小桥涵简单设计说明.doc

例一：道路排水设计及桥涵方案设计在高速公路设计过程中，排水设计是非常重要的一个环节，降水以及可能侵入道路的地表水将会给公路带来影响，这些水一旦侵入路基，公路将很容易损坏，此段高速公路地处徐州地段，该地区雨量充沛，年内夏秋雨季降水相对集中，易出现暴雨造成涝害，气候区年内的平均降水量884.0mm，历年的最大年降水量1358.0mm，710月份降水相对集中。道路排水设计道路排水系统设计路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基路面的病害有多种，形成病害的因素亦很多，但水作用是主要因素之一，因此路基路面设计、施工和养护须十分重视路基路面的排水工程。路基路面排水工程分为地面排水和地下排水。路基排水的任务就是将路基范围内土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基路面具有足够的强度和稳定性。路基设计时必须考虑将影响路基稳定性的地面水排除和拦截于路基用地圈以外并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水则应予以隔断、疏干和降低，并引导至路基范围以外的适当的地方。路界排水的目的是把降落在路界范围内的表面水有效的汇集，快速排除出路界，同时把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外，减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全的不利影响。通常地表排水划分为路面表面排水、中央分隔带排水和坡面排水三部分。1）道路排水设计原则（1）排水设施应因地制宜，全面规划，合理布局，少占农田，并与当地排灌系统协调，防止冲毁农田极其水利设施；重视环境保护，防止水土流失和水源污染。（2）根据公路等级，沿线地形、地质、水文、气象等条件以及桥涵设置等情况进行综合考虑，注意各种排水设施、排水构造物之间的联系，使全线形成完善的排水系统。（3）公路修筑后，应尽量做到不干扰、不改变农田原有的排灌系统，以确保农业和养殖业的正常生产。（4）考虑施工现场的临时性排水设施，并尽可能使之与永久性排水设施结合起来。各项排水设施和构造物的设计，均应考虑便于施工、检查和养护维修。（5）各种排水沟渠的设置应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。（6）在排水沟外侧设置挡水堰，使路基排水自成体系，防止农田水进入路基排水沟。（7）路面排水按重现期5年、路基排水按1/15洪水频率进行设计。（8）排水沟渠的出入口应尽可能引到天然（原有）边沟，以减少桥涵工程，不应使路面污水直接流入农田，损害农业生产。2）排水系统计算理论路基地表排水设施的概率流量计算，对高速公路采用15年的重现期内任意30min的最大降水强度（mm）。各地表排水沟沟顶应超出设计水位0.2米以上。设计采用适应于小面积流域及明渠流的计算公式。路面排水设施由路肩排水和中央分隔带排水设施构成。路面排水设计按暴雨强度采用当地任意连续30min的最大径流厚度（mm），重现期为5年。3）系统概述（1）路基排水排水沟：设在填方段护坡道外侧，将边坡、截水沟及路基附近的积水引排到桥涵或路基以外。其断面一般为梯形，边坡多用1：1-1：1.5，横断面尺寸根据设计流量确定，深度和宽度不宜小于0.5米，沟底纵坡宜大于0.5%，长度不宜超过500米。当排水沟长度过长时，应在适当位置做出水口，并用排水沟将雨水引至附近沟渠中。本设计边沟底宽为0.6米，深为0.6米，内侧边坡坡度为1：1，外侧边坡坡度为1：1。又因为本路段地表土质多为低液限粘土，故边沟拟采用浆砌片石，砌筑用7号砂浆。另外，边沟的纵坡坡度应结合路线纵坡、地形、土质、出水口位置等情况选定，尽可能与路线纵坡坡度保持一致。当路线纵坡坡度小于沟底最小纵坡时，边沟应采用沟底最小纵坡坡度，并缩短边沟出水口的间距。边沟出水口的间距一般地区不宜超过500m，多雨地区不宜超过300m，三角形地带不宜超过200m。边沟出水口的排放应结合地形、地质条件以及桥涵通道位置，排引到路基范围外，使之不冲刷路堤坡脚。示意图如下：图5-1-1 边沟详图（2）路面排水路面排水包括一般路段路面排水和路面面层下封层结合路肩盲沟排水两部分。一般路段路面水由路拱向两侧自然分散排除，为防止水流对土路肩的冲刷和侵蚀，土路肩采用浆砌片石结合铺草皮防护。即路面排水采用分散排水方式。路面面层采用下封层结合路肩盲沟排水，大气降水在路面上形成径流，绝大部分将分散或集中排走，为防止少量下渗雨水浸湿路面基层和土基而影响其强度，可在基层顶面铺设一层1cm厚的沥青表处封层并贯通至土路肩，以排除面层渗水。在土路肩加固层与封层之间，铺设纵向碎石盲沟，然后按35米间距在骨架护坡顶部横向埋设5cm硬塑料排水管，以排除路肩部分碎石盲沟的积水。（3）中央分隔带排水中央分隔带设置纵向碎石盲沟和横向排水管排出中间带填土渗水。盲沟采用矩形断面，纵坡不小于0.3%，可与路面纵坡度相同，其沟底、侧壁、中间带土基表面及中央分隔带路面结构外侧采用2cm厚水泥砂浆抹面并涂以液体石油沥青及铺设防渗土工布。碎石盲沟顶面铺层透水土工布，以防中间带填土污染碎石盲沟而降低其透水功能。中央分隔带纵向碎石盲沟内贯通埋设5次cm带孔塑料管，间隔5070米设置较盲沟底面低25cm的集水槽，集水槽内埋设带孔塑料三通管并与横向15Cm硬塑料排水管相接，将中央分隔带中下渗水排出路基以外。4）桥梁部分排水（1）跨越公路、铁路、通航河流的桥梁以及城市高架桥，落在桥面的降水通过桥面横坡和纵坡排入泄水口后，应汇集到纵向排水管（或排水槽），并通过设在墩台处的竖向落水管流入地面排水设施或河流中。跨越一般河流、水沟的桥梁，桥面水排入泄水口后可直接通过泄水管向下排放。（2）泄水口宜设置在桥面行车道边缘处，间距不宜超过20m。在桥梁伸缩缝的上游方向应增设泄水口，在凹形竖曲线的最低点极其前后35m处也应各设置一个泄水口。一般圆形泄水口直径15cm20cm，矩形泄水口长3040cm，宽2030cm。顶部采用铸铁格栅盖板，其顶面比周围路面低510mm。（3）泄水管采用铸铁管，最小内径15cm。泄水口周围桥面板应配置补强钢筋网。（4）排水管、槽应设于悬臂板外侧。5） 桥台和支挡构造物排水台背（或墙背）回填料宜采用透水性材料，表面采取措施防止地表水渗入，此时可仅在台墙身设置泄水孔；若回填料透水性不良、渗水量大或有冻胀可能时，可采用下列处理措施：（1）台背（或墙背）与回填料之间设透水性材料组成的连续排水层，其厚度大于等于30cm，其顶部用3050cm不透水材料封闭；（2）沿台背（或墙背）底部设3040cm厚，高50cm的纵向排水管，并隔45m设厚3040cm，宽3040cm的竖向渗沟（内有透水性材料），其顶部用3050cm不透水材料封闭；（3）沿台背（或墙背）底部设内径1015cm的软式透水干管，并隔23m设内径58cm的竖向软式透水支管；（4）泄水孔为直径510cm的塑料圆管，向外倾斜3%5%；（5）进水口周围50cm以内设反滤层，间距23m，上下交错排列。最低一排出水口应高出地面、常水位或边沟设计水位2030cm以上。6）系统布置根据公路排水设计规范（JTJ018-97）的要求，结合设计路段的平、纵、横设计，并综合考虑地形、地貌等拟定排水结构物及系统布置。排水沟设计见下表。5-1-1 排水沟设计表表序号起讫桩号地面高程(m)沟底设计高程(m)排水沟位置沟底纵坡（%）沟长（m）备注1K0+000.00034.3034.30右-0.3132汇流于1*8m通道K0+132.00034.3033.902K0+000.00034.3034.30左-0.3132K0+132.00034.3033.90续上表3K0+140.00034.3033.63右0.53254汇流于1*8m通道K0+394.00034.3034.974K0+140.00034.3033.63左0.53252K0+394.00034.3034.975K0+420.00034.3034.00右0.5340变坡点，汇流于2*13m 中桥K0+460.00034.3034.216K0+420.00034.3034.00左0.5340K0+460.00034.3034.217K0+460.00034.3034.30右-0.30200汇流于1*8m通道K0+660.00034.3033.708K0+460.00034.3034.30左-0.30200K0+660.00034.3034.709K0+668.00034.3034.58右-0.30255汇流于2*13m 中桥K0+927.00034.4533.8210K0+668.00034.3034.58左-0.30255K0+927.00034.4533.8211K0+953.00034.5034.50右-0.30239汇流于1*8m通道K1+192.00034.5633.7812K0+953.00034.5034.50左-0.30239K1+192.00034.5633.7813K1+200.00034.5834.20右0.31198汇流于3*20m中桥K1+398.00034.6634.8114K1+200.00034.5834.20左0.31198K1+398.00034.6634.9115K1+498.00034.6633.81右0.31254汇流于1*8m通道K1+752.00034.0034.5916K1+498.00034.6633.81左0.31254汇流于1*8m通道K1+752.00034.0034.5917K1+760.00034.0033.62右0.31260汇流于2*10m中桥K2+20.00034.0034.4018K1+760.00034.0033.62左0.31260续上表K2+20.00034.0034.4019K2+40.00034.0034.52右-0.31272汇流于1*8m通道K2+312.00034.2433.6820K2+40.00034.0034.52左-0.31272K2+312.00034.2433.6821K2+320.00034.2434.56右-0.31174汇流于1*8m通道K2+494.00034.4034.0222K2+320.00034.2434.56左-0.31174K2+494.00034.4034.0223K2+502.00034.4034.80右-0.31280汇流于1*8m通道K2+782.00034.4033.9324K2+502.00034.4034.80左-0.31280K2+782.00034.4033.9325K2+790.00034.4034.40右0.31258汇流于1*8m通道K3+48.00034.3033.6026K2+790.00034.4034.40左-0.31258K3+48.00034.3033.6027K3+56.00034.3033.83右0.30339汇流于1*8m通道K3+395.00034.3034.8528K3+56.00034.2633.83左0.30339K3+395.00034.2634.8529K3+605.00034.4034.40右-0.3345汇流于1*8m通道K3+950.00034.4034.2330K3+605.00034.4034.40左-0.3345K3+950.00034.4034.2331K3+958.00034.4034.80右-0.3266汇流于2*25m中桥K4+300.00034.7034.0032K3+958.00034.4034.80左-0.3266K4+300.00034.7034.0033K4+350.00034.5034.10右0.31204.84汇流于2*25m中桥K4+554.84034.7034.8934K4+350.00034.5034.10左0.31204.84汇流于2*25m中桥K4+554.84034.7034.89设计径流量1）设计流量的估算路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量下式确定： （5-1-1）式中： 设计径流量，m3/s； q设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，mm/min；径流系数；流域汇水面积，Km2。设计时参数取值如下：取桩号K3+910m至K4+250m全长340米为例，沟底纵坡为0.3%，此路段平均填土高度为6米，边坡坡度为1：1.5；路面全宽为28米，路拱横坡度为2.0%，护坡道宽为2米，坡度为4%。（1）计算汇水面积沥青路面（含路肩）汇水面积为14340=4760m2,查表得路面径流系数为=0.95；路基边坡汇水面积为1.56340=3060m2,查表得径流系数为=0.6；护坡道汇水面积为2340=680m2，径流系数=0.5。则总汇水面积为F=4760+3060+680=8500m2全路段内排水径流系数取三者平均值 =（47600.95+30600.6+6800.5）/8500=0.788（2）假定汇流历时为15分钟 （3）设计降雨重现期的确定设计降雨重现期应根据道路等级和排水类型按下表确定。表5-1-2 降雨重现期公路等级路肩和路面表面排水路界内坡面排水高速、一级公路515二级和以下公路310（4）降雨强度降雨强度按下式计算： （5-1-2）式中： 5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度，mm/min；重现期转换系数，为设计重现期降雨强度同标准重现期降雨强度的比值，/；降雨历时转换系数，为降雨历时的降雨强度同10min降雨历时的降雨强度的比值，/。根据公路排水设计规范（JTJ018-97）中表3.0.7-1查得徐州夏朔区5年重现期10min降雨历时的降雨强度为=2.5mm/min；由公路排水设计规范(JTJ 01897)表3.0.7-1查得该地区5年重现期转换系数；由公路排水设计规范(JTJ 01897)图3.0.7-2查得该地区的60min降雨强度转换系数，再由公路排水设计规范(JTJ 01897)表3.0.7-2查得15min降雨历时转换系数。则： =1.270.822.5=2.604mm/min（5）设计径流量计算=16.670.788850010-62.604=0.291m3/s2）汇流历时假设的检验（1）坡面汇流历时的确定按下式计算： （5-1-3）式中： t1坡面汇流历时，min； Ls坡面流的长度，m；坡面流的坡度； 地表粗糙系数，按地表情况确定。（2）水力半径的计算水力半径计算按下式确定： （5-1-4）式中：水力半径，m； 过水断面面积，m2,按下式计算： = （5-1-5）式中： 过水断面湿周，m；按下式计算： （5-1-6）上两式中： 边坡内侧边坡度； 排水沟沟底宽度，m；排水沟沟深，m。取排水沟底宽、沟深均为0.6米，边坡度为1：1，则=0.60.6+10.62=0.72m2=0.6+20.6=2.297m=0.6/2.297=0.261m（3）平均流速确定沟管内的平均流速度按下式计算： （5-1-7）式中： 沟管内的平均流速，m/s； 沟壁粗糙系数； 水力半径，m；水力坡度，可取沟底坡度。查公路排水设计规范表8.1.3，浆砌片石明沟粗糙系数为0.025，按式（5-1-7）得=0.895m/sVmax=3.0m/s3）汇流历时检验t（1）路面汇流历时t1 查表，路表粗糙系数取0.013，为0.015，Ls为14米，则=1.627min（2）路堤坡面汇流历时t2边坡度为1：1.5，最大流长取9米，地表粗糙系数取0.1，则=1.512min（3）护坡道汇流历时t3=1.445min （4）沟管内汇流历时t4t4=340/（60*0.895）=6.331min综上得总汇流历时为：t= t1 +t2 +t3 +t4=1.627+1.512+1.445+6.331=10.915min15min,符合要求。4）流量检验沟管内的泄水能力按下式计算： （5-1-8）式中： 沟渠所通过的流量，m3/s；沟管内平均流速，m/s；沟渠的过水断面积，m2。计算得：=0.8950.6=0.537m3/s计算所得设计径流量为：=0.291 m3/s0.537所以满足要求。桥涵方案设计洞山地区AB段高速公路途径平原地区，沿线河流、排灌沟渠交错，乡村道路网密集，高速公路为全封闭型，所以在设计高速公路时，需在沿线设计桥梁、涵洞，以便排水，以及耕地的灌溉，修建通道方便农机和行人通行。该段公路范围内没大的河流，但有一个30m的大坝，并且在其旁边60米处有一条铁路，100m处有一条河流，所以在桥梁设计时，为了施工的方便和道路的整体美观，修建了一座跨越大坝、铁路和河流的大桥。为了减小桥梁的长度，在选线时，考虑到了桥梁与路线正交。在纵断面设计时，考虑到了桥下通火车的情况，设计桥下净空为6.5m。其它桥梁在跨越河流时，不需考虑跨越河流的净空要求。为了减少通道个数，又不影响机耕工具和行人通行方便，所以在桥梁设计时考虑了桥梁的综合利用，桥梁兼作机耕通道。另外，通道兼行人与排水。桥涵设计原则本路段共设计桥涵20座，其中大桥1座，中桥2座，小桥3座，机耕通道10个，设计改道4处。对于设计桥梁，其跨度选用及规模确定遵循如下原则：1）根据公路的使用任务、性质和将来的发展需要，按照适用、经济、安全和美观的原则进行设计。2）满足被交叉道路的净空标准，在被交叉道路控制路线纵断面情况下，在条件许可的范围内，适当考虑原道路的下挖或移位处理。3）结合桥头地质情况综合考虑灌溉、排涝及地方出行的要求进行桥跨布置。桥结构形式以预应力连续梁为主，桥面平顺。4）桥涵的跨径以规范要求的标准跨径为主。设计规范与技术标准1）设计规范（1）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ02385）；（2）公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ02485）；（3）公路工程抗震设计规范（JTJ00489）；（4）公路桥涵施工技术规范（JTJ04189）；（5）公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)。2）技术标准设计荷载：汽车超20级，挂车120。桥面净宽：净212.0米。主要材料1）混凝土采用C50、C40、C30、C25混凝土及沥青混凝土，其质量要求应符合公路桥涵施工技术规范（JTJ04189）的有关规定。2）普通钢筋设计采用钢筋为级和级两种，必须符合国家标准（GB149984）的有关规定。3）预应力钢筋预应力钢筋均采用按ASTMA41692标准生产的低松弛270级钢绞线，公称直径15.24及12.70mm，抗拉断力为1860Mpa，弹性模量为1.95Mpa。4）伸缩缝、支座伸缩缝采用D80、8160型毛勒伸缩缝；支座采用橡胶支座。各桥涵、通道设计概述1）铁路大桥根据铁路大桥所处的位置以及此地区的交通情况，此桥起点桩号为K3+360.00，终点桩号为K3+570.00，全长210m，共设7跨，桥下净空6.5m。两侧桥台设D80毛勒伸缩缝，台后10cm范围内浆砌片石全防护。桥梁上部采用预应力混凝土连续梁，下部结构采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础，桩径1.5m，桩基础以摩擦桩设计计算。2）中小桥涵、通道位置及尺寸设计由于此地属冲击平原，沿线河流、排灌沟渠交错，故在设计中需设计中小桥涵和机耕通道。本设计中小桥上部结构拟采用预应力混凝土连续梁，下部拟采用扩大基础结构。具体位置及方案如下：表6-2-1 桥涵方案设计表起讫点桩号结构形式跨数跨径（m）净空(m)备注K0+132.00K0+140.00钢筋混凝土箱形通道183兼作排水K0+394.00K0+420.00预应力钢筋混凝土板桥2134桥下做通道K0+660.00K0+668.00钢筋混凝土箱形通道183兼作排水K0+927.00K0+953.00预应力钢筋混凝土板桥2134桥下做通道K1+192.00K1+200.00钢筋混凝土箱形通道183兼作排水K1+398.00K1+498.00预应力混凝土连续梁结构4254桥下做通道K1+752.00K1+760.00钢筋混凝土箱形通道183兼作排水K2+20.00K2+40.00预应力钢筋混凝土板桥2104桥下做通道K2+312.00K2+320.00钢筋混凝土箱形通道183兼作排水续上表K2+494.00K2+502.00钢筋混凝土箱形通道183兼作排水K2+782.00k2+790.00钢筋混凝土箱形通道183兼作排水K3+048.00K3+56.00钢筋混凝土箱形通道183兼作排水K3+950.00K3+958.00钢筋混凝土箱形通道183兼作排水K4+300.00K4+350.00预应力钢筋混凝土板桥2254桥下做通道施工要点施工时除严格遵守中华人民共和国交通部颁标准公路工程质量检验评定标准和公路桥涵施工技术规范（JTJ04189）的有关要求外，尚应注意：桥梁上下部结构采用通用图部分，施工前应认真阅读通用图中的有关说明并遵照执行。另外，通道、涵洞在施工前必须对涵底设计标高进行复测，以检测设计标高是否符合需要，以满足原有沟渠的排灌功能。例二：第六章 桥涵设计6.1桥梁与通道布置本设计路段全长3857.832m，共跨越河流1条，沟渠1条，田间道路7条，四级道路1条，1次下穿四级道路。具体位置及方案如下：表6.1.1 桥梁与通道方案设计表序号起讫点桩号结构形式跨数跨径（m）净空(m)备注1K0+084.00K0+088.00钢筋混凝土箱形通道142.7畜力及拖拉机通道2K0+298.00K0+302.00钢筋混凝土箱形通道142.7畜力及拖拉机通道3K0+778.00K0+782.00钢筋混凝土箱形通道142.7畜力及拖拉机通道5K1+750.00K1+890.00预应力混凝土连续梁桥7204.2非通航河流6K2+593.