前马垫桥（3X20+56+3X20系杆拱桥）

                   前马垫桥施工图设计说明
工程概况
    前马垫桥位于整治芜太运河里程CS58/5+860处，跨越芜太运河，原为机耕桥，建于60-70年代，结构为双曲拱桥，桥面宽度3m，通航净宽7.6m，净高为4.0m，附近虽有广泰桥，桥面宽度为8.5m，通航净宽9.2m，净高为2.2m，不能满足通航要求，严重碍航，在使用过程中受到碰撞，属于危桥。从航道通航和车辆行驶要求，均需重建新桥。
二、设计依据
    江苏省交通厅与三航设计院签定的“苏南骨干航道网整治工程改建桥梁初步 设计合同”；
    江苏省交通厅“丹金溧漕河、芜太运河溧阳段航道整治工程可行性研究报告审查会议纪要”；
    江苏省交通规划设计院1996年“丹金溧漕河航道整治工程可行性研究报告”；
    江苏省交通规划设计院1996年“芜太运河整治工程可行性报告”；
    江苏省交通厅下发的初步设计和施工图设计的有关规定。
设计规范与技术标准
    设计规范
    部颁《公路工程技术规范》（JTJ001—97）；
    部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021—89）；
    部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023—85）；
    部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024—85）；
    部颁《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—89）；
    《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28：90）；
技术标准
    平面线型：前马垫桥与规划芜太运河斜交10，由于规划的航道偏离老航道，因而废除老桥建新桥。桥梁引道应与老路顺接，两端引道有甚小偏角，设置平曲线，半径R=3000m。
    竖曲线与纵坡：由于芜太运河通航净空要求，桥梁两端引道设3%纵坡，桥上设凸形竖曲线R=3000m。
    横断面布置：桥梁结构为净9+21.0m，具体布置为：主桥时： 1.2（系梁）+1.0（栏杆、人行道）+9.0（车行道）+1.0（栏杆、人行道）+1.20（系梁），全宽为13.4m；引桥时：1.0（栏杆、人行道）+9.0（车行道）+1.0（栏杆、人行道），全宽为11.0m；
    荷载标准：汽车—20级，挂车—100，人群—3.0kN/m2。
    通航标准：V级航道，净空38m，净高5.0m，航道断面为矩形截面。最高通航水位5.23m。
    主桥跨中设计梁底标高为10.45m。
桥址处自然条件与工程地质状况
1、桥址处工程地质状况
   本区域地质属于扬子区江南小区，第四系以前地层发育完全，地质构造相对简单，区域构造比较稳定，新构造活动微弱，更新世以来持续沉降为特征。本区域下伏基岩大都为白垩系赤山组泥质砂岩及砂质泥岩，埋深一般在45m以下。
      前马垫桥桥址处，地层自上而下分为灰黄色地表土层；灰色冲湖积软弱土层；灰黄色粘性土层；冲洪积砂层；卵石层。其中灰色冲积软弱土层及冲洪积砂性土层分布紊乱，厚度范围内连续性差，不均匀。根据《工程地质勘察报告》，桥址处土层分布特征简述如下：
    第1层：素填土，黄色，灰黄色粘土，上部夹碎石，层厚为0.6~3.3m
                     第1-1层：灰黄色（亚）粘土，可塑状态，中等压缩性，层厚为0.6~3.1m，容许承载力=120~200 Kpa，极限摩阻力=40~50 Kpa。
                     第1-2层：灰色淤泥质粘土或亚粘土混粉砂，流塑状态，中高压缩性，层厚0~3.4m，容许承载力=90~100 Kpa，极限摩阻力=20~35Kpa。
                 第1-3层：灰黄色（亚）粘土，可塑状态，中等压塑性，层厚为2.0~5.1m，容许承载力=140~220 Kpa，极限摩阻力=40~55 Kpa。
    第2-3层：灰黄色亚粘土混粉砂，软-流塑状态，中等压缩性，层厚4.8~7.9m。容许承载力=100~120kpa，极限摩阻力τ=30~40kpa。
    第3-1层：灰黄色粘土（亚粘土），硬塑状态，中等压缩性，层厚0-7.2m。容许承载力=270~300kpa，极限摩阻力τ=65~80kpa。
    第3-2层：黄灰色亚粘土，局部混粉砂，可塑状态，中高压缩性，层厚1.8~7.2m。容许承载力=160~240kpa, 极限摩阻力τ=45~60kpa。
    第3-2a层：灰色淤泥质粘土，流塑状态，中高压缩性，层厚2.9m容许承载力=80kpa，极限摩阻力τ=20kpa
    第3-4层：灰黄色（亚）粘土，可塑状态，中等压缩性，层厚0~5.7m。容许承载力=120~220kpa，极限摩阻力τ=35~55kpa。
    第3-5层：深灰色粘土（亚粘土），硬可塑状态，中等压缩性，层厚3.5~5.9m。容许承载力=180~280kpa，极限摩阻力τ=50~70kpa。
    第4-1层：灰白色粉砂，局部有中细砂，中密~密实，层厚3.6~9.2m。容许承载力=200~350kpa。极限摩阻力τ=50~60kpa
    第5~1层：黄灰色粘土，坚硬状态，中等压缩性，层厚2.4m。容许承载力=300kpa。极限摩阻力τ=80kpa。
    第5~2层：灰黄（白）色亚粘土，硬可塑状态，中等压缩性，层厚2.4~6.0m。容许承载力=220~240kpa。极限摩阻力τ=55~60kpa。
    第6~2层：褐黄色卵石土，粒径0.5~8.0cm不等，次棱角~次圆角状，密实，层厚4.7~6.3m（钻孔未揭穿）。容许承载力=600~800kpa，极限摩阻力τ=140~160kpa。
    第7层：棕红色泥质粉砂岩，层状构造，岩芯易碎断。强~中风化（未揭穿）。容许承载力=400kpa，极限摩阻力τ=90kpa。
    根据地质资料分析桥址区第3~1层、第3-5层、第5-1层、第6-2层、第7层岩土层物理力学性质较好，强度较高，是较好的桩基持力层。设计时考虑到桥梁主跨较大，荷载标准较高，决定采用第6-2层作为钻孔桩的桩尖持力层。
    2．地震
    根据中国地震烈度区划图（江苏部分）（中国地震局1992年）和部颁《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）规定，桥址区地震烈度为6度，本桥属大桥，按7度设防。
    3．水文气象
    区域内水系发育，河渠纵横；历年最高水位5.30m，最低水位2.50m年平均变化幅度在1.2m左右。区内潜水含水层岩性为全新世冲积的砂性土，粉砂。桥址位于长江以南，年平均气温在15℃以上，多年平均降水量为1000~1300mm，年平均蒸发量970mm。冬季多偏北风，夏季主要为东南风。
五．主要材料
混凝土：主桥系梁、横梁、桥面板与引桥空心板为50#预应力混凝土；钢管内充填40#微膨胀混凝土；桥面铺装层为30#防水混凝土；下部结构：台帽、盖梁、立柱、承台、联系梁为30#混凝土；钻孔桩为25#混凝土。
钢材：普通钢筋为Ⅰ级（φ）Ⅱ级（φ）；预应力钢筋，φj15.2高强低松弛钢绞线，=1860Mpa；OVM锚具；吊杆用φ7高强钢丝，=1670Mpa，锚具OVM-DM型镦头锚；钢管拱肋用A3钢，厚度为12mm。
3、主桥用盆式橡胶支座 （GPZ系列）；引桥用球冠圆板式橡胶支座（TCYB型）。
4、伸缩缝：GQF——C型型钢伸缩缝。
六．桥梁结构要点：
    1、跨径组合：前马垫桥分为七跨，主跨为下承式钢管砼系杆拱。计算跨径为56m；两侧各设三跨预应力混凝土空心板梁，跨径组合为3×20+56+3×20；桥梁全长为183.16m。
    2、主桥：下承式钢管砼系杆拱。该桥型为外部静定结构，对基础无水平推力，适应于软土地基，且跨度较大，桥梁建筑高度小，较大地降低了路堤填土高度，故在运河地段广泛采用。
       1) 拱肋：由2片组成，每片为φ1000×12mm钢管（A3），管内泵送40#微膨胀砼。两片拱肋间设三道一字型风撑，风撑用φ600×12mm钢管（A3）。
2) 系梁：共2根，为预应力混凝土矩形截面梁，梁高为1.00m，梁宽为1.20m；近支点5m处梁高逐渐增大至2.00m。在墩顶处设牛腿，其上安放板梁。系梁内配置8束9φ15.24的高强度钢绞线。
3) 吊杆：每片拱肋有吊杆9根。除端吊杆至系梁支座中心间距为6.0m外，其它吊杆间距均为5.5m。吊杆由36根φ7高强钢丝组成，采用OVM——DM型镦头锚具，外套不锈钢管，并压注微膨胀水泥砂浆，以防钢丝锈蚀。吊杆上端锚固在拱肋内，下端锚固在系梁内，在系梁底部张拉。
       4) 横梁与桥面板：两者形成一体化，横梁呈T形状，底宽0.7m，高0.7m，配置4束7φj15.2钢绞线；桥面板部分现浇，厚度为0.2m，配置纵向预应力束，束间距约1.5m。
       5) 桥面铺装层：现浇30#防水混凝土，厚度为8.0cm，其上先刷一层防水涂料，再摊铺厚度5.0cm沥青混凝土面层。
引桥：
       主桥两端各设3跨20m预应力混凝土空心板梁桥，板梁高度为0.90m，梁宽为0.99m， 每跨10块板。空心板采用预制安装。铺装层为现浇30#防水混凝土，厚度为8.0cm，其上先刷一层防水涂料，再摊铺厚度5.0cm沥青混凝土面层。
下部结构：
       基础均用钻孔灌注桩，桩尖持力层为卵石土层，主墩与桥台用双排桩，桩径为φ1.0m。引桥墩用单排桩，桩径为φ1.2m。墩身均为钢筋混凝土柱式墩；桥台用肋板埋置式桥台。台后设置搭板与引道连接，搭板长度为6.0m。桥台后路堤采用电厂废料粉煤灰或粉煤灰间隔土回填，每层填筑厚度为0.3m，压实度采用重型压实标准，离结构层0.80m以下压实度为0.90。离结构层0.80m以内压实度为0.93。
    5、桥上其他设施：有一根φ200mm自来水管过桥。
七．施工方法与注意点  
    由于芜太运河目前无通航要求，施工期间可以停航。桥址处暂为农田。系陆地施工，为建桥带来极大的安全和方便。桥梁工程是百年大计，本桥施工应认真遵循《公路桥涵施工技术规范》（JTJ.041-89），严格操作程序，确保工程质量和安全。
    1、钻孔灌注桩、桥墩、桥台等下部结构。按常规方法施工，其中钻孔桩施工更需慎重，每根桩均要求用超声波探测，以保证桩基施工质量。
    2、引桥空心板梁为预制的预应力混凝土构件，应严格控制材料进场质量。对预应力各部件（钢绞线，锚具等）更应重点检验。安装时，要注意与主桥纵向束张拉工序相协调。
    3、主桥采用满堂支架施工法。先梁后拱。施工支架必须预压，系梁、横梁与桥面系可以预制安装，浇筑湿接头形成一体，也可以在支架上立模现浇，待混凝土达到设计强度90%后，及时张拉相关的预应力束（详见施工顺序图）。每片拱肋安装重量为16.6吨，建议整体吊装；也可以在系梁上设支架，分两段吊装；适时安装风撑与吊杆。吊杆张拉至设计吨位后，浇筑桥面铺装与防撞护栏，最后一次落架成桥。
    4、钢管的除锈防锈是保证钢管混凝土系杆拱安全良好使用的关键，施工时必须严格遵循有关操作规定进行。钢管表面应喷丸除锈露出金属本色。然后喷锌防腐。拱肋的颜色暂定为桔红色，油漆工艺程序如下所示：
工艺程序    油漆名称    颜色    油漆厚度(μ)    理论油漆量(g/m2)    涂装间隔时间
20℃(天)
在制造厂进行    第一层    702环氧富锌底漆（双组分）    灰    40    170    1~7天
    第二层    702环氧富锌底漆（双组分）    灰    40    170    1~7天
    第三层    842云铁环氧底漆    银灰    100    240    1~7天
在现场进行    现场补漆    运输安装过程中损伤的漆膜要修补好                
    第四层    氯化橡胶漆    桔红    65    200    2天
    第五层    氯化橡胶漆    桔红    65    150    2天
    
    5、工程地质勘察表明，第1-2层淤泥质土与第2-3层的亚粘土混粉砂层，压缩性高，抗剪强度低，在钻孔桩进尺时应予以重视，施工时要有应急措施。另外，桥头填土高达6m以上，第1-2层是填土沉降的控制层，应考虑采取合理的地基处理措施。
6、型钢伸缩缝的预埋件，在浇注相关构件时应注意埋设。

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