甘肃路通工程监理有限责任公司 甘肃兰州 730070
摘要：本设计是针对甘肃省S329线上的一座中桥进行施工图设计，根据该桥的地址、水文、河道通航等实际情况和道路走向工程技术及规范的实际需要，对从跨度拟定，桥型选择，孔径确定，上部等细部构造计算，桩基础施工工艺到桥面施工工艺各要素进行设计计算。
一、设计说明
（一）、工程概况
二道水桥旧桥为2-30m双曲拱桥，该桥梁建于1992年，服役时间较长，自身“化整为零，集零为整”的结构特点在适应重载交通方面存在承载力不足隐患，加之桥头与路线垂直相接，转弯半径小，不满足行车要求，采取改线新建方案，将桥位移至原桥位下游50m处。桥梁标高顺从改建后的路基高度，上部结构采用4-20m的预应力混凝土箱梁，下部结构桥墩采用柱式墩、钻孔灌柱桩基础，由于桥头填土较高，桥台采用肋板式台、钻孔灌柱桩基础。荷载等级采用公路-Ⅰ级，桥面宽度：净7.5+2×0.5m，设计洪水频率Q1/50=551m3/s，根据《公路工程抗震规范》（JTG B02-2013）规定，为D类桥梁，地震动峰加速度为0.15g，相应的设防标准为：桥梁抗震措施设防烈度为7度。
（二）、设计依据及规范
按照委托书的要求，本工程施工图设计编制的主要依据如下：
1）《公路勘测规范》（JTG C10-2007）
2）《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2015）
3）《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）
4）《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）
5）《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）
6）《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）
7）《公路工程抗震规范》（JTG B02-2013）
8）《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01—2008）
9）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）
10）《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）
11）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）
12）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）
13）《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）
14）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）
15）《二道水桥岩土工程勘察报告》
（三）、地质概况
桥址区位于清水河和白家河交汇地带，微地貌单元属河谷地貌，地形较平坦，地面高程1332.47～1334.53m之间，高差2.06m。
（1）、地层岩性
1）卵石（Q4al+pl）
杂色，中密-密实，骨架粒径一般10-20cm约占60%以上，个别达30-50cm，余为中粗砂充填，胶结差，母岩成分主要为硅质岩、千枚岩、砂岩、灰岩等为主，形状呈亚圆形，钻进困难，易塌孔。为河流冲洪积物。土、石等级为Ⅲ级，土、石类别为硬土。分布厚度3.80～14.00m。
2）粉质黏土（Q4al+pl）
黑色，软塑，干强度及韧性中等，无摇震反应，有臭味，局部含零星砾石。为河流冲洪积物。土、石等级为Ⅰ级，土、石类别为松土。透镜体状分布，分布厚度1.60～2.00m，埋深5.80～6.60m，层面高程1327.27～1327.32m。
3）强风化千枚岩（D2l）
灰黄色，千枚状构造，细粒鳞片变晶结构，裂隙发育，原岩为泥质千枚岩，岩芯以碎块状为主，锤击易碎。土、石等级为Ⅳ级，土、石类别为软石。分布厚度1.00～9.40m，埋深11.60～14.00m，层面高程1320.07～1321.47m。
4）中风化千枚岩（D2l）
青灰色，千枚状构造，细粒鳞片变晶结构，裂隙较发育，原岩为炭质、泥质千枚岩，岩芯呈短柱状、碎块状，锤击声清脆，岩质坚硬，锤击声脆。土、石等级为Ⅳ级，土、石类别为软石。埋深13.80～21.80m，层面高程1310.67～1320.12m，最小揭露厚度3.4m，未揭穿。
（2）、桥梁工程基础评价
桥址场地较平坦，场地浅部以冲洪积卵石为主，局部夹漂石、透镜体状粉质黏土为主，考虑到河流冲刷问题，工程不宜采用浅基础；场地下伏强～中风化千枚岩，岩体强度高，建议桥梁墩、台均采用嵌岩桩基础，以中风化岩层为持力层，考虑到中风化岩层的完整性，建议桩端进入中风化层不小于3D桩径（D为桩径）考虑。地基土（岩）相关桩基设计参数建议表见下表。
地基土（岩）相关桩基设计参数建议表
二、结构形式确定及工程量计算
（一）、桩长确定及工程量计算
1、冲击钻机钻孔
采用冲击钻机钻孔，桩顶进入中风化层1.5倍桩径，其中0#、4#桥台桩径为1.2m、1#-3#桩径为1.4m。
表1 冲击钻钻孔（单位：m）
总体积388.48 m3
（二）、桥台结构及工程量
根据《桥涵设计通用规范》，填土高度在10m以下的中等跨径桥梁，桥头为浅滩，台前护坡受冲刷较小，可采用肋板式桥台。本桥梁根据路线纵坡，0#、4#桥台台后填土分别为7.5m、9m，桥台基础根据地质情况采用桩基础，因此，桥台采用肋板式桥台，以抗台后主动土压力及台前溜坡土压力。
1、承台
0#桥台承台底面积S=32.5m2，高1.5m，则承台体积：V0=32.5×1.5 =48.75m3，0#台与4#台承台相同，所以承台总体积：V=2×48.75 =97.5 m3。
2、台身
0#、4#台身分别为两肋，0#台身高度为5.01m，V0=43.04 m3；4#台身高度为5.99m，V4=51.276m3，所以台身总体积：V=43.04+51.276=94.32 m3。
3、台帽及耳背墙
0#台帽体积：V=1.3×8.5×1.7 =18.785 m3，4#台帽与0#相同，所以桥台台帽体积：V=2×18.785=37.57m3；桥台耳背墙体积：V=22.5m3。
（三）桥墩结构及工程量
桥墩根据构造分为重力式桥墩、钢筋混凝土实体薄壁墩及空心墩、刚构式桥墩、柱式桥墩，本桥为单跨20m小箱梁，1#、2#、3#墩身均在10m之内，清水河无较大漂流物，因此本桥采用双柱式圆形墩，圬工体积小，施工便利。
表3 混凝土桥墩（体积单位：m3 其余单位：m）
墩长（m）墩径（m）墩底面积（m2）墩数墩体积（m3）盖梁截面积（m2）盖梁厚（m）盖梁体积
（四）上部构造及工程量
本桥设计洪水频率1/50，流量Q1/50=551m3/s，根据流量及与路线衔接的高度，本桥采用4-20m预应力混凝土箱梁桥，先简支后连续，桥面宽度为8.5m，横断面由3片箱梁组成，湿接缝宽度为0.57m，布置图如下：
参照20m标准跨径结构图可知，一跨中跨箱梁的体积为：
V中跨中梁=18.5m3，V中跨边梁=18.9 m3，中跨预制箱梁的体积 V中跨= V中跨中梁+2×V中跨边梁 =18.5+2×18.9 =56.3m3；
一跨边跨的体积为：V边跨中梁=19.3 m3，V边跨边梁=19.7 m3，边跨预制箱梁的体积 V边跨= V边跨中梁+2×V边跨边梁 =19.3+2×19.7 =58.7m3。
全桥4跨预制箱梁（C50混凝土）总体积V总=2×V中跨+2×V边跨m3=2×56.3+2×58.7=230 m3。
现浇湿接缝（C50混凝土）体积V湿=2×4.1+2×4.2=16.6 m3，现浇中横梁体积V中横梁=3×2.79=8.37 m3，现浇负弯矩封口体积V封口=2×0.75+2×1.5=4.5m3。
（五）附属构造及工程量
1、桥面铺装
桥面宽度为8.5m，盖梁设置2%的横坡，故铺装厚度均一致，铺设15cm厚C50混凝土。
V=0.15×8.5×79.42=101.3m3
2、支座
支座根据《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》（JTT663-2006）进行设计，对中小跨径的桥梁采用板式橡胶支座，本桥桥台处为满足梁的位移，支座采用GYZF4300×65，共计12个，桥墩处采用普通支座GYZ350×74，共计18个，V=4.59×12+7.12×18=183.24dm3。
3、护栏
护栏采用混凝土防撞护栏，V=30.41×2=60.8m3。
4、桥头搭板
桥头搭板宽度为7.48m，长度为8m，厚度为0.35m，一个桥台桥头搭板V=8×7.48×0.35=20.9m3，故全桥搭板为：20.9×2=41.8m3。
三、结语
综上所述，中小跨径梁桥的设计计算，主要考虑两个因素：第一、基础的埋置深度及计算；第二、桥台及桥墩形式的选择。通过对中小跨径梁桥的细部计算，设计人员应熟练掌握梁桥的计算方式及规范要求，使我们的设计图纸更好的为施工单位提供保障。
参考文献
[1]交通部，中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007），人民交通出版社，2007年。
[2]交通部，中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015），人民交通出版社，2015年。
论文作者:张登基
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/1
标签：桥台论文; 体积论文; 桥墩论文; 桥涵论文; 公路论文; 支座论文; 桥梁论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;