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第二合同段设计指南

中铁大桥勘测设计院

OO四年五月

金塘大桥第二合同段设计指南

内部通用稿

1.总则

2.设计规范及主要技术标准 3.荷载

16 18 19 21

4.材料

5.预应力混凝土箱梁设计

6.下部结构设计 7.耐久性设计

£2中铁大桥勘测设计院

1

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1.总则

1.1编制目的

金塘大桥自金塘岛沥港镇，横跨灰鳖洋，至镇海新洪口，连接金塘岛与宁波市，是 舟山连岛工程中规模最大、至关重要的一座跨海大桥，它的建设将有利于浙江省公 路主骨架和宁波〜舟山港口一体化的尽早形成。本桥工程规模浩大、自然条件复杂、施 工组织要求严密系统、结构耐久性要求标准高。第二设计合同段设计范围为主通航孔桥 终点至镇海侧跨海大桥终点，包括西通航孔桥、非通航孔桥、浅滩区引桥、镇海侧引桥, 全长约15.7km。

基于金塘大桥的技术难度和工程规模，受现有规范和标准的局限性、适用性, 为保证设计切合实际，并做到安全合理，在执行现行规范和标准的基础上，参考国内外 有关规范和标准，借鉴目前国内正在兴建的两座跨海大桥（东海大桥和杭州湾大桥）的 经验，结合本项目有关专题和科研成果，在设计过程中逐步形成本合同段的设计指南, 作为本合同段设计中最直接的技术指导性文件和设计依据。

1.2适用范围

本设计指南仅描述与本工程特点或有特殊要求的有关技术条款， 其通用性的技术条 款按照现行规范执行。本设计指南仅适用于金塘大桥第二合同段施工图设计，在施工过 程中如个别参数难以达到设计要求，经多方论证后可适当调整。

1.3总体设计原则

本合同段的总体设计原则如下:

⑴全面贯彻“实用、经济、安全、美观”的技术方针，结合金塘大桥特定的自然条 件充分体现当今世界现代化桥梁建设的新理念、新技术、新水平，选用技术先进、安全 可靠、适用耐久、经济合理、施工可行的桥型和结构方案，在此前提下力求有所创新， 做到因地制宜。

⑵针对自然条件复杂的特点，有针对性地深入开展相应的专题研究工作，充分理解 建设条件和工程特点，掌握可靠的基础资料，为设计、施工服务。根据本桥特点，将大 型化、工厂化的预制装配方案作为研究、确定大桥桥型方案的指导思想，有针对性地开 发或引进海上作业的大型运输、起吊及安装设备。

⑶综合考虑航运、港口规划等条件，桥型方案选择和桥孔布置既要满足通航要求, 又要考虑尽量减小船舶撞击桥梁的概率和降低建桥对有关方面的影响， 资、经济效益和社会效益、工程建设投资和工程养护投资等关系。

处理好规模和投

⑷重视景观设计，力求造型美观，总体上与周围环境协调，并体现金塘大桥特有的 文化内涵。 ⑸针对金塘大桥的特点，重视结构耐久性设计，并充分重视施工方案研究和施工组 织设计。

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2.设计规范及主要技术标准

2.1设计规范

2.1.1设计遵守的主要规范

(1) 《公路工程技术标准》(JTJ 001-97 )(暂执行)

《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-)

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-) 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024-85)

(5) 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025-86) (6) 《公路斜拉桥设计规范》(JTJ 027-96) (7) 《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004- ) (8) 《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ 012-94 ) (9) 《公路路基设计规范》(JTJ 013-95 ) (10) 《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97 ) (11) 《公路排水设计规范》(JTJ 018-97 ) (12) 《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000 )

(13) 《高速公路交通安全设施及施工技术规范》(JTJ 074-94 ) (14) 《港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程》( (15) 《港口工程桩基规范》(JTJ2-98)

(16) 《港口工程桩基规范》(JTJ2-98 )局部修订(桩的水平承载力计算)

2.1.2 设计参考的主要规范

JTJ261-97)

(1) 英国BS00《钢桥、混凝土桥及结合桥》

美国AASHTO《美国公路桥梁设计规范》1994

(3) 《公路桥梁抗风设计指南》(人民交通出版社)

(4) 《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规定》(JTJ275-2000) 《海港工程钢结构防腐蚀

技术规定》(JTJ230-) (5)

2.2主要技术标准

⑴道路等级：高速公路 ⑵行车道数：双向四车道 ⑶计算行车速度：80km/h

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⑷ 行车道宽度：2X 2X 3.75m

⑸ 路线宽度：路基宽度为23.5m，路桥同宽，见图2-1。

最大纵坡: 跨海大桥W 3%,接线W 5% 桥面横坡: (7)

2%

•

于

id 设计荷载: 汽车一超20级，挂车一120

工

£

K

IT rr_ 图2-1桥梁标准横断面

, r

地震基本烈度为％度

跨海大桥设计水位，见表2-1：

（1985国家高程基准）

表2-1跨海大桥设计水位

项 目 重现期（a.） 20 设计年极值高水 位（m） 设计年极值低水 位（m） 50 3.62 -2.31 100 3.87 -2.38 300 4.33 -2.53 3.32 -2.21 (11)

设计通航水位，见表2-2： （1985国家高程基准）

表2-2设计通航水位

潮位站 镇海 设计最高通航水位（m） （历史实测最高水位） 设计最低通航水位（m） （理论最低潮面） 3.28 -1.59 （ 12）跨海大桥设计高潮位频率：1/300 （13）通航净空，见表2-3：

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表2-3通航净空

通航净空尺度（m） 通航孔名称 主通航孔 主通航孔边孔 东通航孔

代表船型 航道类型 双向 单向 单向 双向 净宽 净高 3万吨级散货船 1千吨级海轮 3000吨级油船 500吨级杂货船 4 109 121 126 51 25.5 28.5 17 西通航孔 M船撞力，见表2-4：

表2-4船撞力

代表船型 通航孔类 别 （t） 桥墩 建议桥墩防撞力 （MN） 横桥向 顺桥向 消能设施后防撞 力（MN） 横桥向 顺桥向 西通航孔 西通航孔 非通航孔 500 500 小型船舶 主墩 边墩 桥墩 10.15 4.3 2 5.08 2.15 1 7.11 3.56 中铁大桥勘测设计院 5

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3.荷载

3.1荷载取值 3.1.1设计荷载类型

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-19 ）的规定，设计中应充分考虑表 所列荷载，施工荷载和需要考虑的特殊荷载在有关部分另行规定。 表3-1设计应考虑的荷载

编号 分类 名称 3-1

代号 1 2 3 永久荷载（恒载） 结构重力 预加应力 土的重力及土侧压力 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 混凝土收缩、徐变影响力 水浮力 基础变位 汽车 汽车冲击力 基本可变何载 汽车引起的土侧压力 （活载） 人群 挂车 挂车引起的土侧压力 可变荷载 风力 汽车制动力 其他可 变荷载 流水压力 波浪力 温度影响力 支座摩阻力 19 20

偶 船舶撞击力 J然何载 地震力 21 施工何载 3.1.2 永久荷载

⑴结构重力

结构重力包括结构物自重及附着于结构物的附属部分，其计算方法根据现行规范。 ① 主体结构：预应力混凝土容重：26.25kN/m3、钢筋混凝土容重：25kN/m3、沥青 混凝土容重：23kN/m3、钢材容重：78.5kN/m3、特殊材料的密度通过试验或根据材 料供应商提供的数据确定。

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② 二期恒载：考虑铺装方案在进一步研究中，混凝土结构的桥面铺装暂按6cm混凝 土+ 8cm沥青混凝土厚度计算重量，荷载集度按 58 kN/m计算(单幅桥)。

二期恒载集度均已考虑护栏及过桥管线重量，护栏采用混凝土护栏。 ⑵预加应力

根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-19 的第2.2.2条的规定计算。 其中 预应力钢束与管道的摩阻系数：0.155 (可根据不同管道按实际试验取值)；

预应力管道偏差系数：0.0015 ; 预应力钢束松弛率：0.035 ;

一端锚具变形、钢束回缩及垫板压密值：6mm ⑶土的重力及土侧压力

根据《公路桥涵设计通用规范》

(JTJ021-19的第223条的规定计算。

⑷混凝土收缩、徐变影响力

根据《公路桥涵设计通用规范》 (JTJ021-19 的第2.2.4条的规定计算，或按其他 可靠的方法进行计算。

⑸水浮力

根据《公路桥涵设计通用规范》 (JTJ021-19 的第2.2.6条的规定计算。 ⑹基础变位 ①西通航孔桥

按主墩和边墩出现1.5cm不均匀沉降考虑。 ②引桥

50m及以上跨度引桥按每联有两墩出现 1.0cm不均匀沉降计算，50m以下跨度引桥

按每联有两墩出现0.5cm不均匀沉降计算。

3.1.3 基本可变荷载

⑴汽车

汽车荷载采用汽车一超20级，其主要技术指标、排列及其折减系数按照《公路工 程技术标准》(JTJ 001—1997)进行。

桥梁单幅宽11.5m，为二车道+紧急停车带，横向按三车道布置，横向折减系数0.78, 偏载系数1.10。

⑵汽车冲击力

汽车荷载的冲击力为汽车荷载乘以冲击系数。

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总体静力计算的冲击系数按照《公路桥涵设计通用规范》 计算。

⑶汽车引起的土侧压力

按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021—19)的规定计算。 ⑷挂车

(JTJ 021—19)的规定

挂车荷载采用挂车一120,其主要技术指标、排列按照《公路工程技术标准》(JTJ

001 —1997)进行。

⑸挂车引起的土侧压力

按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021—19)的规定计算。

3.1.4 其他可变荷载

⑴风荷载计算

风力遵照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021 - )执行，基本风压按 W0=V2/1.6 计算，设计风速按以下情况取值:

① 与运营活载组合时，设计风速 V=30.0m/s；

② 成桥状态，只与恒载组合，按1%频率取值，其基本风速V10=42.3m/s；

③ 施工状态，根据规范，基本风速采用10年重现期的风速V10=42.3X 0.84=35.53m/s ⑵汽车制动力

汽车制动力按下式计算:

Fz= 0.05 n nW

式中：n：汽车荷载的纵向折减系数

n：设计车道数

W :桥梁计算长度内一个设计车道内车道荷载的总重力

汽车制动力的着力点、分配按照《公路桥涵设计通用规范》 定计算。

⑶流水压力

按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021—19)第2.3.10条的规定计算。设计流

速是桥梁结构安全设计参数，桥址区水域水流主要为潮流，此外，风生流、波流对水流 也有影响。工程可行性研究阶段，桥址区水域不同重现期设计流速采用实测最大潮流、 余流、风生流和波流线性叠加进行计算。本阶段，又运用实测流速与潮差相关分析及数 模计算的方法，计算结果表明：三种方法计算成

(JTJ 021—19)的规

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果较为接近，考虑到数模计算同时反映

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3-

2。

流 速

和

潮

差 相 关 分

了大范围流场与局部地形的影响，建议本阶段采用数模计算成果。计算成果详见下表

表3-2桥位断面各水文测点涨、落垂线平均最大流速

重现期 镇海 潮垂线平均 最大（年） 差 A （单位：m/s） 流速 300 年 涨潮 落潮 涨潮 落潮 涨潮 落潮 涨潮 落潮 涨潮 落潮 涨潮 落潮 涨潮 4 3.91 100 年 50年 3.84 20年 3.75 10年 3.67 300 年 析

调 和 分 析

100 年 落潮 涨潮 落潮 涨潮 落潮 涨潮 50年 20年 300 年 落潮 数 模 计

100 年 涨潮 落潮 50年 算 落潮 涨潮

10年 落潮

结构分析时，施工阶段取10%频率、成桥阶段取1%频率的流速。

⑷波浪力

波浪力按《海港水文规范》（JTJ 213-98）第8.3条计算。 外海波要素主要采用大戢山海洋站实测波浪资料，局地风成浪根据滩浒海洋站的 设计风速，分别按交通部“海港水文规范”规定的方法进行计算。计算成果详见下表

涨潮 1 1.84 3.50 1.81 3.41 1.79 3.35 1.77 3.26 1.75 3.18 2.39 2.96 2.33 2.91 2.27 2.88 2.19 2.83 2.29 3.06 2.35 3.06 2.31 2.98 2.25 2.90 2 2.43 3.15 2.38 3.08 2.35 3.02 2.30 2.95 2.26 2.88 2.40 2.70 2.33 2.65 2.27 2.61 2.20 2.57 2. 3.12 2.55 3.03 2.50 2.96 2.43 2.87 3 2.03 2.96 2.00 2.90 1.97 2.85 1.95 2.79 1.92 2.73 2. 2.73 2.58 2.68 2.52 2.65 2.44 2.60 2.45 2.94 2.42 2.86 2.38 2.79 2.31 2.72 4 2.71 3.17 2.65 3.10 2.60 3.04 2. 2.97 2.48 2.91 2.59 2.59 2.53 2. 2.47 2.51 2.39 2.46 2.34 2.84 2.29 2.76 2.24 2.70 2.19 2. 5 1.90 2.77 1.88 2.72 1.86 2.68 1.84 2.62 1.82 2.58 2.65 3.00 2.58 2.95 2.52 2.92 2.45 2.87 2.12 2.72 2.09 2.63 2.04 2.57 2.01 2.51 6 2.21 2.49 2.17 2.44 2.15 2.40 2.11 2.36 2.08 2.31 2.49 2.42 2.43 2.37 2.37 2.34 2.29 2.29 1.97 2.57 1.94 2.47 1. 2.41 1.87 2.35 7 1.51 2.53 1.49 2.48 1.47 2.43 1.45 2.38 1.43 2.33 2.10 2.31 2.03 2.26 1.97 2.23 1.90 2.18 2.00 2.41 1.96 2.31 1.92 2.25 1.90 2.20 8 1.82 2.11 1.80 2.07 1.78 2.04 1.76 2.01 1.74 1.98 2.35 2.35 2.28 2.30 2.22 2.27 2.15 2.22 2.10 2.24 2.05 2.13 2.01 2.08 1.99 2.04 断面 平均 2.05 2.84 2.02 2.77 2.00 2.73 1.96 2.67 1.94 2.61 2.45 2.63 2.39 2.58 2.33 2.55 2.25 2.50 2.23 2.74 2.21 2.66 2.16 2.59 2.12 2.53 3-3。

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表3-3桥区偏N向设计波浪要素成果表 站号 重现期（年） 内部通用稿

Hl% (m) 5.16 6.26 6.11 T (s) 7.34 7.34 7.29 L (m) 80.94 68.81 66.38 1 4 8

100 100 100 注：设计波浪要素推算时采用的计算水位的重现期与波浪相同。 桥墩基础设计波浪力可按照《海港水文规范》以及相关规范进行计算。 设计标准：与风荷载组合计算时采用

100年一遇；与活载及温度力组合时采用 20

年一遇。

It- * 1

图3-1 桥址区水文测点及大潮流矢图

⑸桥墩冲刷

按“公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002）”有关冲刷公式进行分析计算,

并采用美国运输部联邦公路管理局《桥梁冲刷评价手册》第四版 （2001年5月）检算，计 算中未计潮流双向流的影响。其结果详见表 3-4:

M fT

P中铁大桥勘测设计院

11

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表3-4金塘大桥冲刷计算成果表

局部冲刷 编 号 墩号 位置 跨径 流速 床面咼 一般冲 刷后程(m) 咼 程(m) 后咼程(m) (规范) 局部冲 刷后咼 程(m) (美) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 E1~E10 E11~E20 E21~E50 E51~E90 E91~E125 E126~E144 E145~E149 F1、F4 F2、F3 G1~G5 G6~G40 G41~G70 H1~H8 水中非通航孔 水中非通航孔 水中非通航孔 水中非通航孔 水中非通航孔 水中非通航孔 水中非通航孔 西通航孔(500 吨级) 西通航孔(500 吨级) 水中非通航孔 水中非通航孔 水中非通航孔 水中非通航孔 60 60 60 60 60 60 60 87 156 60 60 60 48 3.12 3.12 2.94 2.84 3.00 2.57 2.57 2.57 2.57 2.57 2.41 2.35 1.20 -10.80 -10.80 -10.20 -10.13 -9. -9.74 -8.00 -7.46 -7.46 -7.46 -6.87 -5.38 -4.71 -12.10 -12.10 -11.50 -11.80 -11.30 -11.00 -9.30 -8.60 -8.46 -8.46 -7.87 -7.10 -5.50 -25.79 -19.27 -20.20 -19.06 -16. -19.24 -14.93 -16.50 -16.31 -14.20 -14.98 -12. -10.71 -22.43 -20.95 -19.62 -19.40 -19.35 -18.58 -17.74 -19.40 -22.45 -17.12 -17.67 -15.76 -9.62 13 图3叱金塘大獅0年「遇涨、統流速團

⑹温度影响力

①材料的线膨胀系数按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021—19)的规定取用。

■^少中铁大桥勘测设计院 12

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②体系温差

当地最高气温38.5 C,最低气温-6.6 C, 1月份平均气温5.3 C, 7月份平均气

温27.8 C,设计合拢温度为15± 5C。混凝土结构体系升温为18C ;降温为15C。

③ 日照温差

箱梁沿截面高度的温度差按顶板升温+10C和+7C,顶板降温-7 Eo ⑹支座摩阻力

支座摩阻力按作用于支座上的竖向力乘以支座的摩擦系数计算；

盆式活动支座的摩

擦系数为0.05，板式活动支座（聚四氟乙烯板与不锈钢板）摩擦系数为 0.06 ;特殊支 座的摩擦系数参考供应商根据可靠试验提供的数据确定。支座摩阻力应与墩顶的温度力 与制动力之和进行比较，取小值控制设计。

3.1.5偶然荷载

⑴船舶撞击力，见表3-5

表3-5船撞力

代表船型 通航孔类 别 （t） 桥墩 建议桥墩防撞力 （MN ） 横桥向 主墩 边墩 桥墩 顺桥向 消能设施后防撞 力（MN） 横桥向 顺桥向 西通航孔 西通航孔

500 500 小型船舶 10.15 4.3 2 5.08 2.15 1 7.11 3.56 非通航孔 ⑵地震作用（荷载）

桥梁结构地震响应采用反应谱理论进行分析，反应谱法采用《舟山连岛工程工

程场地地震安全性评价》（2003

年12月）

中提供的该桥场址基岩规准水平加速度反应

谱:

1 +13T 2.3

9

0 [2.3x（0.25/T）° 0.25s 计算结构的地震响应（内力）时，水平地震系数Kh=0.082,竖向地震系数Kv=0.055, 并考虑两种组

①水平纵向0.082g+竖直向0.055g

合:

鸟芳中铁大桥勘测设计院 13

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②水平横向0.082g+竖直向0.055g

计算结构的地震响应（位移）时，水平地震系数Kh=0.166,竖向地震系数Kv=0.11, 并考虑两种组合:

①水平纵向0.166g+竖直向0.11g ②水平横向0.166g+竖直向0.11g

在地震响应反应谱分析中，取前 50阶反应组合，组合方法采用SRSS法。

3.1.6 施工荷载

根据不同的施工验算另行确定。

3.2荷载组合

荷载组合原则上根据《公路桥涵设计通用规范》 状态和荷载组合确定匹配的荷载系数。

（JTJ021-19）进行，并应根据不 同的验算

3.2.1 上部结构计算荷载组合

⑴纵向计算荷载组合:

I.恒载+汽—超 n.恒载+汽—超 m.恒载+汽一超 W.恒载+汽—超 V.恒载+汽—超

20+支座沉降

20+支座沉降+体系正温差+顶板升温 20+支座沉降+体系正温差+顶板降温 20+支座沉降+体系负温差+顶板升温 20+支座沉降+体系负温差+顶板降温

+10C +制动力 -7C +制动力 +7 C+制动力 -7C +制动力

恒载+挂—120+支座沉降

注：其中组合I为主力组合；组合n〜V为主力+附加力组合；组合W为验算组合。 ⑵横向计算荷载组合:

箱梁桥面板横向按部分预应力混凝土构件设计，箱梁腹板及底板横向按混凝土构件 设计。主梁横向计算工况组合如下：

I .恒载+汽 -超20

n.恒载+汽 -超20+箱内外温差10C +日照温差 m.恒载 +挂-120

注：其中组合i、m为主力组合；组合n为主力

10C

+附加力组合。

322

下部结构计算荷载组合

I .恒载+基础沉降+汽—超20

n.恒载+基础沉降+汽—超20+支座摩阻力

（温度力+制动力）+有车风力

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川•恒载+基础沉降+无车风力+ 100年一遇波流力（横向）

IV. 恒载+基础沉降+汽—超 20+有车风力+ 100年一遇波流力（横向） V •恒载+基础沉降+汽—超 20+有车风力+ 100年一遇波流力（与桥轴线 45

度夹角）

W.恒载+活载+基础沉降+船撞力

%•恒载+基础沉降+地震力

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4.材料

4.1混凝土

混凝土的技术指标按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

(JTJ023-1985)和《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000的规定采用，各部位混

凝土采用的等级及主要力学性能指标摘录于表 4-10 表4-1混凝土材料性能表

混凝土标号 C50 主要力学性能及使用部位 弹性模量E (MPa) 剪切模量G (MPa) 泊桑比Y 轴心抗压设计强度(MPa) 抗拉设计强度(MPa) 线膨胀系数(1厂C ) 使用部位

C40 33000 14190 1/6 23.0 2.15 0.00001 C30 30000 12900 1/6 17.5 1.75 0.00001 C25 28500 12255 1/6 14.5 1.55 0.00001 钻孔桩 C25 28500 12255 1/6 14.5 1.55 0.00001 封底 35000 15050 1/6 28.5 2.45 0.00001 箱梁 墩身、承台及钻孔桩、钢 管桩填芯 4.2普通钢筋

采用I级和II级钢筋，直径12mm及以上采用II级钢筋，直径10mm以下采用I 级钢筋。其技术标准应符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(

GB1499-1998)及《钢筋

混凝土用热轧光圆钢筋》(GB13013-1991)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设 计规范》(JTJ023-1985的规定。

环氧涂层钢筋的原材料、加工工艺、质量检验及验收标准，应符合现行行业标准《环 氧树脂涂层钢筋》(JG3042-1977)的有关规定，不符合质量与验收标准者不得使用。

4.3预应力钢材

预应力钢绞线采用美国ASTM A416-97(270级)标准，预应力高强精轧螺纹粗钢筋技

术指标符合交通部公路规划设计院《预应力高强精轧螺纹粗钢筋设计施工暂行规定》的 要求。主要力学性能指标摘录于表 4-2 0

£2中铁大桥勘测设计院

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表4-2钢绞线性能表

项目 力学性能 弹性模量E （MPa） 标准强度（T y （MPa） 线膨胀系数（1/C） ①j15.24钢绞线 内部通用稿

预应力粗钢筋 195000 1860 0.000012 200000 750 0.000012 70%钢筋松弛率

0.025 1395 675 张拉控制应力（T k （MPa） 4.4结构用钢材

结构用钢材的力学及化学性能指标应满足《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》

（JTJ025-1986）《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591-94 ）、《碳素结构钢》（GB 700-88）

以及YB231-70、JB/ZQ4297-86的要求。其主要力学性能见表 4-3、表4-4。

表4-3 Q345结构钢材性能表

屈服点b s,N/mm 质 量 等 级 钢材厚度（直径，边长）， mm < 16 > 16〜 > 35~ 抗拉强 度 2伸长率 b s % 0 C 冲击功，AkV , 180°弯曲试验 d=弯（纵向），J 心直径； 日=式样厚度（直 径） -20 C 牌号 35 50 不小于 11 > 50 ~ 1 100 b b MPa 钢材厚度（直 不小于 径）, mm > 16〜 <16 100 Q345 C 345 325 295 275 470〜 630 22 34 1 d=2a d=3a 屈服点b s,N/mm 牌号 钢材厚度（直径，边 质 量 长），mm 等 级 < 16 [> 16 〜40 不小于 2表4-4 Q235结构钢材性能表

伸长率b s,% 抗拉强 度 冲击功， 冷弯试验B=2a 180° 钢材厚度（直径）,mm < 60 纵向 横向 b b MPa 钢材厚度（直径），mm < 16 [> 16 〜40 不小于 AkV，（纵 向），J 不小于 Q235 C D 235 225 375〜 460 26 25 27 d=a d=1.5a 4.5预应力材料配套产品及支座型号

锚具名称：群锚15-** ;扁锚15-**。 波纹管：制孔15-**

支座：耐候型（单向活动、双向活动、固定） ****KN 支座

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5. 预应力混凝土箱梁设计

5.1 混凝土应力限值

参照公路桥涵设计规范取值。 ⑴施工阶段应力

施工阶段在预应力及结构重力作用下，截面边缘混凝土的正应力容许值为: 压应力 拉应力

T haW 0.75 RR a'

b

T hl W 1.0 RR |b' o

⑵使用阶段混凝土应力

在使用荷载作用下，截面边缘混凝土的正应力容许值为: 压应力:

T haW 0.50 RR a; 组合 II 或组合 III 组合I

b

T haW 0.60 RR ao

b

拉应力:

由于梁体处于侵蚀环境中，参考美国桥梁设计规范有关条款: 组合I

无拉应力;

组合II或组合III T hl W 0.25jn （fC -规定的28天混凝土抗压强度）

5.2 预应力筋应力

参照公路桥涵设计规范取值: 张拉控制应力 组合I

b

(T k=0.75 耘 y ；

(T y < 0.65 耘 组合II或组合 III y;

b

5.3 结构变形

结构变形限值参照公路桥涵设计规范取值，同时根据试验结果修正。

如箱梁采用高性能混凝土，掺入粉煤灰等添加剂，则有关结构变形的计算参数均采 用试验求得。

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6. 下部结构设计

6.1计算原则

桩基计算采用“ m”法。

6.2应力

下部结构桥墩、承台、桩基除满足规定的承载能力极限状态外， 力尚需满足以下要求:

混凝土和钢筋的应

T g< 0.75 >Rb T ha< 0.50 T ha< 0.60

（组合 I ） （组合n）

6.2裂缝控制

现浇桥墩：裂缝宽度W 0.15mm 预制桥墩：裂缝宽度W 0.15mm 承台：裂缝宽度W 0.20mm 钻孔桩：裂缝宽度W 0.20mm

6.3钻孔桩

单桩容许承载力根据公路桥涵设计规范计算

[P]=0.5（UL T p+A （T R） U――桩的周长，按成孔直径计算。 L――桩的有效长度。

T p——桩壁土的极限摩阻力平均值。 A 桩底横截面面积，按设计直径计算。 T R—桩尖处土的极限承载力。 T R=2m0 入{[ T 0]+k2 Y 2 (h-3)}

其中m0为清底系数，按规范取值；入按规范取值。

[T 0]――桩尖处土的容许承载力。

k 2――地面土容许承载力随深度的修正系数。

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Y 2――桩尖以上土的容重。

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h――桩尖的埋置深度，埋深由地面线或一般冲刷线起算，

当大于40m时，按40m计算。

h的计算值不大于40m,

6.4钢管桩

⑴钢管桩单桩容许承载力

[P]=0.5(UL T P+aA (T R) U——桩的周长

L——桩的有效长度，承台底面或局部冲刷线以下桩长。 T P――桩壁土的极限摩阻力平均值

a——桩尖土塞效应系数，①1500mm冈管桩取0.30 A 桩底横截面面积，按设计直径计算。 T R—桩尖处土的极限承载力

⑵钢管桩施工阶段强度计算不考虑腐蚀量，按设计壁厚计算。 ⑶钢管桩运营阶段强度计算考虑腐蚀量，按腐蚀后的壁厚计算。

6.5 PHC管桩

PHC管桩单桩容许承载力 [P]=0.5(UL T P+aA T R) U――桩的周长

L――桩的有效长度，承台底面或局部冲刷线以下桩长。 T P――桩壁土的极限摩阻力平均值 a——桩尖土塞效应系数，

①1200mmPH管桩取0.72

A 桩底横截面面积，按设计直径计算。 T R—桩尖处土的极限承载力

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7. 结构耐久性设计

7.1结构耐久性设计原则

(1) 通过耐久性设计确保结构在使用寿命内安全可靠，满足功能要求。

(2) 耐久性设计必须针对本桥的具体环境特点，在对结构所处的环境充分调查研

究的基础上，通过相应的试验研究成果来确定。

(3) 根据结构的重要性和维护的难易程度等选择相应的耐久性标准。

对于桩基、桥墩等不易维护，且难以替换的重要构件按在使用寿命内安全可靠， 满 足功能要求考虑。对于可以维护、易加固、替换的构件根据维护的难易程度选择合理的 防护方案。

7.2桥梁结构分区 7.2.1桥梁结构类型

第二合同段桥梁主要包括水中非通航孔桥、

西通航孔桥、浅滩区引桥、镇海侧引桥

西通航孔桥为现浇施工的

等，其中水中非通航孔桥为整孔架设的预应力混凝土连续梁、

预应力混凝土连续梁、浅滩区引桥及镇海侧引桥为现浇施工的预应力混凝土连续梁。 基 础主要为钢管桩、PHC桩和钻孔灌注桩。本段桥梁的耐久性应根据结构的特点及其所 处的位置分别设计，以满足结构的使用寿命的要求。

7.2.2结构环境分区

本桥址区为无掩护条件的海水环境，按港工设计水位划分的大气区、浪溅区、水位 变动区及水下区。其范围如下:

大气区 10.03m 以上(黄海高程，以下同) 浪溅区 10.03 〜一1.29m 水位变化区 —1.29〜—3.38m 水下区 7.3钢管桩防腐

—3.38m以下

钢管桩在浪溅区、水位变化区、水下区均存在被腐蚀的现象。钢管桩在使用期的正

常使用必须根据钢管桩不同部位的腐蚀特点采取相应的防腐措施。其主要措施有:

•预留腐蚀量•涂装防腐•阴极保护防腐•混凝土填芯 具体方案如下：

7.3.1浪溅区和水位变化区

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采用涂层进行防腐，其使用期内保护率为 90%同时阴极保护也对水位变化区钢管 桩有保护作用。

7.3.2水下区

水下区考虑采用牺牲阳极阴极保，其使用期内保护率为

90% 7.3.3泥下区

泥下区腐蚀速率较低，不另外采取其他防腐手段，仅预留腐蚀余量。

734钢管桩腐蚀速率

钢管桩腐蚀速率按下列数值计算:

0.10mm 年

大气区 浪溅区

0.20mm年 7.4混凝土结构防腐

0.12mm年 0.05mm年

水位变化区、水下区 泥下区

7.4.1 PHC桩防腐方案

A .管桩桩身预制要求

混凝土采用C80高性能混凝土，氯离子扩散系数W 1.3E-12m2/s。

B.管桩防腐辅助措施

在PHC桩外壁涂刷有机硅烷浸渍材料 从桩顶至泥面以下2m范围PHC桩的表面包覆2mm厚玻璃钢

PHC桩桩顶以下20m范围内布设钢筋笼并灌注混凝土。

7.4.2钻孔灌注桩

由于钻孔灌注桩的混凝土靠自重压密，因此其密实性难以与经过振捣密实的混凝土 相比，为增加钻孔灌注桩的防腐性能，可适当增大钢筋保护层的厚度，采用高性能混凝 土，并保留施工用钢护筒。具体方案见表

7-1:

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表7-1钻孔灌注桩防腐方案

环境部位 混凝土设计强度等级 混凝土设计保护层厚度 （mm） 预测寿命对构件受力情 况的估计 防腐方案 混凝土氯离子扩散系数 2

内部通用稿

海上 陆地 C30 75 存在受拉区，有裂纹 钢护筒（Q235） +高性能混 凝土 C25 75 存在受拉区，有裂纹 高性能混凝土 < 3.5E-12 < 3.5E-12 （m/s） 27.4.3承台的防腐蚀措施

海上承台主要位于水位变化区和浪溅区， 钢筋采用环氧涂层钢筋，而陆地上承台按 大气区的要求考虑其耐久性，具体方案见

7-2:

陆地 环境部位 混凝土设计强度等级 混凝土设计保护层厚度（mm） 预测寿命对构件受力情况的估计 防腐方案

表7-2承台防腐方案

海上 C40 90 存在受拉区，有裂纹 咼性能混凝土 +环氧钢筋 < 2.5E-12 C30 75 存在受拉区，有裂纹 高性能混凝土 < 3.5E-12 混凝土氯离子扩散系数（m/s） 27.4.4桥墩的防腐措施

墩身分为现场浇注和预制两种， 桥墩一部分位于大气区，大部分位于浪溅区， 其具 体防腐蚀措施见表7-3：

环境部位 工程部位 混凝土设计强度等级 混凝土保护层厚度（mm） 预测寿命对构件受力情况的估 计 表7-3桥墩防腐方案

海上 墩身（预制） 墩身（现浇） 陆地 墩身（现浇） C40 60 存在受拉区，有裂 纹 C30 60 存在受拉区，有裂纹 C30 60 存在受拉区，有裂纹 高性能混凝土 < 3.5E-12 防腐方案 混凝土氯离子扩散系数 高性能混凝土 +环 氧钢咼性能混凝土 +环氧 钢筋（m/s） 2筋（浪溅区） < 1.5E-12 （浪溅区） < 2.5E-12 7.4.5混凝土箱梁的防腐措施

箱梁分为现场现浇和预制整孔架设， 箱梁均位于大气区，采用的防腐措施见表7-4：

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表7-4混凝土箱梁防腐方案

工程部位 箱梁（现浇） 混凝土设计强度等级 混凝土设计保护层厚度（mm） 预测寿命对构件受力情况的估计 防腐方案 混凝土氯离子扩散系数（m/s） 2内部通用稿

箱梁（预制） C50 40 有受拉区，有裂纹 高性能混凝土 < 1.5E-12 C50 40 有受拉区，有裂纹 高性能混凝土 < 1.5E-12 7.5支座的防腐

设计上应当从支座的结构、材料以及外防腐措施等各方面进行综合防腐，同时在墩

顶留有起顶位置，必要时可更换支座。

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