省道与抚顺至沈阳高速公路的连接部分设计说明书.docx
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省道与抚顺至沈阳高速公路的连接部分设计说明书
1.1.1设计范围
107省道与抚顺至沈阳高速公路的连接部分,实现三条右转匝道,一条左转匝道。
1.2岩土工程勘查技术说明
1.2.1概况
该立交区所处地貌为低山丘陵区,山前冲洪积平原地带,地势开阔,由北向南缓倾,地下水稳定水位埋深在5.0—8.5米,主要受大气降水补给,随季节变化较大。
本段地处中朝准台地胶辽古陆之上,处于长期缓慢上升阶段,断裂构造发育,但活动性不强,地震活动较少,地震基本烈度为VII度,区段内未见不良地质现象。
1.2.2地层
经钻探揭示:
地层从上至下依次为素填土、亚粘土、亚砂土或碎石类土、混合花岗岩。
1.3方案比选
1.3.1立交方案说明
1.方案一:
该立交地处郊外,不受地形限制,采用环行立交,如图1-1所示。
该方案共包括4条匝道和一个环行匝道,其中三条右转匝道,一条左转匝道。
通过这四条匝道和环行匝道,可以实现六个方向的自由转向,从而实现了部分互通式立交。
匝道最小平曲线半径80m,匝道设计宽度为7米,最大纵坡4%。
连接主线的匝道均采用单一的出入口,进出匝道的道口均采用平行式设计,加速或减速车道长均按照有关规定、规范进行设计。
桥梁的上部结构采用现浇整体钢筋混凝土连续箱梁,下部结构为柱式桥墩,钻孔灌注桩基础,桥墩与桩之间采用承台连接,埋置式桥台。
从总体上来看,每条匝道的线形简洁明快,行车平顺,结合实际的场地条件,合理地布置在两条主线的周围,整座立交桥就如同一只设计精美的网球拍,从外观布局的角度来看,比较合理。
随着交通业的发展,可以改建成大环交的全互通式立交。
图1-1
2.方案二:
在相同的场地条件,该方案采用,半穿越式立交形式,其线形图如图1―2,该方案共包括四条匝道,四条右转匝道。
通过这八条匝道,可以实现六个方向的自由转向,从而实现了部分互通式立交。
匝道最小平曲线半径300m,设计宽度为7m,最大纵坡,在主线的设置上,采用与方案一相同的办法,通过设置两条半径为300m的平曲线实现与次线的连接。
连接主线的匝道仍然采用单一的出入口,进出匝道的道口均采用平行式设计,加速或减速车道长均按照有关规定、规范进行设计。
最小净空高度为4.5m,是相关规范的最小值。
桥梁的上部结构采用现浇整体钢筋混凝土连续箱梁,下部结构为柱式桥墩,钻孔灌注桩基础,桥墩与桩之间采用承台连接,埋置式桥台。
图1-2
(3)方案比较:
1.3.2方案比选:
方案一的优点是:
(1)匝道之间没有冲突,通行能力大,行车安全。
(2)只需要一座跨线构造物,投资较省。
(3)所有匝道都能为转弯车辆较高速的定向运行。
方案一的缺点是:
(1)东北左转弯匝道绕行时间较长。
(2)上部结构截面不单一,施工复杂,。
方案二的优点是:
行车方向容易辨别。
方案二的缺点是:
(1)主线及匝道的最大纵坡均较大,接近规范规定的最大值,匝道与主线
之间的净空高度较低。
(2)有部分匝道之间存在交织。
(3)跨线或下穿式匝道较多,会使视野不够开阔。
综上所述,两个方案的运营性能基本相当。
方案二的造型比较新颖,既有跨越主线的匝道又有下穿主线的匝道。
但方案一没有交织带,这比方案二有优势。
从养护费用和造价来看,方案一也比方案二稍低。
再考虑实际地理条件,采用方案一。
第二章上部结构设计
2.1设计说明
2.1.1设计任务与内容
根据桥位地形图及地质资料,
2.1.2桥梁设计概述
1.路线
①平面
本桥跨越省道部分全长为240m,位于直线段上。
②纵断面
本桥桥上纵坡分别为3.5%、3%。
2.结构设计
①采用规范
《城市道路设计规范》(CJJ37-90)
《城市桥梁设计准则》(CJJ11-93)
《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)
《公路桥涵地基于基础设计规范》(JTJ024-85)
《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)
《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-89)
②技术标准
荷载:
汽车—超20级。
桥面全宽:
24.5m
地质情况:
条件良好。
桥台形式:
矩形实心桥台。
基础形式:
桩基础。
2.2桥型及纵、横断面的布置
2.2.1桥梁的布置及孔径的划分
1.跨径布置
本桥跨越省道部分全长240m,为使其梁内弯矩合理分布,全桥分为三联,三跨为一联。
边跨跨径约为中跨跨径的0.6~0.8倍左右,再考虑跨线桥桥下净空的要求,每联中跨径距应较大,设置中跨跨径为32m,两边跨均为24m。
则每联跨径布置为24m+32m+24m。
总体布置如图2-1所示。
图2-1连续梁桥跨布置
2.2.2截面形式及截面尺寸拟定
1.截面形式及梁高
采用等截面箱形截面,查找有关资料,连续梁桥的高跨比为~L,本桥取中间值1/22L,同时以中间最大一跨为基准,取梁高为2m.
2.横截面尺寸
桥面全宽为24m,双向六车道。
故采用两个分离式单箱双室截面为桥的构造断面。
每个箱梁的顶板宽1200cm,顶板翼缘外悬200cm,箱梁底板宽度为800cm,两个边肋厚35cm,中肋厚40cm。
考虑布置预应力钢束、普通钢筋及承受轮载的需要,箱梁顶板厚度一般为20~25cm左右,本设计取为25cm,底板厚度取的较厚为35cm。
图2-2横断面图
2.3恒载内力计算
2.3.1计算恒载集度
1.计算上部结构毛截面面积
毛截面的面积:
A1=(200*60+800*200)-(140*690-20*80*2-40*20*2)=80200(㎝2)
2.计算恒载集度:
主梁自重
=80200×0.0001×24=188.0(KN/M)(一期恒载)
沥青混凝土:
=0.02×12.5×22=5.5(KN/M)
防水混凝土:
=0.08×12.5×23=23.0(KN/M)
栏杆:
=2×(0.25×0.9+0.5×0.25×0.5)×24.5=14.376(KN/M)
恒载集度:
=+++=230.0(KN/M)(二期恒载)2.3.2解算二次超静定结构:
列出力法方程:
图2-3
其中:
代入并整理得:
解得:
用已求得的支座反力,可以求出全部支座的反力,然后求出其余支座的反力,列出各计算截面的内力值如下:
表2-1恒载内力表
截面
全桥恒载内力
1#、3#梁恒载内力(KN)
2#梁恒载内力(KN)
弯矩
剪力
弯矩
剪力
弯矩
剪力
0
0
1985
0
596.49
0
792.02
2
3510
1525
1054.751
458.2606
1400.499
608.4788
4
6100
1065
1833.042
320.0312
2433.915
424.9377
6
7770
605
2334.875
181.8017
3100.249
241.3965
8
8520
145
2560.249
43.57232
3399.501
57.85536
10
8350
-315
2509.165
-94.6571
3331.671
-125.686
12
7260
-775
2181.621
-232.887
2896.758
-309.227
14
5250
-1235
1577.618
-371.116
2094.763
-492.768
16
2320
-1695
697.1571
-509.345
925.6858
-676.309
18
-1530
-2155
-459.763
-647.575
-610.474
-859.85
20
-6300
-2615
-1893.14
-785.804
-2513.72
-1043.39
22
-11990
-3075
-3602.98
-924.034
-4784.04
-1226.93
24
-18600
-3535
-5589.28
-1062.26
-7421.45
-1410.47
24
-18600
3680
-5589.28
1105.835
-7421.45
1468.329
26
-11700
3220
-3515.84
967.606
-4668.33
1284.788
28
-5720
2760
-1718.85
829.3766
-2282.29
1101.247
30
-660
2300
-198.329
691.1471
-263.342
917.7057
32
3480
1840
1045.736
552.9177
1388.529
734.1646
34
6700
1380
2013.342
414.6883
2673.317
550.6234
36
9000
920
2704.489
276.4589
3591.022
367.0823
38
10380
460
3119.177
138.2294
4141.646
183.5411
40
10840
0
3257.406
0
4325.187
0
42
10380
-460
3119.177
-138.229
4141.646
-183.541
44
9000
-920
2704.489
-276.459
3591.022
-367.082
46
6700
-1380
2013.342
-414.688
2673.317
-550.623
48
3480
-1840
1045.736
-552.918
1388.529
-734.165
50
-660
-2300
-198.329
-691.147
-263.342
-917.706
52
-5720
-2760
-1718.85
-829.377
-2282.29
-1101.25
54
-11700
-3220
-3515.84
-967.606
-4668.33
-1284.79
56
-18600
-3680
-5589.28
-1105.84
-7421.45
-1468.33
56
-18600
3535
-5589.28
1062.263
-7421.45
1410.474
58
-11990
3075
-3602.98
924.0337
-4784.04
1226.933
60
-6300
2615
-1893.14
785.8042
-2513.72
1043.392
62
-1530
2155
-459.763
647.5748
-610.474
859.8504
64
2320
1695
697.1571
509.3454
925.6858
676.3092
66
5250
1235
1577.618
371.116
2094.763
492.7681
68
7260
775
2181.621
232.8865
2896.758
309.2269
70
8350
315
2509.165
94.65711
3331.671
125.6858
72
8520
-145
2560.249
-43.5723
3399.501
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