塑状态，局部为粘土。地基土容许承载力[σ0]=120kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝30kPa。                                                      

（12）8-3亚粘土：灰绿色，湿，可～硬塑状态，粉砂质含量较高局部为亚砂土。地基土容许承载力[σ0]=180kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝60kPa。

（13）8-4亚粘土：灰绿色，湿，软～可塑，夹有薄层亚砂土，局部为粘土。地基土容许承载力[σ0]=140kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝40kPa。

（14）8-5亚粘土：灰绿色，湿，可塑，局部夹有薄层亚砂土。地基土容许承载力[σ0]=160kPa，桩侧土极限摩阻力[τi]＝55kPa。

3、地质构造及地震

（1）地质构造

桥址区位于杭嘉湖平原西北部，第四系以来，区域构造形式为缓慢的地壳升降运动为主，桥梁所在区域显示为大面积沉降为主。由于受原始地形的影响，堆积厚度2~100m的海积土。

（2）地震

桥位属上海上饶地震副带的南缘，属于上海震区的一部分，区域地震主要受北东向、东西向活动断裂所控制，历史记载最大地震烈度为Ⅵ度。根据国家地震局1990年出版的《中国地震烈度区划图（50年超越概率10%）》，本项目所在地震烈度为Ⅵ度，大中型构造物应按Ⅶ度设防，地震动峰值为0.05g，地震反映谱特征周期为0.25s。

4、桥区水文地质条件及水土的腐蚀性评价

（1）水文地质条件

桥址区水文地质情况简单，网状的江河湖泊水系十分发达，为太湖流域和淮河流域的组成部分，由于地势低洼，地表径流条件一般，地表排水极为困难，一般情况下地表水位总是低于潜水位。河道宽窄不一，河床平缓，水位在不同程度上受潮水影响。地表水的PH值=7.1~7.5，总硬度介于223.22~245.25, Ca2+含量为62.73～64.59mg/L，Mg2+含量为15.06～20.71mg/L，HCO＝含量为123.75~151.94mg/L，Cl＝含量为52.94~70.34mg/L，地表水对混凝土无腐蚀，对钢筋结构具有高腐蚀性。

（2）地下水及土的腐蚀性评价

桥位处地下水的储存方式为松散岩类孔隙潜水。孔隙水潜水含水层主要有全新世（Q43al－m）冲海积相，局部为全新世（Q43al－m）冲湖积相土层，岩性为灰～灰黄色亚粘土、淤泥质粘土、淤泥质亚粘土，含水层厚度一般在5~10m，水位埋深一般在0.5~1.5m，季节性变化比较明显。一般情况下地下水在4~5月份随降雨量增多二升高，丰水期（7~8月）地下水位最高，枯水期（10~12月）出现低水位。松散岩类孔隙潜水的赋水性取决于含水层的岩性和厚度，透水性较差，属赋水性较差地区。

根据桥位处的分析结果，地下水的PH值=7.0~7.7，总硬度介于310.31~732.73, Ca2+含量为70.81~164.59mg/L，Mg2+含量为32.39~91.93mg/L，HCO＝含量为180.86~542.59mg/L，Cl＝含量为45.69~195.80mg/L，地下水对混凝土无腐蚀。

总体而言，场地水、土对桥基混凝土无腐蚀，但应采取防护措施，保证受地表水影响的外露的钢筋或钢构件的防护。

5、桥址工程地质条件评价

（1）场地稳定性与地震效应

沿桥轴线勘探深度范围内，未见断层活动迹象和断裂直接通过，桥址处于相对稳定地块。

（2）根据国家地震局的《中国地震烈度图（50年超越概率10%）》，桥址区基本烈度为Ⅵ度。

6、结论与建议

（1）桥址区勘探深度范围内未发现断层活动迹象和断裂通过，地质构造简单，便于施工适宜建桥。场地存在下卧淤泥质粘土。

（2）桥址区地下水及土对桥基混凝土无腐蚀，但地表水对钢筋结构具有高腐蚀性，采用保护措施。

（3）桥址区地震基本烈度为Ⅵ度，桥基及上部结构应按设计要求采取Ⅶ度抗震设防措施。

六、设计要点

1、 上部结构

（1）、主桥变截面连续箱梁

   主桥上部为（45＋80＋45）m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，本桥全部位于半径R＝17153.64m，T＝409.20m，E＝4.88m的竖曲线上。桥宽35.0m，双向分离式断面，单箱单室箱形截面，箱梁根部梁高4.6m，高跨比为1/17.39；跨中梁高2.0m，高跨比为1/40.0。箱梁顶板宽17.0m，底板宽9.0m，翼缘板悬臂长为4.0m。箱梁高度从距墩中心1.75m处到跨中合拢段处按二次抛物线变化，除墩顶0号块设一个厚250cm的横隔板及边跨端部设厚150cm的横隔板外，其余部位均不设横隔板。箱梁采用三向预应力体系。

0号块两侧距墩中心1.75m~3.75m范围内箱梁顶厚度由0.28m变化至0.70m，底板厚度由0.7m变化至1.50m；距墩中心3.75m处至跨中箱梁顶板均为0.28m等厚度，底板厚度从0.70m至0.30m按二次抛物线变化，腹板5号块以前为0.90m，6号块以后为0.50m，5～6号块由0.90m按直线变化至0.50m。

主桥连续箱梁采用挂蓝悬臂现浇法施工。各单“T”箱梁除0、1号块外分为10对梁段，箱梁纵向分段长度为4×3.5m＋5×4.0m。0、1号块总长10.0m，中跨、边跨合拢段长度均为2.0m。边跨现浇段路线中心线处长度为3.90m。悬臂现浇梁段最大重量为159.2吨，挂蓝自重按70吨考虑。

由于平曲线半径很大，主桥预应力配束按直线桥设计；施工图中预应力束长度按桥梁设计中心线长度设计、计算。在施工中，施工单位应根据桥梁内外侧实际长度自行做相应预应力束长度调整。

主桥范围桥面铺装层为10cm厚的沥青混凝土+6cm厚50号混凝土调平层。横坡2%，横坡由腹板高度调整。

（2）、引桥30m装配式部分预应力混凝土连续箱梁

引桥上部构造为装配式部分预应力混凝土连续箱梁。箱梁采用单箱单独预制、简支安装、现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。为了便于模板制作和外形美观，主梁纵向外轮廓尺寸保持不变。引桥范围桥面铺装层为10cm厚的沥青混凝土+6cm厚40号混凝土调平层。

A．为了减轻安装重量和增加横向整体性，在各箱之间设横向湿接缝。主梁横坡采用2％的双向坡。端部横隔板预制，各中间墩顶横隔板采用现浇（箱内堵头板采用单独预制）。

B．为了满足锚具布置的需要，箱梁腹板在端部箱内侧方向加厚，腹板内预应力钢束除竖向弯曲外，在主梁加厚段尚有钢束平面弯曲。与此相应，锚固面在三个方向倾斜，使预应力钢束垂直于锚固面。

C．钢绞线的弯折处采用圆曲线过渡，管道必须圆顺，预应力管道定位钢筋在曲线内间隔为50cm、直线段间隔为100cm设置一组。板束的定位钢筋为100cm设置一组。

D．箱梁负弯矩区的钢波纹扁管，应在预制箱梁时预埋。在箱梁安装好后，浇筑连续接头段前将对应的扁管相接。现浇连续接头段的范围包括与板束中短束同长段的箱梁宽度和高度以内的混凝土、箱梁以外的桥面板以下部分的横梁混凝土以及边梁悬臂桥面板的混凝土。

E．预制箱梁简支安装时的临时支座，可采用硫磺砂浆制成，硫磺砂浆内应埋入电热丝，采用电热法解除临时支座。

F．桥面铺装为10cm厚沥青混凝土＋6cm厚40号混凝土调平层，横坡由盖梁横坡形成。

G．未尽事宜，请详见《装配式部分预应力混凝土连续箱梁桥上部构造》（JT/GSYQ042(3-1/2)-2001）。

2、主桥上部结构静力分析

（1）、主桥上部纵向计算采用两套不同的程序进行计算与校核，进行了成桥状态下恒载、活载、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移、风荷载、温度变化等作用的计算，并以桥梁线性、非线性计算程序进行了对比计算，两个程序计算结果接近。计算中考虑了六种荷载组合，以恒载＋活载＋收缩徐变＋预应力＋温度变化的荷载组合控制设计。

（2）、施工计算共分40个受力阶段，阶段划分根据施工进度和施工顺序安排，用桥梁综合程序计算。

（3）、箱梁横向桥面板分别按框架和简支板考虑固端影响两种模式进行计算，择其大者控制截面设计。

（4）、主桥施工过程中单“T”进行了下述几种工况的验算，并以此控制临时固结所需的预应力钢筋及临时支承。

       a、最后一个悬臂段不同步施工，一侧施工，另一侧空载；

       b、最大悬臂时，一端承受最大风载，另一端空载；

       c、一侧堆放的材料、机具等按8.5kN/m计，悬臂端部作用200kN集中力，另一端空载；

d、一侧施工机具等动力系数1.2，另一侧为0.8;

e、悬臂施工阶段一侧箱梁自重增加4％，另一侧自重减少4％。

（5）、主桥合拢温度按12℃计算，施工时建议合拢选择在日平均气温变化最小的时段进行即可。合拢顺序为先合拢边跨，后合拢中跨。

  计算结果表明，在上述各种工况下截面应力分布较为均匀，箱梁顶、底板均均未出现拉应力并有一定的压应力储备。考虑35%的竖向预应力后，箱梁各截面最大主拉应力值控制在1.0Mpa以内。

3、引桥装配式部分预应力混凝土连续箱梁静力分析

引桥上部箱梁内力计算采用平面杆系有限元程序，荷载横向分配系数采用刚接板（梁）法计算，并用梁格法进行验算。桥面板计算按单向板和悬臂板计算。

4、动力分析

   结构动力分析按《公路工程抗震设计规范》（JTJ 004-89）和《Standard Specifications forHighway Bridges》U.S.A，1996，采用大桥设计地震动工程参数研究报告提供的动力参数及反应谱，将桥梁上、下部及基础作为空间整体结构，用SAP系列软件进行分析。地震力计算中地基比例系数m取10000kN/m4，地震力叠加方案为：

纵向：100％纵向力＋30％横向力＋50％竖向力；

横向：30％纵向力＋100％横向力＋50％竖向力。

  5、预应力体系

（1）C50号混凝土设计强度：Ra＝28.5MPa  Rl＝2.45MPa

（2）预应力钢材：

标准强度             file:///C:/Users/linyang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.png

锚下控制应力          σk＝0.73file:///C:/Users/linyang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image007.png

孔道偏差系数           K＝0.003

孔道摩擦系数           μ＝0.25

锚具回缩              Δ＝6mm

ΦL32精轧螺纹粗钢筋   file:///C:/Users/linyang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image009.png

主桥纵向预应力采用17φj15.24、21φj15.24钢束，群锚锚固体系，设计张拉吨位分别为3232kN、3992kN。纵向预应力在箱梁根部几个梁段布设腹板下弯钢束，其余梁段布设顶板束和底板束。主桥箱梁横向预应力采用4φj15.24钢铰线，15－4型扁锚，以75cm的间距布设，一端张拉，交替锚固，单根设计张拉吨位为195.3kN。竖向采用ΦL32精轧螺纹粗钢筋，设计张拉吨位为540kN，以50cm等间距布置，在近支点18.7m范围内每侧腹板按双肢配置，其余梁段按单肢配置，为方便施工竖向预应力可兼做悬臂施工时挂蓝的后锚点，挂篮前移后，建议对竖向预应力粗钢筋进行补拉并封锚。

引桥预制箱梁采用4φj15.24、5φj15.24钢束，群锚锚固体系，设计张拉吨位分别为781.2kN、976.5kN。墩顶连续处顶板采用4φj15.24、5φj15.24钢束，扁锚锚固体系，设计张拉吨位分别为781.2kN、976.5kN。

6、下部结构设计要点

根据本桥主墩较低的特点，主桥主墩桥墩采用实体墩，每墩12φ1.5m的钻孔灌注桩，过渡墩采用柱径160×220cm的双柱式矩形墩，基础采用4φ1.5m的钻孔灌注桩。两侧引桥上部结构分别为(6×30+6×30)m和（6×30+6×30）m的装配式预应力混凝土连续箱梁桥，引桥采用柱径130cm的三柱式桥墩，基础采用6φ1.2m双排钻孔灌注桩。桥台采用三柱式台，基础采用6φ1.2m的钻孔灌注桩。

未尽事宜，请详见《装配式部分预应力混凝土连续箱梁桥下部构造》（JT/GSYQS043(3-1/1)-2001）。

7、主桥箱梁悬浇阶段墩梁临时固结措施

在每个主墩上设置两排60cm宽、280cm长的50号混凝土临时支座和两排26Φ32的粗钢筋。临时锚固计算采用一个“T”上箱梁的自重及最不利的不平衡荷载产生的弯矩来控制，临时支座的承压计算不考虑盆式橡胶支座及墩旁托架参与受力。

临时支座采用硫磺砂浆混凝土,两层硫磺砂浆,每层砂浆内预埋电阻丝。临时支座拆除时，先放松0号块箱梁顶临时锚固粗钢筋，通电熔化硫磺砂浆，以达到解除临时约束的目的。硫磺砂浆内预埋电阻丝的功率大小由试验确定。

下面是桥梁博士的截图