高速公路桥面排水设计总结.doc

文章编号： 高速公路桥面排水设计总结赵立岩（辽宁省交通规划设计院，辽宁沈阳，110166）摘 要：桥面排水是高速公路设计过程中一项非常重要的内容，排水是否顺畅直接影响到行车的安全，甚至是影响到结构的耐久性和使用寿命。一般设计过程中，都是根据经验选用排水措施，缺乏精细计算。本文按照规范的要求，介绍桥面排水的简易设计方法，并针对设计中常见的典型情况，给出相关结论和建议，为设计人员提供参考。关键词：桥面排水、泄水管、截水管、设计径流量、降雨强度、降雨历时中图分类号：U442.5 文献标示码：A1概述高速公路桥面排水系统主要由泄水口、泄水管及截水管等部分组成。泄水口的主要作用是将路面水集中到泄水管中，而泄水管的作用是将桥面水集中排至桥下。但部分桥梁需要跨越铁路、高速公路、市政路等高等级道路，为保证桥下道路的通行要求，避免因桥上落水对桥下道路行车安全造成影响，需要设置雨水收集系统，将桥面上的水集中后再沿着桥梁纵向统一排至所跨道路的路基宽度以外再排至地面。从目前的工程情况上看，截水管是最为常见的一种雨水收集措施。它具有结构简单、施工方便、维修简便、造价低等优点。常见的截水管材料有金属管、PVC管等种类，常见的截水管断面形式有圆形、方形等形式。目前设计中，泄水管的间距、尺寸，截水管的形式、管径等通常是根据桥长、桥宽、桥面纵坡等数据按经验确定，缺乏对降雨、汇流、纵坡等数据的详细计算和考虑。本文以辽宁省新建4车道高速公路为例，依据公路排水设计规范9.1节中的计算方法，详细介绍高速公路桥面排水的设计过程。2设计径流量本文以单孔30m跨径桥梁为例进行设计径流量的计算，其他已知条件为桥面横坡2，桥面纵坡2，桥面净宽10.5m，沥青混凝土桥面的径流系数为0.95。根据公路排水设计规范中路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量计算公式9.1.1计算径流量1： Q设计径流量（）设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度（mm/min）径流系数F汇水面积（）由于没有自记雨量计资料，故需利用降雨强度等值线图和有关转换系数计算降雨强度：，为重现期转换系数，可由规范表9.1.7.1查取。根据规范规定，高速公路路面和路肩表面排水的设计降雨重现期为5年，故1.00。为降雨历时转换系数，计算首先要计算降雨历时，因本文算例以单向2车道为例，故，查表9.1.7.2，。根据图9.1.7-1，查得在2.0-2.5之间，偏安全考虑，取，故。汇水面积。综合以上数据，设计径流量。3泄水管尺寸及间距常规设计时，当桥梁长度较小（50m）且宽度较小时，可不在桥梁上设置泄水管，而是将路面水自然汇流至桥梁两侧路基泄水槽处排除。但一般情况下，只有高速公路天桥满足上述要求。而对于高速公路主线桥梁，均需要设置泄水管。根据设计经验，一般来说，桥上泄水管的间距不大于5m；对于桥上纵坡较小的情况，应适当加密泄水管间距至3-4m；对于位于凹曲线内的桥梁，其泄水管间距一般按2-3m布设。按照建筑给排水设计规范表4.9.22中要求2，若采用直立塑料管排水，选择公称直径90mm的管，其排水能力为，故需要在30m单孔范围内设置3道竖向塑料泄水管可以满足泄水要求。高速公路桥面排水一般情况下采用直通铸铁泄水管，公称直径100mm。其排水能力为9.5，故需要在30m单孔范围内设置2道竖向铸铁泄水管可以满足泄水要求。但考虑实际运营过程中的进口堵塞等因素，实际设计过程中适当通常会加密泄水管间距。4截水管尺寸现以某桥为例，介绍截水管的计算步骤，假定需要排水的桥长为500m，桥面净宽10.5m，桥面横坡和横坡均按2%计算。当计算截水管时，降雨历时又分为坡面汇流历时和管内汇流历时两部分。其中，而 。 其中为PVC排水管的长度，取PVC排水管的总长与需要排水的桥长相同为500m。为排水管内水的平均流速，根据公式9.2.3计算：。从上式可以看出，平均流速与排水管的水力半径、水力坡度和管壁粗糙系数相关。因本桥取用的排水管为圆形PVC管，且排水管底的纵坡与桥面纵坡相同，为2，粗糙系数可查表9.2.3，所以， 。故是排水管直径D的表达式，即降雨强度也与排水管直径相关。为了确定采用截水管的直径，可以通过试算法，计算时按满管考虑，先假定排水管直径为30cm，,即，。因此，降雨历时查表9.1.72，其中本地区，按线性插值1.084，可查图9.1.71，本区域位于2.0-2.5区域间，偏于安全考虑，取2.5，故1.084 *1*2.52.71。另外，公式（1）中的查表3.0.8得0.95，可以认为等于桥面面积为10.5*5005250。因此。而流速经前面计算等于2.513，所以需要的过水面积。直径30cm的PVC管截面面积为0.0707，不能满足要求。现假设取直径40cm得PVC管，经计算，此时需要得过水面积为0.0736，直径40cm的PVC管截面面积为0.1257，管的利用率为0.0736/0.12570.586，利用率较低。综上，取PVC管的直径为35cm，较为合适，此时利用率是0.854。按照以上的计算方法，对各种典型情况的截水管管径进行试算，得出不同桥长及纵坡时时所取PVC排水管的理想直径： 纵坡 桥长 0.50%1.00%1.50%2.00%2.50%3.00%100m25cm25cm25cm20cm20cm20cm200m35cm30cm30cm25cm25cm25cm300m40cm35cm35cm30cm30cm30cm400m40cm40cm35cm35cm35cm30cm500m45cm40cm40cm35cm35cm35cm表1 PVC截水管直径上述管道的利用率均在60%-90%之间。从上述结果中可以看出，截水管的管径与桥长成正比与桥面纵坡成反比。为了不使截水管的直径较大，对于纵坡较小的情况，应该考虑对长桥分段设置截水管。5 应用实例现以大桥为例，介绍泄水管与截水管的设置情况。桥梁基本情况如下：15孔30m小箱梁结构，桥梁全长456m，桥面横坡2%，桥面位于凸曲线上，小桩号侧平均纵坡0.983%，大桩号侧平均纵坡-1.121%。设计时速100km/h，路基宽度26m，桥面净宽11.25m。因桥梁跨越水源地河流，故全桥设置截水管，将桥面水分别排至大、小桩号侧桥头的蒸发池中。根据上述条件计算如下：设计径流量：。根据理论计算结果，采用内径10cm的铸铁管，需要在单孔30m范围内设置2道泄水管，但考虑实际情况与理论计算之间的差别，最终设计时按间距5m设置泄水管。截水管直径，按照上述条件计算，小桩号侧的管径采用0.3m，其利用率达到86.3%。大桩号侧的管径采用0.3m，其利用率达到78.2%。综合以上因素，本桥截水管采用直径0.3m的PVC圆管。具体形式见图1、图2。 图1 泄水管设置情况 图2 截水管设置情况6 结语1.泄水管间距应根据实际情况在计算的基础上进行加密，一般间距4-5m，对于纵坡较小或位于凹曲线内的桥梁，泄水管间距可加密至2-3m。2.截水管的管径与桥长成正比与桥面纵坡成反比。为了不使截水管的直径较大，对于纵坡较小的情况，应该考虑对长桥分段设置截水管。参考文献：1.JTG/T D33-2012公路排水设计规范S.北京2.GB50015-2010 建筑给排水设计规范S.北京The Design Summary Of The Deck Drainage On Highway Bridge ZHAO LIYAN(Liaoning Provincial Communication Planning&Design Institute , Shenyang, 110166)Abstract: Deck drainage is a very important part of the design of highway. It directly influence the safety of driving and even the durability and the service life of the structure. The designers usually select the drainage measures by design experience and lack the fine calculation in general design. this paper introduces the design method of deck drainage and gives the relevant conclusions and recommendations aimed at the typical cases in the design which will provide some beneficial references for the designers. Key words: Deck drainage, Drain pipe, Intercepting Drain, design runoff amount, rainfall intensity, Duration of rainfall作者简介： 姓名：赵立岩