b、设计弯沉:Ld=6003Ne-0.2
3Ac3As3Ab=20.7(0.01mm)(Ab=1.35) c、路面底层拉应力计算
利用交通部推荐专用HPDS2006路面计算程序进行层底拉应力验算及竣工验收弯沉值,沥青砼采用15℃劈裂强度,水泥稳定碎石采用90天的劈裂强度。验算结果见下表。
层底拉应力计算结果
层位 计算拉应力(MPa) 允许拉应力(MPa) 竣工验收弯沉值(1/100mm) 1 -0.188 0.27 19.6 2 -0.069 0.22 21.2 3 -0.021 0.22 24 4 0.076 0.22 27.2 5 0.086 0.13 109.8 土基顶面竣工验收弯沉值为:232.9 (0.01mm) (根据JTG D50—2006)。 2)、推荐路面结构
行车道与硬路肩新建路面结构型式为:4cm AC-13C(SBS改性)+6cm AC-20 C(SBS改性)+6cm AC-20 C +32cm 5%水泥稳定碎石+20cm 3%低剂量水泥稳定碎石,总厚度68cm。
e、桥面铺装
桥面沥青铺装:4cm AC-13(SBS改性)+6cm AC-20(SBS改性)+桥面防水层。 5.5.9沥青路面材料设计方案
沥青路面设计主要包括路面结构层原材料的选择、混合料配比设计、设计参数的测试与确定,路面结构层组合与厚度计算,路面结构的方案比较等内容,并应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件,密切结合当地实践经验,进行路基路面的综合设计,在满足交通量和使用要求的前提下应遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则,进行路面设计方案的技术经济比较,选择技术先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化、工厂化施工的路面结构方案。应结合当地条件和本项目里程比较短,积极推广成熟的科研成果,对之行之有效的新材料、新工艺、新技术应积极、慎重加以运用。
(1)上面层
上面层一般也是磨耗层,应具备抗滑、耐磨耗等性能,同时也尽量做到密实防水。本项目加铺层的上面层建议采用4cm AC-13(SBS改性)。SBS改性沥青混合料能提高路面使用寿命,抗老化、抗疲劳性能明显提高,耐磨耗(炭黑)和抗裂能力显著增强。
AC-13(SBS改性)沥青混凝土为骨架密实型级配,以粗集料为主,具有表面粗糙,构造深度大,抗车辙、变形能力好的特点,抗渗性也较以前有了较大提高,工艺成熟、造价低廉,适用于多雨炎热、交通量较大地区的表面层。
(2)中、下面层
中、下面层作为沥青路面结构中的主要承重层,起着承受并传递上部交通荷载的重要作用,抵抗车辙是该结构层所需提供的重要功能。根据调查资料,在外部荷载作用下,夏季沥青层表面下4~10cm的温度最高,因此,中面层是最易产生剪切变形和严重辙槽的层位,进而严重影响到路面使用性能和结构耐久性,因此适当提高中面层沥青混合料抗车辙性能,对路面结构抗车辙有重要作用。
本项目中面层沥青采用 SBS改性AC-20,下面层采用AC-20。并引入superpave路面设计方法对路面结构层各设计参数进行优化,将试验方法与指标同沥青路面的路用性能建立直接关系。 5.6 中央分隔带设计
中央分隔带宽度为2米。为防止中分带雨水下渗对路面结构的影响,本次中分带内设置纵向渗沟,设置Φ8cm纵向透水塑料软管并设置Φ8cmPVC横向排水管排出。纵横向排水管交叉处设置集水井。
6、路基、路面排水设计 6.1 路面排水
(1)路面雨水汇至土路肩漫流排水,为防止汇水在土路肩处滞留,土路肩标高低于硬路肩4cm。 (2)路面水流入如水库、河流、居民点、饮用水源等水体环境敏感区域前,需要设置净化池进行处理,避免污染敏感区域水体。净化池采用具有自我净化能力的生态池,避免水体污染。 6.2 路基排水
(1)路堤排水沟采用R=0.5米的半圆形排水沟。水塘段结合平台设置矩形平台截水沟防止路面水流入水塘,各类排水设施的截面尺寸根据计算确定,一般沟宽为0.6m,沟深为0.8m,同一系统的各组成部分在纵向上应保证截面和过水能力的连续。特殊路段的排水设施如有线外排水要求时应加强改沟设计。圬工排水设施的制作材料以混凝土为主,水沟截面变化较大局部路段可以采用浆砌片石排水沟。
(2)低填浅挖或挖方段排水边沟采用矩形盖板边沟形式,边沟宽60cm,深60cm。在地下水位较高或土质含水量较大的路段,矩形边沟底部设置矩形渗沟。
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7、路基土工材料、路面结构材料及混合材料试验成果
7.1 试验工作简述
为保证本项目路基路面工程设计和建设具有详实可靠的基础资料、试验成果和理论依据。初步设计过程中通过调研、搜集和采样试验,取得了包括路基填料、改性土、桥涵石料、路基石料、路面石料、沥青、沥青混凝土等建筑材料的详细资料,可供本项目工程设计和建设使用。明光、肥东、巢湖等地筑路材料丰富,质量可靠,供应稳定。全部材料试验基础资料齐全,工程使用经验丰富,道路运营质量良好。
7.2 路基土填料
本项目填方需求量大,但为节约工程造价,勘察设计过程中对路基挖方材料进行了最大限度地利用。
由于可用土料主要为粘土、粉土,设计在详备的勘察试验基础上,采用掺灰改性等方法对土料、路基进行处理,确保路基质量满足设计和规范要求。
7.3 沥青试验成果
本项目拟采用芜湖环宇公司经营的埃索AH-70道路石油沥青,并已取得齐备的试验成果资料,混合料试验各项指标满足规范和设计要求。 8、下阶段应注意的问题
1.施工图阶段进一步对全线地质再做详细的勘察,对地质条件较差的路段尽量采取调整路线平面线位的措施或降低边坡高度。对不同的地质状况、岩层产状、岩石物理力学性质、岩石风化层厚度、裂隙和节理发育程度、地下水状况等综合分析,并确定合理的防护加固措施。
2.施工图阶段加强对沿线挖方的土工试验,尤其是沿线挖方的CBR值、膨胀性等重要指标和岩土性质等试验。
3.施工图阶段加强对沿线筑路材料的试验和检测,尤其是沿线的路面基层、面层用碎石等材料的试验,并对路面基层、路面沥青混合料进行配合比试验,为设计提供可靠依据。
4.施工图设计阶段加强施工期水土流失具体防治设计,加强环保理念和环保措施。
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六、桥梁、涵洞
6.1 桥涵设计原则
本项目桥涵构造物设置时紧密结合桥涵构造物所处的地形、地质、水文等条件,桥涵构造物按下述原则设置。
? 根据本项目建设条件和特点,桥涵型式的选择遵循“结构安全、技术先进、适用耐久、经济合理”的原则。同时考虑施工便利、舒适和谐、生态环保的要求。
? 桥位选择在服从路线总体走向基础上,将路线布置与桥梁方案有机相结合,路桥综合考虑;同时加强工程地质勘察,分析各种不利工程地质状况对桥位选择,孔跨布置、结构形式等的影响。? 桥梁、涵洞的设置应结合农田基本建设(排灌)的需要,以尽量不改变现有河流自然状态、不降低原有沟渠使用功能,充分考虑沟渠泄洪、灌溉及河流通航的需要,尽可能顾及群众生产、生活方便为原则。
? 桥梁上部尽可能采用标准化的跨径为主,且尽量采用预制构件,以便桥梁的上、下部结构能够平行作业,同时便于减小对被交路交通的干扰,利于加快施工进度,进而确保工程质量;降低工程成本;缩短工期。
? 桥梁布孔应结合河流所在区域地形条以及上下游现有桥梁孔径布置情况等综合考虑,做到排水通畅,结构安全,符合排洪救灾的要求。桥梁布孔时还需考虑桥下被交道路情况及路网布局规划综合考虑;被交道路标准基本按道路路况及规划确定,在纵断面设计时,充分重视被交道路等级规划要求。对有规划的地方道路,按规划标准设计。对上跨或下穿的方案选择主要根据地形、地貌及被交叉路等级、路况、工程量以及结合路线纵断面设计等因素确定被交叉路上跨或下穿方案。 ? 树立保护环境的理念。根据地形、地物特点,桥梁选型和孔跨布置应充分考虑上下部结构的协调及与周围环境的协调。桥梁设计考虑桥梁结构类型和施工方法的选择(基础开挖、预制场地等)等对周边环境的影响,强调保护自然环境,避免采用不合理的桥梁设计以造成对环境的破坏。
? 重视桥梁施工方案的合理设计,避免因施工方案选择不合理而致使施工费用增加。统筹组织桥梁的施工,部分路段受地形条件的制约,路线沿河道布线,并跨越饮用水源区。设计、安装污水处理设备和排放沟渠,以免施工、营运期间污水直接排放至公共水域中,污染水源,破坏环境。
? 重视桥梁结构安全性设计。桥梁类型的选择、结构形式的确定应安全可靠,同时要加强工程地质勘察,认真分析各种不利工程地质状况对桥位选择,孔跨布置、结构形式等的影响,确保工程结构在施工期和运营期的安全。
? 重视桥梁结构的耐久性和可维护性,以减少后期养护难度及养护费用,如加强桥面作用、加大桥梁刚度、减少裂缝发生等。
? 项目沿线桥梁、涵洞在设置时,要适当兼顾沿线群众生活、生产、工作方便的需要,设置汽车通道、机耕通道及人行通道,同时也可利用涵洞兼作通道功能。
⑴兼跨农田排灌沟渠及通道的桥梁,根据现场调查所搜集到的资料并征求该级政府部门意见,孔跨布设时注意满足农田排灌需要,满足不同通道净空需要,在此前提下,对少量沟渠及通道适当改移、归并,必要时增加线外工程,以降低主线工程造价。
⑵ 涵洞的结构型式,除排洪、排灌的需要外,还需考虑沿线周围的地形、地质等情况。涵洞主要采用钢筋混凝土盖板涵及圆管涵。
⑶重视环境保护,不因建桥而破坏周围的自然环境。 6.2 桥涵设计技术标准采用情况 ? 桥涵设计依据及主要技术标准
①《公路工程技术标准》JTG B01-2003; ②《公路工程水文勘测设计规范》JTG C30-2003; ③《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004;
④《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004; ⑤《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007; ⑥《公路桥梁抗震设计细则》JTG/T B02-01-2008; ⑦《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011; ⑧《公路圬工桥涵设计规范》 JTG D61-2005; ⑨《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008); ⑩《公路涵洞设计细则》JTG/T D65-04-2007。
技术指标
公路等级 一级公路 设计行车速度 80km/h 路基宽度(m) 32.0 汽车荷载等级 公路-Ⅰ级 行车道数 6 桥面宽度(m) 15.5(左幅)+1.0(分隔带)+15.5(右幅) 设计安全等级 大、中桥及重要小桥为二级;小桥、涵洞- 38 -
三级 提高桥梁抗震能力的措施有:
设计洪水频率 大、中桥,小桥、涵洞均为1/100 地震动峰值加速度 K0-K17段:0.05g,K18-K31段:0.1g 桥面铺装 8cm厚C40水泥混凝土+防水层+10cm厚沥青混凝土 涵洞孔径一般均采用标准孔径,各桥梁布孔均满足泄洪、灌溉等水利规划要求。为减轻桥台与桥头路基沉降差引起的桥头跳车,所有桥梁均设置桥头搭板,桥头搭板宽与行车道同宽。
涵洞与路基同宽,主要结构形式为钢筋砼圆管涵和钢筋混凝土盖板涵。进出口型式为一字墙、八字墙及锥坡。
桥梁横断面布置:15.5m(左幅)+1.0(中间分隔带)+15.5m(右福),全宽32.0m。
30m预制箱梁标准横断面图
20m预制T梁标准横断面图
6.3 沿线桥梁、涵洞的分布情况
全线共设置桥梁1835m/10座,其中大桥1580m/5座、中小桥255m/5座;桥梁占路线比例为5.93%。涵洞140道,通道19道,平均每公里4.4道(扣桥梁长度)。 6.4 桥梁抗震能力措施
①首先要做好桥址选择和调查工作。除了解区域性的地震烈度外,还应考虑局部地区地形、地貌、地质条件对桥梁震害的影响,以便为采取抗震措施提供依据。
②桥的构造上应选择形状简单、整体性好、抗扭刚度大的形式,并加强桥梁上部结构和下部结构的联结部位,以防落梁。
③提高施工质量。桥梁震害常常发生在施工质量不良的薄弱环节,确保工程质量也是抗震的一个重要技术措施。
6.5 桥梁耐久性设计及措施
结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。本项目桥梁为预应力混凝土结构,主要采取如下措施提高桥梁耐久性
① 应用高性能混凝土
对于桥梁尽可能采用高性能混凝土,高性能混凝土中加入了比水泥颗粒小约100倍的胶凝材料如微硅粉、优质粉煤灰,并采用高效减水剂使混凝土可以采用较低的水灰比以及良好的养护条件。其结果是减小了骨料与胶凝材料间的间隙,使其粘结强度提高,在混凝土整体强度提高的同时,密实度增加,混凝土自身抗渗性提高,从而可大大提高混凝土的耐久性。
② 采用预应力混凝土结构
预应力混凝土结构能够抑制或减小裂缝的发生,从而减小或延缓钢筋的腐蚀,提高结构的耐久
性。
③ 增加混凝土保护层厚度
混凝土保护层的主要作用是使梁内钢筋免遭锈蚀,尤其应注意与周围环境相联系,与混凝土的操作工艺相联系,以保证结构在应有的使用寿命期内,其功能完好。目前桥梁设计的总趋势宜使保护层适当加厚,以延缓因碳化引起的钢筋锈蚀,从而使结构物的耐久性得到增加,纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度,应根据环境类别及混凝土强度来确定。
④ 桥面防水、排水设计
加强桥面防水设计,提高桥梁使用寿命和耐久性。桥面系产生负弯矩,桥面顶面产生拉应力,
全桥面均须设置柔性防水层。防水层的设计在全桥范围内进行整体考虑.特别是在伸缩缝处、泄水管处等特殊部位做到防水层的连续性,使其防水层的设置更趋于合理。
桥面防水的设计理念应该是“防排结合,以排为主”。这是因为再好的防水层,如果长期浸泡在水中,加之动荷载的作用,就会加大其破坏的程度,缩短使用周期。桥面的纵坡、横坡必须符合设计要求,泄水管的布置合理,使桥面排水通畅。
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⑤ 加强桥面作用
大多预制结构桥梁,由于湿接头的存在,在混凝土收缩或荷载作用下,接缝处混凝土截面容易开裂。另外由于预制梁安装后,相邻梁板之间存在高差,为了加强横向连接,必须铺设找平层,且不与梁板顶面连接,从而形成一大块薄板,在车辆荷载的长期作用下,易产生碎裂造成漏水。因此,桥梁设计在加强湿接缝连接的同时,还要加强桥面连接,采用对梁板预埋钢筋,再将找平层与湿接头混凝土一起浇筑,使预制梁接缝、梁板和桥面找平层成为一体,共同参与受力,这样可以大大提高接缝处砼的抗拉强度,从而提高结构的耐久性。
6.6 沿线水系及水文概况、特征,沿线农田水利与桥涵设置的关系 6.6.1 沿线水系及水文概况、特征
本项目位于江淮分水岭处,沿线主要河流有:双河分干渠,丰乐河,淠杭干渠,淠河总干渠;其特征详述如下。 ?、双河分干渠
双河分干渠从淠杭干渠的邬家坝引水,至火焰山入肥西县境,全长25.66公里,底宽7—3米,灌溉16.78万亩。其中六安县境长17.6公里,灌溉9.62万亩(自流5.96万亩,提水3.66万亩),分别占68.6%和57.3%。1964年冬开工,全线拦冲筑坝17处,切岭8处,长 3.6公里。经六安、肥西两县民工合作施工,完成土方283万立方米,石方10.5万立方米,于 1968年6月建成。通水以后,至1985年已有11处滑坡,总长1470米。六安县境内的建筑物有双河进水闸l座,闸宽4米、高4.5米,流量12.5立方米/秒;公路桥2座,机耕桥3座,放水涵闸26座,渠下涵14座。 ?、丰乐河
丰乐河古称桃溪,清代称后河,又名界河。全长117.5公里,流域面积2080平方公里。有南、北、中三源,均出六安县境。南源张母桥河,又名小界河,源出大山寨骑马岗,北东流至东河口与源出嵩寮岩抱儿岭的东来水汇合,东流至将军山渡槽至龙嘴。北源思古潭河,源出小椿树岗,汇集中店、小华山、龙穴山江淮分水岭东侧及南侧的坡水,东流至双河镇。中源陈家河又名张店河、马棚河,源出凤凰台的驻马尖与横塘岗的豪猪岭。在张家店汇合,过打山渡槽,东流至双河镇与思古潭河汇合后,再东流至龙嘴与张母桥河汇合,至此,丰乐河三源合一。龙嘴为六安、舒城、肥西三县交界点,历史上三县均无堤坝,洪水漫滩而下。建国后,下游两岸陆续筑堤防洪,迫使水位抬高,洪涝灾害出现仍较频繁。过龙嘴再东流,过桃溪大桥至三河镇,原在此与杭埠河汇合,现向东延伸至大潭湾汇合,注入巢湖。 ?、淠杭干渠
淠杭干渠原名杭淠干渠,从龙河口水库引水,系杭埠河、淠河两大灌区的沟通渠道。1964年论证,渠线中段工程最大,龙河口水库水量不丰,引水入淠河灌区的可能性不大,遂定淠河灌区和杭埠河灌区以张店河分界。张店河以南的杭淠干渠渠段改称杭淠分干渠,仍从龙河口水库引水;张店河以北的杭淠干渠渠段,从淠河总干渠引水,改称淠杭干渠。淠杭干渠从淠河总干渠高堰泄水闸对岸引水向南,经廿铺进水闸至长堰,过江淮分水岭进水长江流域的丰乐河上游,至打山渡槽北缘,全长42.9公里。其中有10米以上切岭13处长8公里,7米以上填方7处长 12公里。干渠渠首段于1963年动工,1972年全线基本建成。灌区内有分干渠1条,长25.66公里,支渠10条,总长174.9公里。灌区设计灌溉面积40.3万亩,其中自流21.8万亩,提水 18.5万亩,分属六安、肥西两县,六安县灌溉面积33.5万亩,其中自流16.7万亩,提水16.8万亩。 ?、淠河总干渠
淠河总干渠,从渠首横排头进水闸引佛子岭、磨子潭、响洪甸三大水库水东北行经六安县境至三里岗,进入六安市境,至九里沟入六安县境,经罗管节制闸过青龙堰入肥西县境,过陶大拐再入六安县境,至六合集再入肥西境,最后至新民坝止。全长104.5公里,境内长 56.8公里。渠道底宽,渠首至九里沟淠东闸段60米,切岭段45米,淠东闸至罗管闸段45米,罗管闸至新民坝段45—30米,水深5—4.5米。总干渠直灌面积90.9万亩,其中六安地区49.4万亩,占54.3%。自流灌溉35.4万亩,提水灌溉14万亩。淠河总干渠境内有直接引水自流灌溉支渠8条,分支渠1条。其中金杯、张寿、四望山、木南、淠五支渠、冯郢分支渠总长74.6公里,灌溉16.23万亩,属六安县。王大塘、长岗、庙西支渠,上段在肥西县,下段在寿县,总长25.5公里,灌溉6.9万亩。
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