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25跨径石拱桥设计图及设计说明25米跨径石拱桥设计图及说明
#设计背景本设计为一座25米跨径的石拱桥,适用于中小型河流或沟渠跨越需求。石拱桥作为传统桥梁形式之一,具有结构简单、耐久性强、维护成本低等优点,尤其适合资源有限或对环境影响要求较低的地区。该桥采用天然石材作为主要建筑材料,结合现代工程技术和传统工艺,确保其在美观性和实用性方面的平衡。
#主要设计参数1.跨径:25米(主拱净跨)。2.拱圈厚度:0.8米(根据计算确定db3212/t 2047-2018标准下载,满足承载力和稳定性要求)。3.矢高:5米(矢跨比约为1:5,符合常规石拱桥设计标准)。4.桥面宽度:4米(可通行小型车辆或行人)。5.材料选择:主材为花岗岩或其他高强度天然石材;砂浆采用M10水泥砂浆砌筑。6.荷载等级:公路Ⅱ级,兼顾人行与轻型车辆通行。
#结构设计特点1.拱圈设计拱圈是石拱桥的核心受力构件,采用单心圆弧形设计,能够将垂直荷载有效传递至两侧桥墩。拱圈由多层石块叠砌而成,每层石块之间通过榫卯连接,增强整体稳定性。
2.桥台与基础桥台采用重力式U型结构,以片石混凝土浇筑而成,底部嵌入河床以下至少2米深度,确保抗滑移和抗倾覆能力。桥台后方设置反滤层,防止水流冲刷导致地基沉降。
3.桥面构造桥面由钢筋混凝土铺装层和沥青面层组成,厚度分别为0.2米和0.05米。桥面两端设有引道衔接地面道路,并配备防撞护栏保障安全。
4.泄水孔布置在桥面上沿纵向均匀布置若干泄水孔,避免雨水积聚造成桥体损坏。
#施工技术要点1.拱架搭建:施工前需先搭设木制或钢制拱架,用于支撑拱圈直至其形成稳定结构。2.石料加工:所有石块需按照设计尺寸精确切割,保证接缝紧密且表面平整。3.分层砌筑:从拱脚开始逐层向上砌筑拱圈,直至合龙完成。4.去除拱架:待砂浆强度达到设计要求后,方可拆除拱架。
#设计优势1.经济性:利用当地可用的天然石材,减少运输成本。2.环保性:无需大量钢材和混凝土,降低碳排放。3.耐久性:石材本身具备优良的抗风化性能,使用寿命长。4.文化价值:石拱桥作为一种传统建筑形式,具有较高的艺术价值和地方特色。
#总结这座25米跨径的石拱桥不仅能满足基本交通功能,还能体现地域文化和生态友好理念。通过科学合理的设计与施工,它将成为连接两岸的重要纽带,同时成为一道独特的风景线。
8、抗震设防类别:D类;
9、强制性标准执行情况:已全面执行。
桥面横坡:双向2.0%。
桥面设计高程主要受闵孝岸S305公路接线及设计洪水位控制,桥头引道接线处S305公路与周寨岸田约高7m,桥面设计高与S305公路接平,周寨岸接桥头引道采用填高与桥相接。由于闵孝岸桥头引道较短,桥头与S305公路按平面交叉设计,本设计已计入工程量。周寨岸引道仅考虑接桥技术指标要求,引道平曲线加宽,超高过渡均考虑在桥外,接桥引道纵坡小于5%,本设计未含周寨岸引道设计,也未计入周寨岸引道工程量。
桥位区为横向谷,局部基岩裸露,岩层倾向闵孝河河沟下游,河谷两岸地形差异较大,形成不对称地形,属河流侵蚀堆积地貌,桥位处附近无较大支沟。
河沟两岸多为第四系冲洪积卵石及第四系粉质粘土覆盖,右岸前缘为河漫滩及河流一级阶地,地形坡角1~3°,后缘为陡斜坡,平均地形坡度10~40°;左岸前缘基岩裸露,为山地、水渠及S305公路,地形坡角5~25°,后缘为陡斜坡山地,平均地形坡度大于30°。河沟底基岩局部裸露。
工程区上覆第四系土层由残坡积粉质粘土及冲洪积粉质粘土、砂卵石组成,下伏基岩为下古生界寒武系中统高台组第一段细粒白云岩。地层简述如下:
残坡积(Q4el+dl): 主要分布河沟左岸。其岩性为粉质粘土,局部夹少量碎石,褐黄色,可塑状,刀削面较光滑,无摇震反应,干强度中等,韧性中等。碎石主要成分为细粒白云岩,强~中风化,粒径一般为1~3cm,含量约占10%。
河流冲洪积层(Q4al+pl):主要分布在河床上。主要为砂卵石,褐灰色,松散,卵石粒径一般约2~10cm,最大约20cm,卵石以砂岩、灰岩为主,次圆~圆状,质较硬,表面部分风化,含量约占50%,粗砂成分以页岩岩屑为主,次为长石等,级配较差,含量约占50%;河沟右岸表层为砂质粘性土,厚约0.0~1.5m。
2)下古生界寒武系中统高台组第一段(∈2g1):
细粒白云岩:浅灰色,晶粒结构,薄层状构造,夹角砾状白云岩,该层在桥位区大面积出露,层厚约320~433m。
工程区内地震活动微弱,属于相对稳定的弱震环境。根据1∶400万《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2001)和《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008),场区地震动峰值加速度小于0.05g,设计地震分组为第一组,抗震设防烈度小于Ⅵ度,设计特征周期为0.35s,应作简易抗震设计。
(2)桥面铺装:采用10cm厚C40防水混凝土面层+14~18.5cm厚C25小石子砼基层+20cm厚级配碎石垫层。
(3)全桥分别在台身拱背拱脚及桥墩拱背拱脚处设置1道镀锌铁皮伸缩缝,每道伸缩缝长4.5m,共长18.0m。
(1) 0号、2号桥台为浆砌片块石U形台身;1号桥墩为浆砌片块石实体桥墩。
(2) 桥台基础设计为明挖扩大基础,要求基础嵌入中风化基岩不小于0.5米,且地基允许承载力不小于0.5MPa。桥墩设计为明挖扩大基础,要求基础嵌入中风化基岩不小于1.0m,且地基允许承载力不小于1.0MPa。
主拱圈、腹拱圈、拱座采用M10浆砌Mu50以上粗料石,拱上侧墙、横墙采用M7.5浆砌Mu40以上块石,拱上回填采用砂砾石;栏杆、帽石采用C25砼;桥墩及桥台基础、台身、墩身采用M7.5浆砌Mu40以上片、块石;桥面铺装面层采用C40砼,基层采用C25小石子砼,垫层采用级配碎石。其中C25混凝土其轴心抗压设计强度fcd=11.5Mpa,轴心抗拉设计强度ftd=1.23Mpa,弹性模量Ec=2.80×104Mpa; C40混凝土其轴心抗压设计强度fcd=18.4Mpa,轴心抗拉设计强度ftd=1.65Mpa,弹性模量Ec=3.25×104Mpa。
2、普通钢材:采用R235(直径<12mm)、HRB335(直径≥12mm)级钢筋,其中R235钢筋应符合GB 1499.1—2008规定要求,HRB335钢筋标准应符合GB 1499.2—2007规定要求,焊接的钢筋均应满足可焊要求,其它钢材均应符合国标规定。
3、钢管:采用力学性能适中的Q235钢制作焊接钢管,其质量和力学性能应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700、《直缝电焊钢管》GB/T13793和《低压流体输送焊接钢管》GB/T3092的有关规定。本桥的支撑体系主要为钢结构,其制作验收应遵守《钢结构工程施工及验收规范》(GB 50205—2001)的要求。
4、伸缩缝:采用镀锌铁皮伸缩缝,伸缩逢的各项技术指标应满足相应的规范要求。
九、施工要求及注意事项
1、拱圈的辐射缝应垂直于拱轴线,辐射缝两侧相邻两行拱石的砌缝应互相错开(同一行内上下层砌缝可不错开),错开距离不应小于10cm。
2、拱圈砌筑程序一般采用分环分段相结合的方法砌筑;分环砌筑时,应待下环砌筑合拢、砌缝砂浆强度达到设计强度的75%以上后,再砌筑上环,一般拱圈合拢温度以15°左右为宜。
3、拱圈采用满堂式支架上砌筑。拱架安装完成之后,应进行预压,特别是拱脚、1/4拱处、拱顶的预压时间及回弹量均应符合设计要求。拱架卸落应在设计人员的指导下进行。同时,在卸拱前,整个桥台砌筑及台背填料必须基本完成。卸落拱架的程序,应自拱顶向拱脚分多次逐渐对称进行,每次的卸落量为1cm。
4、拱架施工受洪水影响较大,拱架施工应避开洪水期,在枯水期进行。
5、腹拱圈施工一般不用支架,每排拱架在横墙上挑出一块丁字石来放置,丁字石大致砌在低于起拱点40~50cm处。
6、横墙不能承受拱圈恒载的单向推力,因此,各个腹拱均设拱架,同时砌筑拱圈。或者由拱脚向跨中逐孔砌筑腹拱,但必须采取措施,以抵抗腹拱圈卸架后作用于横墙的单向推力,如在相邻腹拱跨中设斜撑,或在待砌筑的各腹拱跨横墙上部设置水平支撑。
7、靠墩、台的腹拱为三铰拱,铰形式为铰断面,不用灰浆砌缝,而垫以2~3层油毛毡或沥青麻絮,铰石应选择石质坚硬而无裂纹的石料,一对铰石的接触面应较一般拱石多加以修凿以增大实际接触面积。
8、基础在施工中应加强验槽工作,要求桥台基础须埋入中风化基岩不小于0.5m,地基承载力不小于0.5MPa,桥墩基础须埋入中风化岩不小于1.0m,且地基容许承载力不小于1.0MPa。
9、钢管支架施工注意事项
9.1钢管支架搭设要求
9.1.1 立杆(φ48×3.5mm普通钢管)
(1)立杆的接长必须采用对接接头,即采用对接扣件连接;
(2)立杆的接头应交错布置,相邻立杆的接头不能在同一高度内,接头中心距主节点的距离应不小于h/4(h为水平纵、横杆步距);
(3)落地支架每根立柱端均应设置底座、垫块或垫木,顶部应设置顶托;
(4)当立杆基础不在同一高度上时,必须将高处的纵向扫地杆向低处延长至少两倍的立杆纵距,并与立杆固定。
9.1.2 纵向水平杆(φ48×3.5mm普通钢管)
(1)纵向水平杆的长度不应小于3倍的立杆纵距,纵向每行立杆都应设置纵向水平杆,纵向水平杆设于横向水平杆之下;
(2)纵向水平杆的接长宜采用搭接,纵向水平杆的搭接长度不小于1m基坑支护及土方开挖方案,应等间距设置3个旋转扣件固定;
(3)纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上不大于20cm处的立杆上;
(4)纵向水平杆宜设置在立杆内侧;
(5)为了限制支架的纵向位移,提高支架的刚度,横、纵向剪刀撑两端应尽量抵紧弧形钢管或地面。
9.1.3 横向水平杆(φ48×3.5mm普通钢管)
(1)横向每排立杆都应设置横向水平杆;
(2)横向扫地杆应采用直角扣件固定在立柱上db44/t 2191-2019标准下载,并紧靠纵向扫地杆。
9.1.4 剪刀撑(φ48×3.5mm普通钢管)
(1)剪刀撑与水平面的倾角应在45~60度之间;