江口汛北江特大桥总设计说明 1
江口汛北江特大桥总体设计说明
一、设计概述
江口汛北江特大桥位于广东省清远市清城区潖江口上游1.1公里处，横跨北江。桥梁中心桩号为K231+720.175，起点桩号为K230+426.80，终点桩号为K233+013.55，桥梁全长2586.75米。平面位于R=1650m的圆曲线、LS=250m的缓和曲线及L=1986.28m的直线段上。纵面位于R=33000，T=374.55，E=2.126的凹形竖曲线，R=20000，T=300，E=2.25的凸形竖曲线、R=20000，T=235，E=1.381的凹形竖曲线及它们之间的直坡段内。桥轴线走向近北南向，与所跨北江主河道呈约90°交角。本桥所跨北江干流为规划国家内河Ⅲ级航道，双向通航净高10米，净宽136米，设计最高通航水位采用洪水重现期20年一遇的洪水位22.164米（国家85高程，下同）。本桥同时跨越潖江，潖江河道为国家内河Ⅶ级航道，双向通航净高4.5米，净宽32米，设计最高通航水位采用洪水重现期5年一遇的洪水位20.164米。
本桥共分为十八联，桥跨组成为左幅：4×(5×25)+ 2×(4×30)+（80+150+80）+2×(3×40)+ 2×(4×40)+ 5×30+6×30+（52+70+38）+3×(4×30)；右幅：4×(5×25)+ 2×(4×30)+（80+150+80）+2×(3×40)+ 2×(4×40)+ 5×30+6×30+（38+70+52）+3×(4×30)；其中第七联跨越北江航道，上部结构采用预应力混凝土变截面连续刚构，跨径组成为80+150+80米；第十五联跨越潖江航道，上部结构采用预应力混凝土变截面连续刚构，跨径组成为左幅：52+70+38（右幅：38+70+52）米；第一~六联，第八~十四联、第十六~第十八联上部采用装配式部分预应力混凝土连续箱梁。桥墩墩身分别采用双薄壁实体桥墩、薄壁空心墩、矩形柱式桥墩；桥台采用柱、肋式台；全桥基桩均采用钻孔灌注桩。
（一）设计主要采用的标准及规范
1、《公路工程技术标准》 （JTG B01—2003） 2、《公路桥梁抗震设计细则》 （JTG/T B02—01-2008） 3、《公路路线设计规范》 （JTG D20-2006） 4、《公路桥涵设计通用规范》 （JTG D60-2004） 5、《公路圬工桥涵设计规范》 （JTG D61-2005） 6、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 （JTG D62-2004）
7、《公路桥涵地基与基础设计规范》 （JTG D63-2007） 8、《公路桥涵施工技术规范》 （JTJ 041-2000） 9、《公路工程水文勘测设计规范》 （JTG C30-2003） 10、《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》 （JTG D80-2006） 11、《公路桥梁抗风设计规范》 （JTG/T D60-01-2004） 12、《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》 （交公路发［2007］358号）
（二）设计技术条件
1、设计计算行车速度：120公里/小时 2、设计荷载：公路-Ⅰ级 3、地震动峰值加速度：0.05g 4、桥面总宽度及组成： 全桥桥面总宽度：34.5米
桥面组成： 0.432米（外侧防撞护栏）+15.818米（行车道）+0.5米（内侧防撞护栏） +1.0米(中央分隔带)+0.5米（内侧防撞护栏）+15.818米（行车道）+0.432米（外侧防撞护栏） 5、桥面最大纵坡： 1.75％ 6、设计洪水频率：1/300年 7、设计水位：25.014米 8、环境类别：Ⅰ类 9、结构设计安全等级：一级
二、桥位区自然概况
（一）地形、地貌
桥址区位于低山区河谷阶地地貌单元，地势较为平坦，地形起伏不大，场区较为开阔，地面标高介于8.10～22.90m，相对高差14.80m，桥位轴线跨越北江，河床宽约820.00－1100.00m，河道平均坡降为 0.26 ‰。
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江口汛北江特大桥桥位处地形图（图3.1）
（二）地层岩性
据区域地质资料和本次勘探成果表明，桥址区地层主要为：第四系河流相冲洪积物（Qal+pl2(3)4），下伏基岩分别为泥盆系（D）灰岩和燕山期（γ
5
）侵入花岗岩。
1、第四系河流相冲洪积物（Qal+pl4）
连续分布于桥址处，主要由黏性土、粗砂、卵石土及碎石土组成，一般厚度15～50米。 2、泥盆系（D）
分布于桥址区的ZK8至ZK18号孔一带，主要位于北江南侧，岩性为灰岩，灰白色，隐晶质结构，层状构造，节理裂隙发育，岩芯呈短柱状，主要矿物成分为方解石，岩质坚硬，埋深厚度较大，一般为15～50米。
3、燕山期（γ
2(3)5
）
分布于桥址区的ZK1至ZK8号孔一带，主要位于北江北侧，岩性为花岗岩，浅肉红色、灰白色为主，粗粒结构，块状构造，裂隙发育，主要矿物成份为石英、长石及少量黑云母，岩质坚硬，埋深厚度较大，一般为17～24米。本次勘察仅在桥址区北侧ZK1钻孔处地表有岩
石出露。
（三）地质构造与地震
1.地质构造
根据区域地质资料，路线所经区域在大地构造上隶属于湘粤拗皱束，地质构造主要由一系列的褶皱和断裂组成，在地质历史上是一个历经多次构造变动，并经历过复杂的地质演化的地区。桥址区在区域地质上位于清远向斜东端核部，北侧桥台均位于花岗岩山丘上，南侧桥台位于灰岩地区，中部为第四系覆盖区，根据勘察资料，基岩埋深变化差异很大，最揭露深度55m未见中风化基岩。根据区域资料桥址区位于花岗岩侵入体与泥盆系地层交汇地带，且花岗岩侵入具有多次性，因而造成了桥址区岩性变化巨大，构造复杂局面。
桥址区未发现全新世断裂构造，桥址区稳定。 2.地震
根据国家技术质量监督局发布的《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），本区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，基本烈度VI度区。场地土为中软土，场地类别为II类。
（四） 水文地质条件
1、地表水
桥址区地表水体为北江，北江为珠江第二大水系，径流年内分配极不均匀，汛期的径流量占年径流量的70 ％～80％，而枯水期只占20％～30％。多年平均径流量为428.82亿m3 。最大径流量为722.17亿m3。最小径流量为162.72亿m3。
北江每年4月～9月为汛期，11月～翌年的3月为枯水期。全流域的大洪水都是由锋面雨产生，在流域的中部的英德至清远之间干流附近地区，是一个稳定的暴雨中心。由于暴雨量大，流域坡陡，水系又是叶脉分布，洪水容易集中，洪峰上涨速度快，具有山区洪水特点。北江发洪时间为4～9月，洪峰出现最多的时段为5～7月，其中出现次数以6月最为集中。
根据广东省水文局广州分局《江口汛断面水位勘测分析计算》的结果，本桥桥位处各洪 水重现期的水位及流量如下表：
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洪水重现期 1/20年 1/100年 1/300年 水位（米） 22.164 23.944 25.014 流量（m3/s） 15500 19200 21600 桥位处最大冲刷标高为：1.026米。
2、地下水
桥址区地下水主要为松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙水，松散岩类孔隙潜水主要分布在北江河床之中，含水层为第四系粗砂及卵石土层，主要接受大气降水和河床两侧基岩裂隙水补给；岩裂隙水主要分布在岩石风化及构造裂隙中，富水性较差，水量贫乏，主要接受大气降水补给，排泄以蒸发及地下径流为主。
勘察期间地下水埋深1.00～7.20m，根据《北江特大桥地表水水质分析报告》，地下水化学类型为SO4-Cl-Ca型水，对混凝土结构无腐蚀性。 （五）气象
路线所经区域属南亚热带季节风气候，干湿季节明显，春夏温和多雨水，秋冬凉爽无严寒，植被四季常青。该区年平均气温18.8℃～22.4℃，月平均气温最高28.9℃，月平均气温最低10.9℃，极端最高气温42℃，年均降雨量1754.9～2215.70mm。主要灾害为台风、暴雨及洪涝。 （六）工程地质
1、桥址区区域稳定性
桥址区地势平坦，据区域地质资料及本次勘察成果，未发现不良地质；桥址区两侧为花岗岩，中部为灰岩，埋深稳定，力学性能较好。综合评价桥址区为稳定区。
2、桥基岩土体工程地质分层与评价
根据钻探揭示的地层岩性，结合原位测试、地调及岩土体的分布特征、成因类型、物理力学性质等，桥基岩土体可分为10个工程地质层，3个工程地质亚层，自上而下依次为：
（1） 粗砂（Qal+pl4）：灰黄色，散粒结构，分选性好，级配较差，主要矿物成分为石英和长石，粒径一般为0.02～0.20cm，最大粒径为0.50cm，粒径大于0.05cm的颗粒含量约占总质量的70%，饱和，中密。主要分布在桥址中区，层厚11～20.20m，平均厚度为16.76m。工
程性质较好，标贯击数N=13～33击，平均击数20.20击。[fa0]=350kPa，qik=80kPa。
（2） 黏土（Qal+pl4）：黄褐色、灰褐色，硬塑，局部地段为可塑，土质均匀。主要分布在
桥址区两侧，层厚1.60～25.70m，平均厚度为14.64m。工程性质较好，标贯击数N=5～18击，平均击数11.90击，天然孔隙比e=0.85，液性指数IL=0.19。[fa0]=220kPa，qik=70kPa。
（3） 粗砂（Qal+pl4）：灰褐色，散粒结构，分选性好，级配较差，主要矿物成分为石英和长石，粒径一般为0.02～0.20cm，最大粒径为0.50cm，粒径大于0.05cm的颗粒含量约占总质量的55%，饱和，中密。层厚1.00～6.70m，平均厚度为8.85m。工程性质较好，标贯击数N=15～24击，平均击数19击。[fa0]=300kPa，qik=70kPa。
（4） 卵石土（Qal+pl4）：灰褐色、深灰色，亚圆形，分选性差，级配较好，粒径一般为2-4cm，最大粒径为6cm，含量约占65%，充填物主要为粘性土和砾砂，分布较均匀，饱和，密实。桥址区大部分均有分布，层厚0.60～7m，平均厚度为3.25m。工程性质好，动探平均击数N63.5=34.50击。[fa0]=600kPa，qik=160kPa。
（5） 粉质黏土（Qal+pl4）：灰褐色，硬塑，土质不均匀，含有大量砂粒和少量砾石，砾石粒径一般为1～2cm，含量约占25%，局部地段约占45%。层厚1.40～9m，平均厚度为5.84m。工程性质较好，标贯平均击数为N=27.10击，动探平均击数N63.5=23.80击，天然孔隙比e=0.90，液性指数IL=0.10。[fa0]=320kPa，qik=75kPa。
（6） 碎石土（Qel4）：黄褐色，次棱角状，粒径一般为1～4cm，最大粒径为5cm，充填物主要为粘性土，分布较均匀，饱和，密实。主要分布在桥址区南侧，层厚3.90～18.70m，平均厚度为12.80m。工程性质较好，动探平均击数N63.5=40.20击，局部地段动探击数N63.5大于50击。[fa0]=650kPa，qik=170kPa。
（7） 中风化灰岩（D）：灰白色，隐晶质结构，层状构造，主要矿物成分为方解石，节理裂隙较发育，岩芯呈柱状，柱长一般为5～25cm，最长为45cm，岩质坚硬，锤击声脆。主要分布在桥址南区，埋深7.30～8.50m，最大揭露深度8m，本次勘察未能揭穿。工程性质良好，饱和单轴抗压强度为56.30MPa。[fao]=2500kpa。
（8） 全风化花岗岩（γ
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）：灰褐色、黄褐色，岩石风化呈土状，主要为砾质黏性土，
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手搓易散。分布于桥址区北侧，层厚5.50～28.20m，平均厚度为16.32m。工程地质性质较好，标贯击数N=24～48击，平均击数35.10击。[fao]=400kpa，qik=85kPa。
（9） 强风化花岗岩（γ
2(3)5
）：浅红色、红褐色，粗粒结构，块状构造，主要矿物成分
为石英和长石，裂隙发育，岩芯呈碎块状，锤击声哑。分布于整个桥址区，层厚0.50～2.50m，平均厚度为1.88m。工程地质性质好，动探击数大于50击。[fao]=700kpa，qik=180kPa。
（10）中风化花岗岩（γ
2(3)5
）：肉红色，粗粒结构，块状构造，主要矿物成分为石英和
长石，裂隙较发育，岩芯呈柱状，节长一般为5～20cm，最长为42cm，岩质坚硬，锤击声脆。分布于整个桥址区，埋深15～50m，最大揭露深度7.30m，本次勘察未能揭穿。工程地质性质好，饱和单轴抗压强度为18.80MPa。[fao]=1600kpa。
本设计说明以下部分仅针对本桥引桥；主桥及第十五联有关说明详见《江口汛北江特大桥主桥设计说明》和《江口汛北江特大桥第十五联主桥（潖江主桥）设计说明》。
三、主要材料
（一）混凝土
预制箱梁： C50混凝土 桥面调平层： C50混凝土 柱式桥墩墩身及其钢筋砼盖梁、挡块： C30混凝土 桥面防撞护栏: C30混凝土 台帽、台身、耳背墙、牛腿、搭板： C30混凝土 桥墩系梁、桥墩承台、桥台承台： C30混凝土 引桥钻孔灌注桩 C25混凝土 桥面铺装： 沥青混凝土
拌制混凝土用的砂石和水的质量要求应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）的有关规定。 （二）钢材
1、预应力钢绞线：采用高强低松弛预应力钢绞线，其抗拉强度标准值fpk＝1860MPa，直径为15.20毫米，面积为139.0mm2，弹性模量Ep＝1.95×105MPa。其技术性能必须符合《预应力钢绞线》（GB/T 5224－2003）的规定。
2、用于预应力混凝土结构的精轧螺纹粗钢筋的力学指标及表面质量应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）附录G-5的规定，抗拉强度标准值 （材料屈服点σ0.2
）为785MPa，
张拉控制应力为抗拉标准强度的0.9倍，弹性模量Es＝2.0×105MPa。
3、普通钢筋：设计采用R235级和HRB335级钢筋；带肋钢筋的技术标准应符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB 1499.2-2007）的规定，光圆钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB 1499.1-2008）的规定。
4、Q235c及Q345c级板材、型钢要求分别符合《碳素结构钢》（GB/T 700-2006）、《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591-1994）的规定。 （三）桥梁支座
装配式预应力混凝土组合箱梁采用橡胶支座GYZ和GYZF4系列产品。其性能应符合交通行业标准JT/T4-2004的规定。 （四）伸缩缝
引桥桥梁伸缩缝采用DSSF-80、DSSF-160型毛勒伸缩装置。 （五）桥面铺装
采用10cm厚沥青混凝土桥面铺装。全桥引桥段铺设8cm厚C50混凝土调平层，调平层
内设D6冷轧带肋焊接钢筋网。沥青混凝土摊铺前，在桥面板上涂刷防水材料。
四、设计要点
（一）通用图采用情况
1、引桥箱梁上部按照通用图设计，其设计有关图纸、说明参照《公路桥涵通用图（装配式预应力混凝土箱形连续梁桥上部构造）》；护栏、桥面排水系统、锥坡、台背排水、桥梁搭板、桩基础混凝土质量检测管构造等设计参照《公路桥涵通用图（桥梁公用构造图）》。
2、0号桥台采用10米长的桥台搭板，47号桥台采用10米长桥台搭板；桥梁两侧均采用钢筋混凝土护栏。
3、采用通用图的设计图纸、说明有关文件，本桥设计未予反映。 （二）结构设计 1、总体构造设计
1）本桥上部25、30、40米跨径采用装配式预应力混凝土先简支后结构连续箱梁。平面位于曲线内的桥跨采用调整预制梁长来满足平面要求。
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2）引桥桥墩均采用双柱矩形实体墩、桩基础，桩基按嵌岩桩设计。
3）0号桥台为肋板台，钻孔灌注桩，桩径为Φ1.2米，桩基按嵌岩桩设计。74号桥台为桩柱台，钻孔灌注桩，桩径为Φ1.5米，桩基按嵌岩桩设计。
2、其它：
1）桩基础按挖钻孔灌注桩设计；施工时，可根据具体工点地形情况及施工单位设备情况，经设计方代表及监理同意后可采用其它成熟的施工工艺。
2）桥面横坡以墩、台身或盖梁高度的变化及混凝土楔形块予以调整。
3）声测管的设置应按照《公路桥涵通用图（桥梁公用构造图）》和质检部门要求执行；本桥声测管有关工程数量全部按照钻孔灌注桩计算，计量是应按照实际发生计算。
计算结果表明，结构在各受力阶段均达到全预应力结构，承载能力验算满足规范要求。 （三）下部结构计算分析
1、对每联桥进行计算时，将上部结构和下部结构同时模拟在一个空间模型里面，对施工、运营阶段各种荷载效应分别进行了模拟、计算。
2、模拟的施工过程主要包括：1）桥墩竣工；2）架设箱梁，浇注箱梁湿接缝；3）张拉墩顶钢束；4）铺设二期恒载，成桥初始；5）成桥5年。为确保施工安全，施工单位应根据实际施工设备、临时荷载情况对施工状态下，桥墩的稳定性、强度进行验算。
3、空间模型中，上部结构和下部结构采用弹性连接进行联系，对于未固结桥墩，弹性连接的刚度根据支座计算得到；对于墩梁固结桥墩，弹性连接调整为刚度无穷大的刚性连接；
4、由于采用了全桥空间模型，汽车制动力在各墩之间的分配，温度、风荷载产生的效应在模型分析中直接获得；
5、计算中还考虑了弹性地基效应，将弹性地基效应模拟为该处桥墩尺寸的等效桥墩，从而模型中的桥墩除了包括实际桥墩自身以外，还包括虚拟的等效桥墩。
6、中间墩的受力情况根据所在联分析结果进行统计，而过渡墩则根据相邻两联的计算结果进行集成。
7、桥梁墩台盖梁、立柱按照按照刚构计算。
8、本桥桩基按弹性嵌岩桩进行设计，内力按“m”法计算。 9、台后填土内摩擦角为10°，土容重为19KN/m3。
10、桥梁墩、台挡块内侧、背墙与预制梁对应位置及可能发生构件刚性撞击的位置均应设橡胶缓冲块。
五、施工要点
（一）、本桥的施工应严格遵从《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－2000）的有关规定执行。桥梁上下部的施工及施工质量控制应严格按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）和其它相关《技术规范》的有关规定执行。
（二）、箱梁上部施工要点详见《公路桥涵通用图（装配式预应力混凝土箱形连续梁桥上部构造）》有关内容。
（三）、下部结构施工注意事项及要求
（1）本桥下部桩基础采用钻孔灌注桩施工，设计考虑采用提升滑模完成桥墩墩身施工。 （2）支座垫石标高应严格按设计提供的数值控制，并保证支座水平和支座顶面清洁。 （3）墩身、承台浇筑时应采取必要的降温、散热等措施，以免大体积混凝土浇筑时收缩应力产生裂缝。
（4）如采用钻孔灌注桩施工，施工时应注意清孔；清孔后的泥浆指标：相对密度1.05～1.08；粘度17～20（S）；含砂率＜4%，桩底沉淀层厚度不得大于5厘米。
（5）本桥基础均采用桩基础，施工时应根据地质情况，结合施工机械设备条件，精心施工，确保合格率100%。
（6）本桥桥位处地质情况较为复杂，桩基础的终孔应严格按照设计文件有关要求执行。 （7）按嵌岩桩设计的桩基要求桩尖基岩饱和单轴抗压强度不小于20Mpa。
（8）大休积砼施工，一般宜在低温条件下进行；应周密分析和计算温度应力，并采取相应的降低温差和减少温度应力的措施，砼的配制应严格掌握各种原材料的配合比；搅拌后的砼，应及时运至浇筑地点，入模浇筑；为了保证新浇筑砼有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，大体积砼浇筑完毕后，应在12小时内加以覆盖和浇水；并采用有效的养护方法进行养护。
（四）、施工前校核要求
（1）施工单位进场后应对桥位处地面线进行复测，如出现与设计所采用的地面线不符应上报施工监理及设计代表，并根据实际情况及需要调整桥梁下部设计。
（2）施工单位进场后应对全桥标高系统进行复核，以确保无误。
（3）本桥基桩采用坐标定位，施工放样前应对基桩坐标认真复核，确认无误后方可进行，并对所放桩位用钢尺进行各个方向的丈量校核。
（4）全桥桩基施工过程中，应注意核对各基桩地质情况；如发现地质情况与设计采用资
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