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农村道路桥梁设计要点

来源:不详 作者:未知 时间:2018-08-09 快速评论

近几年以来,我区农村道路建设发展快速,农村道路桥梁建设越来越多,但往往投资少,在农村道路桥梁设计中如何选择合理桥梁跨径及桥型,并同样取得合理的经济效果显得尤为重要。

【摘要】近几年以来,我区农村道路建设发展快速,农村道路桥梁建设越来越多,但往往投资少,在农村道路桥梁设计中如何选择合理桥梁跨径及桥型,并同样取得合理的经济效果显得尤为重要。本为以叶城县棋盘乡棋盘河大桥设计为例,为农村道路桥梁设计提供一些思路。 

       【关键词】农村道路 桥梁 

  一、项目背景 
棋盘河大桥为中国移动通信集团新疆有限公司对叶城县棋盘乡扶贫项目。桥址位于叶城县境内,棋盘乡政府以东约4Km处,距叶城县70km,该桥是连接棋盘河南岸3大队和北岸1大队、2大队的乡村道路上的一座重要桥梁。现有棋盘河两侧道路为土路。原有土路在跨越棋盘河处未做任何处理,目前为一条自然形成的便道,行车条件极差,洪水来时无法通行,给两岸群众造成极大的不便,道路运输及安全形势严峻。目前1大队、2大队居民外出仍然需要涉水过河,洪水期居民与外界的联系完全中断。本桥的修建对1大队、2大队居民的生活和生产具有十分重要的意义。本桥的修建将彻底改善乡与各村之间及各村相互之间的交通状况。通过提高道路通行能力是该地区脱贫致富与全国农民一道进入小康社会的必需条件,是解决“三农”问题,加快棋盘乡的经济发展,全面建设小康社会的重要举措。该工程建设项目具有迫切性。 

  二、设计技术标准 
  1、桥梁所在道路等级:四级道路 
2、设计速度:20Km/h 
3、路基(路面)宽度:6.5m(6.0m)(桥两侧引道) 
4、桥面宽度:净―3.5m+2×0.50m(安全带)+ 2×0.25m(护拦) 
5、荷载标准:道路―Ⅱ级 
6、桥梁设计洪水频率(1/50):Q2%=208m3/s 
7、地震动峰值加速度:0.20(对应地震烈度:Ⅷ度) 

  三、跨径及结构型式 
  1、桥梁全长105.54m。 
2、上部构造:跨径20m钢筋混凝土空心板 
3、下部构造:单柱式桥墩、埋置式桥台,钻孔灌注桩基础。 

  四、河流概况及桥位河段的水文计算 
  棋盘乡位于昆仑山北麓的边缘低山地区,该乡的村落沿棋盘河河谷绵延约40km,独特的地理位置和地貌,形成与该县其它乡镇截然不同的气候特征,该地区冬季阴冷,夏季凉爽多雨。 
棋盘河是叶尔羌河的一条支流,发源于叶城县境内海拔4700m的库拉木阿特达板,该河沿程汇集了达坂周围山区的永久性积雪融水及低山区的降雨,然后顺自然沟蜿蜒向北,并汇集了各支沟的水流,在流过棋盘乡以后的大约27km流程,仍在昆仑山余脉的沟底通过,脱离山口后即进入莎车县境内的卡群乡,并在该处汇入叶尔羌河。 
全长约120km的棋盘河是典型的山区河流,全程均为径流形成区,它的径流补给特征决定了其洪峰的产生条件,如果山区夏季温度上升的快,高温持续的时间较长,并且在流程中恰与低山区的暴雨汇集,即会产生最大洪峰,故其最大洪峰流量多发生在7-8月。 
棋盘河上游沟床窄而纵坡大,水流冲切能力强,高速水流挟带大量风化的碎屑石块向下游推移和堆积,形成低山地区的沉积河床,在棋盘乡附近仍然有12‰的纵坡,河床质粒径粗大,漂石、巨砾随处可见。 
棋盘河无水文观测资料,叶城县水利局未能提供关于该河的有关洪峰的记载,故该河在桥位河段的各项水文计算,只能沿用交通部颁布的“桥位勘测设计规范”提供的经验公式及公式的各项参系数的参考值,同时搜集和分析同一水文分区内有水文资料的河流的各项水文参数,经分析和比较,引用到该河的水文计算中,最后将计算结果与实地水文调查的资料相互印证,以期得到较比可靠的水文数据。 
从1/50000的地形图上勾出棋盘河在1、2号桥位上游的汇水面积为725km2,用上述比拟法得到的该河在桥位处的频率为1/50的设计流量Q1%=160m3/s。 

  五、桥位地质: 
  根据岩土工程勘察报告,在本桥沿桥位轴线布置了4个钻孔,全面系统地掌握了桥位轴线的地质状况。桥位处地质均为卵石层,具体如下: 
卵石:在场地内广泛分布,为场地的主要地层,本次勘察未揭穿该层。最大可见厚度为30.00m,青灰色,灰黄色,骨架颗粒组成成份以硬质岩碎屑物为主,一般粒径为0.5~6cm,大者6~15cm,大于20cm的漂石亦很常见,质硬,亚圆,孔隙以砂混少量土充填,稍密~中密。该层局部分布有少量圆砾及砂薄层。根据室内试验成果数据,并参考野外地层观察结果可知,该层整体级配水平良好,局部级配不良。 

  六、地震及抗震设计 
  根据“中国地震动峰值加速度区划图”显示,桥位处基本地震动加速度为0.20g(相当于原基本地震烈度Ⅷ度),本设计按照现行《道路桥梁抗震设计细则》( JTGT B02-O1-2008 )进行了抗震强度和稳定性验算,验算结果表明,本桥地震产生的水平力、弯矩不控制设计(即地震产生墩顶纵向的水平力仅为116kN)。 
地质勘探资料表明,本桥场地岩土层为卵砾石冲洪积层,属Ⅱ类场地土,且无可液化土层,故场地土不存在液化问题。 
本桥由于缩短桥梁跨径并适当减小墩柱高度,取得了较好的抗震效果。设计中采用了防落梁措施,包括采取桥面连续,加大台帽宽度,墩台设计横向挡块和抗震锚栓等。 

  七、设计原则和要点: 
1、本桥上部采用20m装配式预应力砼空心板,下部采用单柱式墩,双柱式台、灌注桩基础,本桥桥梁设计主要考虑以下几个方面的因素: 
1)该桥位于农村道路上,交通量小,应考虑造价低,施工简便,无须养护的桥型结构方案,跨径20m的钢筋混凝土空心板吊装重量轻,对吊装机具要求不高,是农村道路理想的桥型。 
2)桥位河床开阔、宽浅,阶地不高,采用小跨径桥梁建筑高度小,可减少引道填方数量,且利于两侧引道与老路的连接。 
3)该河水流湍急,河床颗粒粗大,地下水位较高,如采用单柱式桥墩可避免在水中挖基,而小跨径板桥又使本桥采用单柱式桥墩成为可能。 
2、桥梁均在桥台处设伸缩缝,墩上均设桥面连续。 
3、由于采用埋置式桥台,背墙相对较薄,同时引道的砂砾路面平整度较差,为避免桥头跳车对背墙的冲击,虽然桥头引道等级较低,仍然设计了短搭板和枕梁,并将伸缩缝的一侧设在搭板顶面。 
4、今年以来棋盘河洪水频繁而且流量大,鉴于上游桥梁两侧桥台发生了水毁,为保证本桥安全,本次设计中上下游大小桥台侧均设置了导流坝,导流坝埋深在原计算最大冲刷深度基础上又多埋深1米,同时坝身厚度设计为80cm,坝体高度同河床两侧河岸高度。 

  八、设计总结 
  1、棋盘河大桥刚刚建成尚未交付使用,即发生了2010年夏季的特大洪水,洪水频率远远超过1%,棋盘河大桥经历了远超过设计值的洪水考验,按照规定,该桥设计频率应为1/50,但鉴于该河流无水文资料,按经验公式推求的设计流量可能偏小,故采用1%频率确定桥长和导流堤高度,该桥经历了这场特大洪水,足见该桥在桥长、桥高和导流堤设计上是成功的。 
2、在农村道路上,为节省造价,跨越中小型河流可采用净-4.5m桥宽,有利于农村交通运输的发展,该桥设计实践表明,如果跨径、桥型选择得当,同样能取得经济上合理的效果。

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