第六章 桥梁工程.doc

大东公路新建改建工程（奉贤南汇界~A30） 可行性研究报告 第六章 桥梁工程 §6.1 工程概况 本工程的设计范围为大叶公路奉贤境内路段，西起奉贤松江界千步泾（不含），东至奉贤南汇界河（不含），共经过奉贤区邬桥、西渡、金汇、泰日、头桥、四团等6个镇，全长约33km。 本工程奉贤段全部为既有二级公路，既有道路为二级公路，部分路段由原来的肖邬和肖金三级公路拓宽而成，该段共有现状桥梁24座，其中较大的河道有金汇港、沙港、航塘港等河道。桥梁基本上为钢筋混凝土桥面，而其接坡道路为沥青混凝土路面，由于原设计桥梁的伸缩缝均为老式的橡胶伸缩缝，经过多年的运营，许多伸缩缝均出现破损现象，个别桥梁的伸缩缝损坏的情况相当严重。沿线共跨越设置桥梁的河道共25条，其中较大的河道及等级通航河道为金汇港、沙港、航塘港、竹港及奉新港等，根据上海市航务管理处的航道的函件，金汇港为五级航道，航道的净宽为38.0m，中孔桥梁的梁底标高不小于8.0m；其余河道根据奉贤航务管理署的意见，沙港、航塘港为六级航道，其通航净宽为18m，梁底标高为不小于7.5m；竹港、奉新港为七级航道，其通航净宽为15m，梁底标高为不小于6.5m，还有巨潮港、南横泾河及泰青港为非等级通航河道，其中孔净宽不小于10m，梁底标高不小于5.5m。另外根据奉贤区航道管理署的意见，对于设置桥梁的河道，其中净空不得小于8m，梁底标高不得小于5.0m。 该路段相交道路较多，其中大叶公路奉贤段与3条高速公路A4、A3、A2相交，设3座互通式立交，其中A4、A2立交已经实施，A3立交尚在研究阶段。互通立交的近期建设范围均已纳入高速公路工程。大叶公路上跨A2高速公路的桥梁在A2高速公路工程中只修建了净宽16.5m的北侧半幅桥梁，在大叶公路改建中，增加南半幅桥梁。 全线近期设平面交叉口17处，平均间距1.94Km。其中4处（庄胡公路、沪杭公路、浦星公路、杨高南路延伸线）远期增设主线跨线桥，改建为简易互通立交。 桥梁工程中设跨河大桥1座，跨A2高速公路的跨线桥1座，中小桥23座，涵洞21道。 本工程全段利用既有的大叶公路，其长度约为32km，现状道路为二级公路。既有道路的中心线基本上是设计道路的中心线。 本工程既有的25座桥梁及其河道资料情况详见下表。 17 大叶公路奉贤段现状桥梁及河道资料一览表 序号 桩号 名称 既有桥梁跨径 既有桥梁横断面(m)（不含栏杆宽度） 斜交角度 航道 等级 规划通航净宽(m) 规划梁底标高(m) 现状河道宽度（m） 规划河口宽度（m） 规划河底宽度（m） 规划河底标高（m） 备 注 1 K1+014 大寨河 4.6+13+4.6 15 正交 　 　 　 　20 　19 　3 　0 　 2 K1+897 巨潮港 3×10 15 正交 非等级 10 6 　19 　50.5 　8 　-0.5 　 3 K3+121 红旗港 1×16 15 正交 　 　 　 　10 　21 　3 　0 　 4 K4+185 沙港 4×16 3.5+1+15+1+3.5 逆交10度 六级 18 7.5 　30 　52.5 　10 　-0.5 北侧有管线 5 K4+904 光辉河 6+16+6 3.5+1+15+1+3.5 正交 　 　 　 　19 　 　 　 北侧有管线 6 K5+695 竹港 3×16 3.5+1+15+1+3.5 正交 七级 15 6.5 　34 　79 　12 　-0.5 北侧有管线 7 K7+911 南横泾河 10+12+10 2.5+1+15+1+2.5 正交 非等级 10 6 　24 　50.5 　8 　-0.5 南侧有管线，北侧有管线 8 K10+427 白庙港 8+10+8 2.5+1+15+1+2.5 正交 　 　 　 　9 　30 　4 　0 伸缩缝损坏严重 9 K13+253 金汇港 20+3×25+20 2.5+1+15+1+2.5 正交 五级 38 8 　75 　177 　44 　-1.5 老桥为槽形梁，两侧拓宽 10 K16+015 新强港 3×8 0.5+3.5+1+15+1+3.5+.5 正交 　 　 　 　12 　30 　4 　0 　 11 K18+104 西新港 3×8 0.5+3.5+1+15+1+3.5+.5 逆交10度 　 　 　 　15 　30 　4 　0 　 12 K19+209 泰青港 13+20+13 0.5+3.5+1+15+1+3.5+.5 正交 非等级 10 6 　38 　52.5 　10 　-0.5 　 13 K20+047 泰东港 8+10+8 15 正交 　 　 　 　17 　30 　4 　0 　 14 K21+080 一号港 3×8 15 正交 　 　 　 　17 　30 　4 　0 北侧河道改道，已改涵 15 K21+967 泰中港 8+10+8 15 正交 　 　 　 　19 　30 　4 　0 　 16 K22+528 光新港 10 15 正交 　 　 　 　15 　 　 　 对河道有压缩 17 K23+800 航塘港 13+20+13 15 正交 六级 18 7.5 　23 　79 　12 　-0.5 　 18 K24+467 文武港 10 15 顺交20度 　 　 　 　13 　 　 　 对河道有压缩 19 K24+923 东新港 3×8 15 正交 　 　 　 　14 　 　 　 　 20 K26+454 华新港 10 15 正交 　 　 　 　11 　 　 　 对河道有压缩 21 K27+586 奉新港 13+20+13 15 正交 七级 15 6.5 　36 　82 　15 　-0.5 　 22 K29+220 新潮河 3×10 15 正交 　 　 　 　23 　36 　4 　0 　 23 K31+435 北宋纪念碑 3×6 15 逆交20度 　 　 　 　12 　32 　4 　0 　 24 K31+920 新港 3×8 15 逆交30度 　 　 　 　 　 　 　 　 注：桥梁跨度及桥面跨度为现场丈量，梁底标高根据设计图或竣工图分析而得。 既有桥梁根据现场调查及通过部分竣工图的分析比较，现状桥梁的使用除大部分桥梁的橡胶伸缩缝损坏较为严重外，其他桥梁的使用基本正常，部分桥梁的桥台有沉降现象发生，新老桥的拼接缝也有相对沉降的发生。 §6.2 沿线桥梁概况 该段的桥梁横断面有两种类型： 第一种形式：0.3m（栏杆）+15.0m（车行道）+0.3 m（栏杆），该部分桥梁大多是上世纪九十年代中后期建成，桥面均为钢筋混凝土铺装面层，除伸缩缝有不同的损坏外，其他结构使用良好。该种类型的桥梁共有17座，西段有3座桥梁：大寨河、巨潮港及红旗港，东段靠近南汇界有12座，从泰东港桥～新港桥； 第二种形式：主要分布在奉贤邬桥附近，由原来的肖邬三级公路拓宽改建而成，在机动车道外侧加设了机非分隔带和非机动车道，但非机动车道的宽度不同，有3.5m，2.5m，还有三座桥梁的栏杆基座加宽了0.5m，该类型的桥梁共有9座，每种断面形式有三座桥梁，而且每种形式的桥梁连续分布，此部分的桥梁主要分布在沙港～泰青港，其中有该段最大的桥梁金汇港桥，该段桥梁是上世纪九十年代利用原来的三级公路桥梁（宽9.6m）拓宽改建而成。跨度10m及以上桥梁桥墩采用多柱式桥墩，跨度8m及以下桥梁桥墩采用排架式桥墩，中小跨度的桥梁桩基均为单排桩。桥面除文武港桥为沥青混凝土（可能为后期加罩），其余桥梁均为钢筋混凝土桥面。 通过调查发现：由于建设的年代及道路横断面的布置不同，桥梁横断面不统一。在部分桥梁的单侧或两侧设自来水钢管，其位置均在本次设计的道路红线内，但其结构受力单独成体系，与桥梁不连接；桥面为混凝土桥面，而两侧道路为沥青混凝土路面，由于刚度变化较大，大部分桥梁的伸缩缝均有破坏，个别桥梁的伸缩缝破坏严重。 金汇港桥是该段最大的通航河道，既有桥梁的跨度为20+3×25+20m梁桥，现状桥梁为老桥拓宽改建而成，原桥梁为4片槽形梁，后在北侧拓宽7片（车行道）+3片板梁（非机动车道），在南侧拓宽2片板梁。桥梁横断面布置为0.3m(栏杆)+2.5m（非机动车道）+1.0m（机非分隔带）+15m（机动车道）+1.0m（机非分隔带）+2.5m（非机动车道）+0.3m(栏杆)。桥墩为多柱式桥墩，后期拼桥的盖梁与老桥的盖梁刚性连接。 该段的一号港桥，河道在道路北侧已经改移到平行与道路的河道，现状河道改为涵洞，但桥梁没有拆除，本次设计考虑接长已建涵洞，拆除桥梁。 该段另有三座单孔10m的小桥，为光新港、文武港及华新港桥，其桥台设计为实体桥台，外侧接八字翼墙，对河道均有不同的压缩。 §6.2 地质资料 §6.2.1 地质概述 根据附近工程的工程地质勘探资料，该区域土层自上而下分述如下： 1、杂填土 ①2遍布，多为耕土，局部孔含有机质或为暗浜填土等。层厚1.5~2.4m，层底标高0.7～1.8m。 2、褐黄色粉质粘土 ②1 可塑，尚均匀，含铁锰质结核。层厚1.9～3.7m，层底标高0.7～1.8m。 褐黄色砂质粉土 ②2湿，稍密，含铁锰质等。层厚1.3～2.8m，层底标高－2.0～1.1m。 3、淤泥质粉质粘土 ③ 饱和，流塑，欠均匀，局部夹砂，高压缩性等，遍布。层厚5.2~7.6m，层底标高﹣10.4~﹣10.0m。 4、灰色淤泥质粘土 ④ 饱和，流塑，有少量灰白色泥质结核及半腐芦苇根茎。高压缩性、高灵敏度。层厚3.9~8.5m，层底标高﹣14.1~﹣16.9m。 5、灰色粘土 ⑤ 软塑，尚均匀，含白色泥钙质结核及半腐芦苇根茎等。高压缩性。层厚2.5~5.1m，层底标高﹣17.3~﹣20.0m。 6、暗绿色粘土 ⑥ 硬塑，均匀致密，层厚3.0~5.2m，层底标高﹣24.0~﹣20.9m。7、草黄色砂质粉土、粉砂 ⑦1 湿，稍~中密，含云母等。层厚12.2m，层底标高﹣35.7m。 7、砂质粉土 ⑦1 饱和，含云母等。未穿透。 综上所述，沿线勘探点所揭示土层尚属稳定，沉积比较正常。 §6.2.2桩基持力层选定 1、工程浅部遍布褐黄色粘性土、粉性土，其强度较高，中等压缩性，可作为道路及挡墙等工程的持力层。 2、工程地层中，浅部的灰色淤泥质粉质粘土③、灰色淤泥质粘土④、灰色粘土⑤层土质软弱、高压缩性，是天然地基（路基）的不利因素，应在勘察和设计中加以重视。 3、工程地层中，⑥层暗绿～草黄色粘性土和⑦草黄色砂质粉土分布比较连续，是合适的桩基持力层.可在详细勘察后,根据工程规模、荷载及对变形的要求综合确定桩基持力层和设计桩端标高。 §6.3 主要技术标准 1、设计荷载 大叶公路奉贤段沿线桥梁设计荷载标准： 公路I级 2、桥梁横断面布置 3、纵坡及横坡 纵坡按照道路纵断面线型布置，桥梁横坡按2%布置。 4、桥下净空 横向通道：桥下拖孔≥2.7m，净宽≥6.0m。 桥下人孔≥2.2m，净宽≥4.0m。 5、抗震设计标准 按地震烈度7度设防，重要性系数取1.3。 6、桥台台后填土高度 台后填土高度以不超过4.0m来控制。 7、桥梁中心线处及外侧的防撞设施的设置 当桥长小于40m时，设置防撞护栏，当桥长大于40m时，设置防撞墙。 §6.4 设计原则 工程范围内，河道纵横密布，较大的河道有金汇港（为五级航道，市管河道），还有若干条六、七级航道和无等级河道。需要建桥的河道总计有二十三条。 本段道路全部由既有二级公路改建，改建时必须满足一下要求： 满足一级公路的设计还在标准，满足水利、航道及桥下通道净空的要求，考虑老桥的利用。从既有道路上的桥梁结构进行分析可见，既有桥梁具有如下特点： 1、关于桥梁的设计荷载，由于本段路线的东端接在建的沪芦高速公路，考虑到将来通过郊区环线（已建成）及沪芦高速公路，向浙江及江苏南部的集装箱运输车辆的数量，随洋山集装箱深水港的使用，车辆的流量逐渐加大，根据《公路工程技术标准》（JTJ 001—97）第7.0.2条的有关规定，郊区环线以西的道路桥梁设计荷载标准应为汽车—超20级及挂车—120。 既有道路桥梁设计荷载标准均为汽车—20级及挂车—100，不能满足郊环以西道路的桥梁设计荷载标准汽车—超20级及挂车—120，其中金汇港、沙港、竹港等桥梁为新老桥拼接而成，其老桥荷载标准就更低了。 2、桥梁的跨度普遍偏小，根据最新收集的河道规划资料，23条设置桥梁的河道中共有18条河道进行了重新规划，其规划的河道蓝线进行了较大幅度的增加，蓝线宽度比现状河道宽度增加一倍的占80％以上，而原河道上的桥梁严重不足。 3、桥下净空不足，主要是通航净宽及净高不足，影响到的河道主要有金汇港、沙港、竹港、泰青港、航塘港及奉新港等。 4、桥梁高度较低，不满足桥下通道净高的要求。原道路是三级或二级公路，人行及非机动车辆均采用平交通过路口，但道路改为一级公路以后，由于车辆的行车密度及行车速度增加较多，根据有关规范的要求，需要将原来的平交口进行合并，并利用桥梁的边孔设置横向通道（拖孔或人孔），形成立交的格局，以确保行人及行车安全。在桥梁间距较大出设置专用的横向通道。 5、由于既有桥梁宽度不同，大部分为15.6m，另外有几座桥宽度为24.6m、22.6m、25.6m，其与设计道路的横断面相差较大，若利用老桥进行拓宽改造，拆除及改造的工作量相当大，且新老桥后期桥梁的沉降量较大，对行车安全带来较为不利的影响。 根据以上的实际情况，大叶公路奉贤段桥梁的设计中考虑将既有桥梁全部拆除重建，并且在确定桥梁跨度时尽量考虑在外侧的联络道路桥梁上利用老桥的板梁。 §6.5 桥梁结构 一、上部结构 本工程在选择标准跨径及结构形式考虑了下列几个方面： 1、满足桥梁结构受力要求，合理、安全。 2、工程造价合理经济。 3、符合美学要求，选择适合的高跨比。 4、施工方便、快速。 中小桥梁上部结构型式 中小桥梁，其跨越的河流、河面宽度一般较小，航道等级均不高；这部分桥梁结构均在公路路面之下，不受道路景观影响；桥梁建在软土地基之上，若桩基设计考虑不周，则今后沉降较大。基于上述原因上部结构采用预制预应力或钢筋混凝土简支空心板梁。这种结构在上海地区具有较成熟的施工经验，造价合理，又能较好地适应上海软土地基上桥墩基础不均匀沉降。简支梁之间可采用桥面连续构造，使得桥面具有良好的行车舒适性。上部结构采用预制梁，上、下部结构可平行作业，有利于加快施工进度，保证施工质量。 本工程的中小桥梁根据河道最小通航宽度或河面宽度布置桥跨，跨径13m< L≤22m的一般采用先张法预应力混凝土空心板梁，L≤13m采用钢筋混凝土空心板梁或根据生产厂家条件采用和钢筋混凝土空心板梁费用接近的先张法预应力混凝土空心板梁，空心板梁具有工厂化施工、质量进度均有保障，且价格合理，是上海地区中、小桥梁选用的典型结构型式。大东公路沿线跨越河流情况见下表 序号 桩号 名称 新建桥梁跨径 　备注　 1 K1+014 大寨河 13+13+13 西人东拖 2 K1+897 巨潮港 3×22 两边人孔 3 K3+121 红旗港 10+16+10 两边人孔 4 K4+185 沙港 2×13+22+2×13 两边人孔 5 K4+904 光辉河 3×16 两边拖孔 6 K5+695 竹港 2×18+22+2×18 两边人孔 7 K7+911 南横泾河 20+22+20 　 8 K10+427 白庙港 16+20+16 两边人孔 9 K13+253 金汇港 10×22+42(T梁)+10×22 两边拖孔 10 K16+015 新强港 13+20+13 两边拖孔 11 K18+104 西新港 13+20+13 两边人孔 12 K19+209 泰青港 2×13+20+2×13 两边拖孔 13 K20+047 泰东港 13+20+13 两边人孔 14 K21+080 一号港 13+20+13 两边人孔 15 K21+967 泰中港 13+16+13 两边人孔 16 K22+528 光新港 13+16+13 西拖东人 17 K23+800 航塘港 2×20+25（T梁）+2×20 西人东拖 18 K24+467 文武港 8+10+8 　 19 K24+923 东新港 13+16+13 西人东拖 20 K26+454 华新港 10+13+10 两边人孔 21 K27+586 奉新港 2×18+22+2×18 西侧人孔 22 K29+220 新潮河 16+22+16 西人东拖 23 K30+410 A2公路跨线桥 21.6+8×22+2×11+22+2×25+22+3×17+6×22+21.6 单幅桥，宽度18m 24 K31+435 北宋纪念碑 16+20+16 西拖东人 25 K31+920 新港 3×13 两边人孔 二、下部结构 （一）桥墩 中小桥桥墩采用桩柱式桥墩，盖梁采用钢筋混凝土结构，立柱直径Ф800mm，承台采用1.5m厚，桩基础。 （二）桥台 中小桥除桥下作人孔或拖孔采用钢筋混凝土扶壁式桥台外，其它桥台采用轻型桥台。 （三）桩基方案 上海地区工程中常用的桥梁桩基础形式有钢筋混凝土预制方桩、PHC管桩以及钻孔灌注桩。本工程选用何种或几种形式桩基础形成从以下几个方面综合考虑： 1、根据场地地层结构，地基土的工程特性； 2、该桩基础在施工期间对地下管线、周围建筑物的影响程度。 依据地质勘探。沿线⑥层暗绿~草黄色粘性土和⑦草黄色砂质粉土、粉砂分布比较连续，是合适的桩基持力层，埋深一般在25m~30m。 沿线周围无重要设施，但局部处有居民点。 综上所述，钻孔灌注桩由于容易遇到流砂等不良地质后坍孔、成桩质量不太稳定，且桩成本相比较高，因此除在对地下管线有影响处或沉桩难度大的局部区域，采用钻孔桩方案外，一般考虑采用钢筋混凝土桩或Ф600PHC桩。具体可根据上部结构荷载、跨径大小、地质持力层的深浅来选用这二种桩。由于场地道路条件较差，考虑运输较为不方便，中小桥梁宜采用钢筋混凝土桩。 三、附属工程 （一）桥面铺装 桥面铺装采用8cm钢筋混凝土铺装+1mm防水层+8cm沥青混凝土铺装。 （二）台后搭板 为了减少桥台台后填土沉降造成行车跳动，桥台台后，排水箱涵后设置钢筋混凝土搭板。 （三）拖孔及排水箱涵 拖孔采用单孔小桥结构,排水箱涵采用钢筋混凝土箱涵结构。为减少箱涵的工后沉降，可根据具体地质资料，必要时可选用结构物下地基加固技术措施。 A2（沪芦）高速公路与大叶公路立交工程 A2（沪芦）高速公路与大叶公路相交点的坐标为X＝—27557.260，Y＝19506.579，该交点处A2高速公路里程为K18+656.01，大叶公路里程为K30+410.07，该立交的上下层关系为大叶公路上跨A2高速公路，大叶上跨A2公路的北半幅桥梁及立交内的其他匝道的工程已经全部包含在A2公路的工程范围内，本次设计仅考虑大叶公路跨A2公路的南半幅桥梁设计。 A2（沪芦）高速公路的线形为R＝2500m的圆曲线上，大叶公路为直线，交点处两条道路的斜交角度为39.005°。正在施工中的大叶公路跨A2公路北半幅桥梁的跨度为：21.6+8×22+22（转正孔）+22+25+25+22（斜交孔）+7.016（转正孔）+7×22+21.6m，桥梁长度为517.816m，桥梁的跨度均为大叶公路中心线处的长度，新设计的南半幅跨线桥的桥梁跨度考虑左右幅桥墩尽量对齐及斜交的情况，布置如下：21.6+8×22+2×11（转正孔）+22+2×25+22（斜交孔）+3×17（转正孔）+6×22+21.6m，桥梁总长为517.8m。两幅桥梁长度的差异可通过转正孔的长度进行调整。 北半幅桥梁的结构为 跨A2高速公路的两跨25m梁为预应力混凝土预制小箱梁，梁高为1.40m，两片梁的中心距离为3.2m，每孔桥共有10片中梁，2片边梁。其余孔跨的上部结构均为先张法预应力混凝土板梁，梁高90cm，每孔桥梁共有15片中梁，2片边梁。由于斜交角度较大，在跨越A2主线后两侧各设置了一孔转正孔。桥梁下部结构为钢筋混凝土倒“T”盖梁，每个桥墩设4个立柱，立柱的截面为1.0×1.0m的矩形带圆角，圆角半径为0.15m，正交时立柱间距为4.5m，承台为钢筋混凝土工字承台，每个立柱下设两根φ600的PHC预制预应力管桩，桩长为33～36m。 根据两幅桥基本正对，结构相似的原则，南半幅的结构基本同北半幅桥，中间两跨25m梁为预应力混凝土预制小箱梁，梁高为1.40m，两片梁的中心距离为3.2m，每孔桥共有10片中梁，2片边梁。其余孔跨的上部结构均为先张法预应力混凝土板梁，梁高90cm，每孔桥梁共有15片中梁，2片边梁。由于斜交角度较大，为了和北半幅桥梁正对，A2公路的西侧设置了2孔转正孔，在A2公路的东侧设置了3孔转正孔。桥梁下部结构为钢筋混凝土倒“T”盖梁，每个桥墩设4个立柱，立柱的截面为1.0×1.0m的矩形带圆角，圆角半径为0.15m，正交时立柱间距为4.5m，承台为钢筋混凝土工字承台，每个立柱下设两根φ800的钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩长初估为38～42m。这样避免了南侧打入桩的施工对北侧桥梁产生影响。