桥梁有哪些施工方法呢?

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桥梁有哪些施工方法呢?

山东茂隆新材料 2023-08-02 3063


今天小编将探讨桥梁施工的方法,让我们一起来了解一下吧。

一、伸缩缝宽度的计算

在《公路桥梁伸缩装置》一书的第115-116页上,可以找到一个简单的伸缩量计算公式。对于东北地区,考虑温度变化范围在+33.2至+42.4摄氏度之间,各种因素对伸缩量的影响如下所示:。

1、普通钢筋混凝土桥 1.089*L(mm)

2、预应力混凝土桥 1.353*L(mm)

式中:L--为桥梁的伸缩长度(米)。

(1)此公式考虑的温度变化占0.756*L(+33.2_-42.4度)

(2)混凝土收缩占0.08*L

(3)预应力占0.0165*L

(4)可变荷载引起梁端的转动占0.04*L

(5)留富裕量(0.215-0.312)*L

假设忽略富裕量的情况下,普通钢筋混凝土桥的长度为0.838倍L,估算值为0.8倍L。而预应力混凝土桥的长度为1.041倍L,估算值为1.0倍L。

升温引起的量即为伸缩缝伸长量。桥头预留缝宽度是为了预留闭口量,建议乘以1.3系数,即乘以上述富裕量(0.215-0.312)乘以L。

二、涵洞设计的主要问题

1、涵洞的基础深度确定 

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》P18的公式计算结果大约是标准冻深的1.1倍左右,标准冻深可以从上述规范P69的图表中查到,例如在长春地区是1.6米。现在各单位都按照调查得到的最大冻深再加0.25米来确定涵洞的基础深度,所以在长春地区基础深度为1.8+0.25=2.05米。规范中规定只有超静定结构才需要额外加0.25米。涵洞多数是静定结构,按照最大冻深设计基础深度也是可以的,但是不需要再额外加0.25米。

2、涵洞进出口的截水墙高度

建议采用涵洞底坡度来确定截水墙高度,以解决现在各单位设计的截水墙高度不统一的问题。具体建议是根据涵洞底坡度来确定截水墙的高度,即坡度小于2%时使用1.4米高的截水墙,坡度在2-3%之间时使用1.5米高的截水墙,坡度大于3%时使用1.6米高的截水墙。截水墙在涵洞中起着重要的作用,如果底部被掏空,涵洞将会塌陷。以1999年延吉-图们高速公路上的个别涵洞破坏为例,更加突显了截水墙的重要性。

3、涵洞的沟底铺砌

进出口铺砌延伸至截水墙处,超出一米的部分无用且不稳固。铺砌采用用浆砌片石,厚度为0.4米。

4、填土高度超过7.0米的涵洞需要在涵墙和涵底板中加入钢筋,但一般情况下可以按照结构要求进行配筋。

5、当涵洞的地基承载力在80到100千帕时,可以使用2到3米的砂砾作为人工持力层,以实施整体式基础。

三、小桥轻台的设计

1、配筋应符合规范的最低要求,其中偏心受压配筋率为0.25%,仅限于单侧。

2、对于轻型台墙的设计,当墙长在约12米左右时,需要设立假缝(即混凝土断开处,但钢筋不断裂)。而当墙长达到约14米左右时,则需要设立真正的断缝。在假缝和断缝处,都应该使用沥青麻絮进行填塞。此外,有些人会采用三油三毡来覆盖在缝隙上以达到防水的目的,尽管这种方法在背面效果还可以,但在正面则显得不够美观。因此,对于轻型台墙的设缝工作,一定要给予足够的重视。

3、为了满足构造要求,轻型房屋的墙壁厚度一般控制在0.6~0.8米之间,需要适量配筋。因此,不宜将墙壁设计得过厚,否则会需要更多的配筋。

4、轻型台的高度可以通过计算从支撑梁的中心到台帽顶面的距离来确定。设计轻型台的高度应保持在8米以下,因为墙体过高会导致填土压力过大,对上部结构的受力会产生不利影响。有些人将台墙高度增加到超过11米,这样一个桥台需要配备17.5吨的钢筋,既不经济又不安全。

5、对于轻台(小桥)的基础设计,应该给予足够的重视。最好将基础嵌入岩石内或放置于岩面上,而不是在基底和岩面之间垫上砂层。这样做可以降低桥台的高度,但也会导致基础悬于空中,存在安全隐患,一旦发生洪水容易冲毁。如果基础无法触及岩面,应该向下移动,但支撑梁不宜下移,否则会增加轻台的高度。支撑梁可以采用现浇或预制方式,并在台墙相应位置预埋钢筋焊接,或者将基础襟边内侧设置得更高一些,以支撑梁。此外,在河底铺设对支撑梁起到一定保护作用。轻台墙的基础如果在支撑梁下方深入一些也是有好处的,可以减轻土压力对墙体的弯矩作用,同时地基土还能够对墙基础进行一定的嵌固。

6、考虑到轻台的八字墙或围墙较高时需要保持稳定,可以使用1.0*1.0米的锚定板来抵抗水平力约为10.0至15吨。在设置锚定板时需要注意以下两点:。

(1)不宜设立过多的锚定板,最好不超过两层,每层1-2块。如果层数或块数过多,群锚的受力将不均匀,可能导致墙体出现裂纹。例如,在长春-吉林高速公路进口附近的便道上就发生过这样的情况。

(2)锚定板拉杆的长度不能在各层都保持一样的长度,例如7.0米或9.0米。应该根据不同层位使用以下公式计算长度:L=B+3h(其中,L表示拉杆的长度;B表示拉杆位置处填土破坏棱体的宽度;h表示3锚定板的边长,通常为1米,3米是为了在破坏棱体外预留拉杆长度)。之前利用有限元法进行分析时发现,在破坏棱体外的3米范围内,锚定板受到的土壤力不会被搅动。

四、桥墩设计

在前面关于桥墩型式的初步设计中已经详细讨论了桥墩的设计,现在我们只关注桥墩盖梁的设计,主要是确定盖梁的宽度,大致可以遵循三个原则:

1、根据墩柱直径来决定,通常会比墩柱直径(宽度)增加5-10厘米,即作为盖梁襟边的宽度。大多数情况下选择10厘米,过于宽阔是没有必要的,也可以选择5厘米,个别情况下需要15-20厘米宽度的。

2、上部结构采用简支变连续结构,临时支座的宽度根据要求确定。两个临时支座的中心距离均为1.0米。临时支座的宽度随着上部结构的跨度不同而变化。例如,对于20米跨度,临时支座的宽度为17.5厘米;对于30米跨度,临时支座的宽度为25厘米。临时支座距离盖梁边一般保留5-10厘米的距离。根据这些计算,20米跨度的盖梁宽度为127.5-137.5厘米,取值范围为130-140厘米;30米跨度的盖梁宽度为135-145厘米,取值范围为140-150厘米。

按照"公路工程抗震设计规范"要求,盖梁的宽度计算公式可以改写为:a=2*(50+L)+4,其中L表示梁的计算跨径,以米为单位;4(厘米)是两梁头的缝宽;a表示盖梁的宽度,以厘米为单位。根据这个公式的计算结果,当上部结构为20米和30米简支梁时,盖梁的宽度分别为144厘米和164厘米。然而,对于上部结构由简支变为连续时,这个公式就不适用了。

目前已经有将两孔30米跨度的桥梁盖梁宽度扩大到200厘米的例子。如果将跨度放宽到20米和30米,并将盖梁宽度分别扩大到160厘米和180厘米,这已经相当不错了。为了减少盖梁的配筋数量,增加盖梁的高度比增加盖梁的宽度更为有效。

4、盖梁的配筋

盖梁是承受弯曲的结构元件。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,一侧受拉钢筋的配筋率不得小于45*Fcd/Ffs,其中Fcd代表C3混凝土的设计强度,Ffs代表HRB335钢筋的设计强度。代入具体数值计算得到45*1.38/280=0.22,且不得小于0.2。由于盖梁的承载力和开裂验证都需要考虑跨高比的影响,因此对于跨度较小的三柱盖梁,正截面抗弯能力是设计的主要控制因素;而对于二柱盖梁,裂缝验证是主要的配筋控制因素。在过去,斜截面抗剪承载力主要依靠设置斜筋来实现,而新规范则主要以箍筋为主。因此,盖梁的箍筋宜采用(6-8)根,直径为(10-12)毫米,间距为(10-15)厘米。具体的配置需要根据计算结果来确定。一般情况下,计算盖梁的斜筋面积除了支点断面外不需要考虑,但仍需按照结构要求配置。支点断面的计算可能需要考虑较多的斜筋面积,但由于盖梁是支承在柱上的,支点断面内柱的钢筋伸入较多,并且支承不是一个点而是一个面,所以不需要过多担心支点附近的抗剪问题。因此,在斜筋的配置中,不应该在盖梁的中部或上部向下弯曲并增加一根箍筋来悬挂,而应将斜筋向上延伸至顶面与水平主筋焊接。

五、肋板式桥台的设计

若桥台高度(自桥面至地面)超过5米,则使用肋板式桥台。

1、根据“中小跨径桥梁下部结构尺寸选用参考表”,肋板式桥台肋的尺寸通常为60至100厘米宽。由于桥台的肋板和承台都埋在土中,桥台在横向方向上的稳定性无问题,因此可以适当减小肋板的尺寸,降低承受的压力,有利于桩的受力情况。在肋板配筋率确定的情况下,也可以使肋板的配筋率更高。

2、如果同一座桥的两个支承台的高度差不大,比如不超过一米,可以通过调整支承台的标高来使两个支承台的设计高度一致,因为桥台的肋板和支承台都被埋在土中,不会受到影响。为了降低桥台的高度,可以提高支承台底面的标高,因为支承台总是埋在锥坡中的。

3、桩柱肋板式桥台通常被埋藏在土中,而特别高的桥台则会深埋在锥坡内,这样桥台上面的填土会很高且很重,对桩长产生影响。此外,桥台的高度和肋板的尺寸都很大,因此受到水平土压力的影响也很大,肋板需要配备大量的钢筋,总体上来说并不经济。为了解决这个问题,可以提高承台的标高,从而减少台高,因为承台反正都是埋在土中的。在施工过程中,可以先在地面上填土压实至所需高度,然后再进行钻孔,而不需要向下挖土来埋设护筒,这样施工也更加方便。

4、桥台盖梁的宽度约为中墩盖梁宽度的1/2加上背墙厚度确定,需注意上部结构的支承线应尽量与肋板顶面中心对齐,以避免恒载产生偏心。如果桥台盖梁过宽,肋板的厚度(顺桥向)也会相应增加,可能导致肋板的全断面配筋率不符合规范要求的0.5%。

5、肋板的配筋原则是,在受力不同的前、后和两侧面三个方向,应根据钢筋直径逐渐从大到小,以区别相应角度的配筋。

当考虑桥梁的跨度时,还可以考虑到跨度较大的情况,可以增加支撑的层数。

前后面的钢筋间距一般为10-15厘米,但需要核定配筋率。肋板是单向偏压构件,后面单侧的配筋率应满足0.2%或0.25%。计算配筋率时,以肋板同盖梁接触处的断面尺寸为准,横向分布钢筋直径统一使用12毫米,侧面和横向分布钢筋间距均为15厘米。

6、承台的构造配筋可以进行挖空操作,横桥向只起到连接作用,基本上不承受力。配筋分为上下两层,上层使用直径16毫米(顺桥向)和12毫米的钢筋构成15×15方格,每根钢筋呈门形,并带有直角弯钩。下层使用直径20毫米和12毫米的钢筋构成15×15方格,每根钢筋呈槽形,并带有直角弯钩。两层钢筋网之间使用钩筋进行连接,承台周边配备直径为12毫米的钢筋,间距为15至20厘米。

7、同一个桥台上的两个耳墙应该具有相同的高度。高速公路和一级公路的耳墙上应该设置防撞护栏。因此,耳墙的主筋应该是水平的。以前使用的钢筋直径为12厘米,现在改为使用16厘米的钢筋。建议将主筋布置在竖向分布筋的内侧,以确保主筋的保护层厚度不小于4厘米。

8、有的设计在耳墙的长度方面忽视了一个要求,即耳墙必须伸入锥坡顶部以外0.75米,以防止锥坡沉陷后耳墙的底部暴露出来,无法有效地挡住路基土。

六、桥头搭板长度的确定

1、根据《公路桥涵设计通用规范》P13,3.4.4条规定,对于高速公路、一级和二级公路桥头,建议设置搭板,搭板的厚度不应少于0.25米,长度不应少于5米。然而,《公路圬工桥涵设计规范》P24,6.19条规定,搭板的厚度不应少于0.25米,长度不应少于6米。这两个规范存在不一致之处。

2、为了避免跳车,桥头设置搭板的目的是确保桥头填土或路面的柔性与桥台背墙的刚性之间产生一定高差。在城市中有铁路的地方,经常出现这种现象,但是它的变形只局限于很短的距离内并很快消失。因此,不能简单地认为桥头跳车是由于桥台后填土破坏棱体滑动或未经压实而引起的。桥头填土沉降包括了桥头填土施工后的沉降和地基的沉降两部分。前者可以通过设置桥头搭板来防止跳车,而后者则需要进行地基加固,这会耗费时间和资金,并且不容易解决。在武汉-宜昌高速公路上,由于汉江平原的软土较厚,桥头的W板很多呈曲线状,而在东北地区,软土较浅,此问题不那么严重。

为了确保桥头填土的稳定性,仅考虑填土高度的角度是不足够的。为了避免跳车,需要设置搭板,但其长度应该综合考虑填土高度、地基软土情况和桥梁孔径等因素。当大、小桥的填土高度相同时,为了与桥梁工程量协调,小桥的搭板应该比大桥短。搭板的长度应在5-10米之间。然而,搭板只能缓解桥头高差和避免跳车,无法解决地基沉陷问题。

搭板的长度、厚度和配筋有以下规定:搭板长度范围为5至7米,厚度为0.25至0.30米;搭板长度范围为8至10米,厚度为0.35米。底面的主筋直径(顺桥向)为20至22厘米,顶面主筋直径(顺桥向)为16厘米,横向分布钢筋为直径12厘米,钢筋间距按15*20厘米方格布置。为了方便施工,顶面与底面钢筋之间的连接应改用钩筋,而不再使用箍筋。

具体来说,板长为6米,厚度为0.25米,配备的筋材直径为20厘米,主筋之间的间距为15厘米,分布钢筋之间的间距为20厘米。另外,板长为8米,厚度为0.30米,配备的筋材直径为22厘米,主筋之间的间距为15厘米,分布钢筋之间的间距为20厘米。还有,板长为10米,厚度为0.35米,配备的筋材直径为25厘米,主筋之间的间距为15厘米,分布钢筋之间的间距为20厘米。

七、桥梁墩台基础的设计

如果不使用计算程序,而是用手算一步一步进行,设计天然基础可能需要半天甚至一整天的时间。为了提供一个估算办法,可以将基础底面积乘以地基容许承载力与结构重量(包括上部、下部和活载重)进行比较,通常应该具备1.25的安全系数。大多数人认为,当地基容许承载力大于或等于350kPa时,对于20米或30米的桥梁,设计天然基础可以不用进行详细计算。然而,当桥墩高度达到10米,跨度为30米时,要求地基容许承载力已接近400kPa。在设计天然基础时,需要注意几个问题。

1、基础嵌岩深度应根据不同的风化程度进行调整。当岩石风化程度较强(400~500)kPa时,可嵌入(1.0~1.5)米,而当岩石风化程度较弱,强度达到600kPa以上时,可嵌入(0.5~1.0)米。这里所指的情况是指岩石表面没有覆盖层的情况。

2、在进行水文计算时要注意冲刷深度,通常应将河床上的覆盖层冲刷掉(约2至4米),同时冲刷或冲进全风化层是较为合理的。如果再冲刷掉部分强风化层,可能会导致冲刷深度过深,因为《公路工程水文勘测设计规范》中没有计算冲刷岩石的公式。

3、对于土质和砂砾地基,根据河床的覆盖层厚度和岩石情况,需要根据上述规范确定适当的安全值作为最大冲刷线下到基底的深度。而对于岩石地基,可以根据前面所述的基础嵌岩深度要求进行确定。

4、小桥的基础埋深要受到重视,不应与通道平等对待。通道的基础埋深只需满足冻深和地基容许承载力即可,而小桥需要跨越水流,即使在河床上铺砌了石头,也难以保证在(50-100)年内不被冲毁。我省每年的水灾多是由于小桥的基础被冲毁,因此应参考大中桥的基础设计。

5、天然基础的厚度和襟边宽度

根据"P23,6.1.6条"的公路桥梁设计规范要求,混凝土基础的扩散角不得超过40度,但对最小襟边宽度并未做出规定。过去,轻型台面的设计通常采用60厘米厚的基础,而近年来,厚度一般增加至75或100厘米,并且采用双层基础结构。然而,由于襟边宽度并未按照40度的扩散角设置,显然造成了浪费。如果地基承载能力足够,不需要增加襟边宽度,那么加厚基础就是不必要的,只需适当提高墙身高度即可。

天然基础可以分为两种类型,即条形基础和独立基础。例如,轻型平台采用条形基础,其上有立柱支撑。只有在立柱下一定范围内起作用的基础被称为独立基础。

为了确保基础的安全,通常会将天然基础设置在岩层内,如果岩层太深,就会选择采用深基础来避免基础被冲毁,因为安全是最重要的。

7、为了独立基础都能受力,所以基础配筋

首先需要明确配筋的目的,即是钢筋的主要作用是防止温度裂缝还是承受受力。若基础在地面以下,并且不需要防止裂缝的话,那么配筋似乎是不必要的。然而,有时地基可能不均匀,可以考虑在基底加一层直径为12厘米的钢筋,间距为15*15厘米的方格来进行强化。

受力钢筋的直径应该更粗些,基础顶面(即横桥向)使用直径为(22-25)厘米的钢筋,底面则使用直径为16厘米的钢筋。基础顺桥向的分布钢筋使用直径为(12-16)厘米的钢筋,受力主筋的间距则由计算来决定,而分布钢筋的间距则为15厘米。

基础受力计算的简化图式中,将基础倒置,视为单跨双悬臂梁,并施加均布荷载,通过采用圬工偏心受压公式来验证混凝土的拉应力。一般来说,上部跨度在20米以下的桥梁应该没有问题。

另外,当基础的地基容许承载力等于或大于350kPa时,也可以不需要配筋。

涵洞的总体基础是由一块板体构成的,通常不需要加入筋条。当跨度较大时,可以在侧墙内和底板之间添加两个三角形支撑结构。基础板的厚度可以根据以下公式进行计算:H=L-2*a,其中H表示基础板的厚度,L表示涵洞的净跨度,a表示三角形支撑结构的边长。经过估算,对于跨度为三米的涵洞,填土高度在3-8米之间,基础板的厚度可以为80厘米,无需加入筋条。

8、桩基础的配筋

(1)过去,单排桩桥台的高度从地面至桥面在4米以内,根据构造要求需要配备钢筋。现在,桥台可以使用搭板来扩宽到5米,超过5米的桥台一般都采用群桩基础(肋板式桥台)。在桥台上放置的搭板可以产生约30吨的摩阻力来平衡水平外力。在冬天,整个桥台和搭板会被冻结,因此桥台的桩基受到的力很小,完全可以按照构造要求进行钢筋配备。桥墩的桩基,在上部结构的伸缩缝合理设置的情况下,仍然需要按照构造要求进行钢筋配备。

(2)根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,桩的配筋率应为0.5%,但可以放宽到0.5%至0.8%,不应超过1%。当采用较粗的桩径或更多的桩根时,配筋率应适度降低。桥台群桩的配筋应为每根桩使用20根直径在20毫米至22毫米之间的钢筋,而单排桩可以增加4至8根钢筋。桥墩基桩的配筋直径通常在22毫米至25毫米之间,具体的钢筋根数则根据配筋率的要求确定。

(3)当桩顶自由时,桩的最大弯矩位置一般在地面下2米左右。然而,当桩顶被嵌固时,最大弯矩发生在桩顶位置。因此,为了配筋的需要,沿着桩长方向需将配筋分批截断。一般情况下,配筋分为两次截断,第一次截断位于地面下7-8米处,第二次则完全截断,位置应距离桩底不少于3-5米。当桩长度较短,如在10-12米以内时,为方便施工,桩的钢筋可以直接延伸到桩底。

(4)桩基础的配筋不仅要满足规范要求的配筋率,还要关注主筋之间的距离。合适的距离应该在15到20厘米之间。如果距离太近,水下混凝土从钢筋笼内向外流动会受到阻碍。而如果距离太远,桩的防裂性能会变差。此外,这个要求还可以通过控制桩主筋的直径和数量来实现。

(5)请注意确保桩的主筋保护层达到净7.5厘米以上,如果桩直径超过2米,则应该进一步增加保护层厚度。

(6) 桩的配筋在立面图、断面图和工程量表中,主筋的数量应保持一致。如果在立面图中未完全绘制,应添加说明以表示只表示主筋的截断位置。

(7)箍筋的间距可在20至30厘米之间,直径为8毫米,加强钢筋的直径应在25至28毫米之间,每隔2至2.5米设置一道。

(8)桩的横向连接梁根据建筑要求配备适量的加强筋,以满足符合规范的最低配筋比例。加强筋可使用直径为20-22毫米的钢筋,而侧面的加强筋则可使用直径为12毫米的钢筋,间距在20-30厘米之间。

大家学会了上面所介绍的桥梁施工方法吗?希望今天的内容对大家有所帮助,如果有任何疑问,请随时来电咨询。



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