桥梁公用构造8大标准,设计师和施工企业这下都服了!
土垚垚
土垚垚 Lv.2
2022年12月14日 13:18:41
来自于桥梁工程
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传统模式的设计施工企业带有很多计划经济色彩。设计院只对图纸负责,施工只管照图施工,业主分别对应两个主体。工程建设分为设计、施工两个层面,总包主要以施工总包为主,缺少工程总包模式,缺少全过程工程咨询;缺少深化设计,且深化设计主体不清晰;设计师缺少材料、设备选择话语权……经常会遇到设计与施工脱节、不衔接的问题……本文为中交集团桥梁公用构造设计总结,对设计师及现场施工企业都有承前启后的意义!

传统模式的设计施工企业带有很多计划经济色彩。设计院只对图纸负责,施工只管照图施工,业主分别对应两个主体。工程建设分为设计、施工两个层面,总包主要以施工总包为主,缺少工程总包模式,缺少全过程工程咨询;缺少深化设计,且深化设计主体不清晰;设计师缺少材料、设备选择话语权……经常会遇到设计与施工脱节、不衔接的问题……本文为中交集团桥梁公用构造设计总结,对设计师及现场施工企业都有承前启后的意义!

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当前桥梁公用构造概况

桥梁公用构造设计包括防撞护栏、伸缩缝、桥头搭板、桥面防水与排水、支座、桩基检测钢管布置等。

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1 桥梁防撞护栏

桥梁防撞护栏多采用F型及加强型墙式防撞护栏,有的采用混凝土挂壁外包、有的不采用挂壁外包。

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挂壁外包

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挂壁不外包

桥梁防撞护栏混凝土容易出现小面积剥落、露筋、破损等病害及防撞墙顶防落网破损、钢管缺失等病害。

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防撞墙破损、露筋

防撞墙剥落、露筋


2 伸缩缝

常规桥梁伸缩缝类型包括模数式伸缩装置、钢制式伸缩装置等,多采用模数式伸缩缝。

桥梁纵坡、弯桥、斜桥结构型式对伸缩缝均有影响。

常用模数式伸缩装置:GQF—MZL、MAURER(毛勒)伸缩装置、SSFB(仿毛勒)伸缩装置、TS型伸缩装置、SG型伸缩装置、XF型伸缩装置、J—75型伸缩装置、OVM—MF伸缩装置等。

德国MAURER(毛勒)和仿毛勒伸装置是目前国内使用较多的一种伸缩装置,其使用效果普遍反映较好。

伸缩缝主要病害主要体现在:

1、伸缩缝趋近闭合;

2、缝内淤积泥砂;

3、伸缩缝止水胶带破损;

4、锚固区混凝土开裂、破损。

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伸缩缝趋近闭合

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型钢断裂、砼破损

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淤塞泥沙

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锚固区砼破损 

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锚固区与搭板交接处脱开

伸缩缝与防撞护栏结合部位


3 桥头搭板

桥头跳车是一种普遍的病害现象。主要原因是台后填土及路基与桥台间的不均匀沉降。背墙与路面间接缝,由于路面难以碾压密实而沉陷和出现臃疱。同时,由于填缝材料的老化损坏,经雨水渗入以后,也会对路基沉降产生影响。此外,桥头跳车产生的冲击力对支座也会产生一定程度的危害。

桥头搭板斜裂

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搭板下沉、破损

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桥头搭板前端破损


4 桥面防排水

高速公路空心板桥梁桥面排水多采用矩形铸铁管,由于空心板悬臂尺寸较小,多横向穿过防撞护栏将水排至桥下,不同之处在于泄水孔有的设置在防撞护栏内壁上,有的设置在桥面板上。

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泄水孔设置在桥面板上

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泄水孔设置在护栏内壁上

预制T梁、组合箱梁、现浇箱梁有较大悬臂,泄水管穿过翼板将水排至桥下。

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组合箱梁(T梁)泄水孔

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现浇箱梁泄水孔

桥梁原则上采用垂直排水,若桥下有路线、互通匝道穿过或有环保要求的流域需采用桥面排水。桥梁泄水管正常段设置在外侧防撞墙处,超高段段设置在内侧防撞墙处。

空心板、组合箱梁超高段泄水孔布置

桥梁防排水系统病害,主要集中在:1、桥面泄水孔有不同程度的被泥砂、杂物填塞等现象;2、铸铁泄水管锈蚀、破损,泄水栅盖丢失,PVC排水管破损等。

泄水孔堵塞

泄水管缺失


5 支 座

上部预制结构的桥梁支座多采用板式支座或盆式支座,盆式支座整体工作状况相对良好;板式橡胶支座存在有完全脱空、局部脱空、钢板锈蚀、支座偏离支座垫石、支座偏压、支座开裂、剪切变形及垫石破损等病害,具体如下:

1)支座因偏压、中间钢板翘起而导致功能失效。

2)支座安装时未采取严格的调平措施,梁体存在偏压,导致支座出现局部脱空和剪切变形等现象。

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局部脱空

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剪切变形

3)支座出现完全脱空现象,改变了各梁间的荷载分配关系,梁体受力偏离了设计受力状态,极易诱发桥梁的其它病害。

4)支座偏离支座垫石,部分支座与支座垫石对位不准,导致支座不能全截面受力。

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支座完全脱空

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支座偏位

5)支座受到外界环境的影响,产生老化、轻微开裂等现象。

6)由于砼强度不足所造成垫石出现砼剥落、破损、破碎、开裂等病害情况。

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调平钢板锈蚀

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支座开裂

6 桥台锥坡

桥梁锥(护)坡的填土未压实导致锥(护)坡存在沉陷、破损等现象。

锥坡破损、淘空

护坡下沉、破损


标准化设计经验

1 防撞护栏

护栏纵向吸能,通过自体变形或者车辆爬高来吸收碰撞能量,从而改变车辆行驶方向、阻止车辆越出路外或者进入对向车道、最大限度地减少对乘员的伤害。

根据车辆驶出桥外或者进入对向车道可能造成的交通事故等级,选取桥梁护栏的防撞等级。

标准化设计桥梁外侧护栏采用SS级、中央分隔带侧采用SAm级。


桥梁护栏分为钢筋混凝土墙式、梁柱式刚性护栏、金属梁柱式半刚性护栏和组合式护栏。

综合考虑护栏的防撞性能、受碰撞后的护栏变形程度、美观和环境要求及护栏的全寿命周期成本,标准化设计选用钢筋混凝土墙式防撞护栏。

钢筋混凝土墙式护栏按构造可分为F型、单坡型和加强型.

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规范要求:

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在不改变护栏迎撞面截面形状的基础上,适当调整护栏背面形状。 桥梁外侧选用SS级加强型钢筋混凝土护栏,底宽500mm,带100mm挂壁,高出桥面铺装1100mm。桥梁内侧选用SAm级F型钢筋混凝土护栏,底宽450mm,距桥面边缘50mm,高出桥面铺装1000mm。

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SAm、SS级加强型墙式防撞护栏受力主筋多采用φ16,钢筋含筋率约180~220kg/m3。

计算基础资料:

(1)计算手段:采用有限元程序以及手工计算。

(2)材料参数:混凝土、钢筋的相关参数按规范选取。

需要计算的部位:防撞护栏防撞验算。

主要荷载:结构重力、汽车碰撞荷载。

计算原则及模型 

(1)碰撞力大小和作用点:碰撞荷载执行《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2006)第4节规定;作用点距护栏顶面50mm处。

(2)计算模型:纵向取1m防撞护栏长,可视为悬臂梁受集中力作用,矩形截面受弯。

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广东省SS级加强型墙式钢筋混凝土护栏,受力主筋采用100mm间距φ16,截面验算高度分别取500mm、400mm。SA级F型墙式钢筋混凝土护栏,受力主筋采用100mm间距φ14,截面验算高度取450mm。

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桥梁护栏的任何部分不得侵入现行《公路工程技术标准》规定的公路建筑限界内。

预制箱梁和T梁的护栏施工宜采取先浇筑护栏,再浇筑调平层的顺序,同时应注意护栏预留钢筋与调平层或整体化层钢筋的有效连接。

空心板的护栏施工宜采取先浇筑整体化层,再浇筑护栏的顺序,做好施工界面凿毛处理。

部分钢筋在上部梁板、耳背墙中预埋,施工前要详细阅读相关图纸。伸缩缝、交通标志、交通安全设施、桥梁护网、泄水管、声屏障等设施在护栏中的预埋件、预留孔、预留槽要根据相关设计预留。


2 桥面排水

桥面排水分为管排式和直排式泄水管。管排式泄水管:适应于跨地方路、高速公路、水源保护区、风景区、立交内及易冲刷路段的桥梁。直排式泄水管:适应于跨河沟等对环保要求不高的桥梁处。

管排式泄水管采用纵向排水管收集桥面水,集中引到路基排水沟,确保高速公路路面水不污染水源。大中桥无超高外侧采用侧向集水管,集水管处防撞栏须配加强钢筋;有超高内侧设集水管。桥面现浇层顶面涂刷防水剂防止渗水。

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各院桥面防排水的区别主要在与桥面泄水管构造,纵向排水均通过PVC管引至桥下。桥面泄水管构造有的通过桥面明沟集水、有的通过无砂混凝土集水、有的通过级配碎石集水,泄水管的断面因上部构造不同或矩形或圆形。

桥面排水分为管排式和直排式泄水管:①预制组合箱梁 (T梁)桥面通过横、纵坡及碎石盲沟集水至防撞边缘,通过泄水管穿过翼板,外接PVC管将水排至桥下; ②预制空心板采用通过泄水管穿过防撞护栏,外接PVC管将水排至桥下。

竖向泄水孔在桥面靠近防撞栏处设置,间距根据桥面宽度、纵坡、横坡及降雨强度综合考虑,一般取4~5m。凹曲线前后10m内、合成坡度不超过0.5%的路段需要加密至3m。

对于沥青砼桥面铺装,在桥面高程较低侧靠近防撞栏或路缘石处沿纵桥向设置碎石盲沟,以利排水。

◆竖向泄水孔泄水管材料、管径

1)泄水管材料一般采用PVC管。

2)竖向泄水管管径一般为Φ15cm。

3)纵向排水管管径采用Φ15~Φ30cm。

4)设置在桥墩处的泄水管直径采用Φ15~Φ30cm。

5)管与管之间采用二通管、三通管相连。


3 桥面连续

根据以往的设计和施工经验,桥梁跨径不超过30m时,上部结构一般采用预应力混凝土先简支后桥面连续预制结构,在桥台及非伸缩缝桥墩处设置桥面连续。

桥墩处桥面连续:桥墩中心线两侧95cm范围内,整体化现浇层间设置φ25钢筋做桥面连续处理。

桥台处桥面连续:桥跨侧93cm、桥台侧33cm范围内,整体化现浇层间设置φ25钢筋做桥面连续处理。


部颁通用图:

预应力混凝土空心板:桥面连续钢筋加密于桥面现浇层钢筋间,桥墩两侧200cm范围内桥面现浇层钢筋φ12间距为5cm。

预应力混凝土T梁:桥面连续钢筋在现浇层间桥墩间一定范围内设置φ12处理。

标准化设计:对于跨径≤30m的装配式预应力混凝土先简支后桥面连续空心板、组合箱梁及T梁,在桥台及过渡墩处设置桥面连续。

桥台背墙施工时注意预埋N2钢筋,预制梁与背墙之间用聚苯乙烯泡沫板塞严伸缩空隙。2mm隔离层采用刷两遍沥青,铺一层塑料薄膜。整体化层的钢筋网片与桥面连续钢筋有冲突的地方,钢筋网片可适当弯折。(具体项目可根据实际情况适当调整钢筋布置)


4 桥台搭板

桥头搭板浇筑型式或采用分块式浇筑或整体式浇筑。

桥头搭板若采用分块式浇筑,常沿行车道分界线设置断缝分块,并设置拉杆连接。

标准化设计拟采用整体式浇筑型式。

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标准化设计拟采用:一般情况下,当填土高度H<5m时,搭板长度L取6m;当填土高度 H≥5m时,搭板长度取8m。桥台搭板厚度取350mm。

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设计计算要点:

基础资料:

(1)计算手段:采用有限元程序及手工计算。

(2)材料参数:混凝土、钢筋的相关参数按规范选取。

需要计算的部位:搭板强度计算。

主要荷载:结构重力、路面荷载、汽车荷载。

搭板计算假设:

(1)将三维的搭板简化为平面问题,即将搭板简化为梁;(2)将车轮荷载简化为一集中力;

(3)将搭板和桥台的连接视为简支;(4)路面基(垫)层对梁的支承作用,服从文克勒假设

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搭板的力学模型表示为:一端简支、一端自由、部分脱空的文克勒地基梁。

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搭板的最大弯矩和弯曲应力主要取决于搭板脱空范围Lo,因此台后填土应做好压实处理,防止局部脱空。

随着板厚的增加,搭板刚度增大,搭板的应力、变形减小;当h>0.4m,板的应力和变形趋于平稳。

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搭板的设置需与桥台、耳墙构造、路基路面宽度、路面结构层类型相适应。

搭板顶设置与桥梁一致的路面结构与防水粘结层。搭板顶面纵坡为(iz-3)%。

考虑到台后填料尚有沉降的因素,建议在适当位置预留注浆孔。

搭板采用整体浇筑,正交正做,斜交斜做。

搭板采用C30钢筋混凝土现浇,搭板和垫层间用C20素混凝土填筑,斜交搭板后三角段用350mm厚C20混凝土填筑。

为减少桥头路基沉降,应严格控制桥头路堤填土质量和压实度,压实度不小于96%。


5 伸缩缝装置

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伸缩装置构造示意图

伸缩装置应符合下列要求:

伸缩装置的材料及其成品的技术要求应符合交通行业标准《公路桥梁伸缩装置》(JT/T 327-2004)的有关规定。

采用定型生产的各类伸缩装置时,可根据桥梁所在地区的气温条件和施工季节,选择伸缩装置的安装温度。

本次伸缩缝设计以常用的标准跨径预制装配式结构为主,型号采用80型、160型两种模数式伸缩装置,最大伸缩量分别是80mm、160mm。上部结构联长与伸缩缝选型建议:

      当联长L≤120m时,一般采用80型伸缩缝;

      当120m<联长L≤220m时,一般采用160型伸缩缝。

根据伸缩装置的安装宽度,设计桥梁接缝处的槽口尺寸、伸缩装置连接所需的预埋件及其位置。

伸缩装置安装应避开最高温度时间进行,一般在15℃~25℃安装较为适宜。伸缩缝安装缝宽与安装温度、联长等因素有关,应按公式计算后确定。

伸缩装置安装预留槽建议采用60~70kg/m3的C50钢纤维混凝土浇筑,应高于伸缩装置顶面3mm左右,任何情况下均不低于伸缩缝顶面。钢纤维抗拉强度≥600MPa。


6 支座

支座存在有完全脱空、局部脱空、钢板锈蚀、支座偏离支座垫石、支座偏压、支座开裂、剪切变形及垫石破损等病害 。

板式橡胶支座不得采用再生胶产品。支座钢板采用耐候钢材料。

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7 桥梁护网

设置原则:上跨高速公路、需要控制出入的公路的车行或者人行构造物两侧均应设置桥梁护网,设置范围为下穿公路宽度并向路外延长10m。公路跨越铁路、通航河流、交通量较大的其他公路时,应根据需要设置桥梁护网。

图中桥梁护网的网片型式及护网高度仅为示意,可根据具体项目实际情况适当调整。

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8 检测钢管

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桩基础检测钢管示意

借鉴以往项目经验,当桩径D≤1500mm时应呈等边三角形埋设三根钢管,当桩径D>1500mm时应呈正方形埋设四根钢管,对称布设。

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总结

1 防撞护栏

桥梁外侧选用SS级加强型钢筋混凝土护栏,底宽500mm,带100mm挂壁,高出桥面铺装1100mm;内侧选用SAm级F型钢筋混凝土护栏,底宽450mm,距桥面边缘50mm,高出桥面铺装1000mm。

2 桥面防排水

桥面排水分为管排式和直排式泄水管。竖向泄水孔在桥面靠近防撞栏处设置,间距根据桥面宽度、纵坡、横坡及降雨强度综合考虑,一般取4~5m。凹曲线前后10m内、合成坡度不超过0.5%的路段需要加密至3m。使用时应根据本参考图给出的水文、水力计算公式根据实际情况作出调整。

3 桥面连续

桥面连续钢筋构造与上部整体化现浇层钢筋布置密切相关;当跨径L≤30m时采用上部结构先简支后桥面连续体系,依据分联情况在桥台及过渡墩处设置桥面连续。具体项目可根据实际情况进行调整。

4 桥头搭板

搭板采用整体现浇;一般情况下,当桥台填土高度H<5m时,搭板长度L取6m;当填土高度 H≥5m时,搭板长度取8m;搭板厚度均为350mm。

5 伸缩缝

伸缩缝选型主要跟上部结构联长相关;当联长L≤120m时,一般建议采用80型伸缩缝;当120m<联长L≤220m时,一般建议采用160型伸缩缝。

6 支座

桥梁支座拟选用板式橡胶支座,采用氯丁橡胶生产;支座钢板采用耐候钢材料。支座选型应根据上部结构标准图提供的支座压力、剪切变形、位移量,结合上部结构细部尺寸、支座耐久性等因素综合考虑选择。

7 桥梁护网

上跨高速公路、需要控制出入的公路的车行或者人行构造物两侧均应设置桥梁护网,设置范围为下穿公路宽度并向路外延长10m。公路跨越铁路、通航河流、交通量较大的其他公路时,应根据需要设置桥梁护网。 

8 检测钢管

当桩径小于等于1500mm时应呈等边三角形埋设三根钢管,当桩径大于1500mm时应呈正方形埋设四根钢管,对称布设。

9 桥台锥坡

桥台锥坡填筑前应对其地基按相应路基高度地基要求进行处理,锥坡填土分层厚度不得大于30cm,压实度要求不小于96%。

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知识点:桥梁公用构造8大标准


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