公路小桥涵勘测设计

1、公路小桥涵勘测设计公路小桥涵勘测设计理论知识汇编1、 小桥涵的作用 : 在公路跨越沟谷、河流、人工渠道以及排除路基内侧边沟 水流时，常常修建各种横向排水构造物，以使沟谷河流、人工渠道穿过路基，使路基连续，确保路基不受水流冲刷侵袭，从而达到路基稳定。2、桥涵的划分：按其多空跨径总长L和单孔跨径L两项 指标划分。 03、小桥涵设计原则 ：1) 安全;2) 适用;3) 经济;4) 美观;5) 有利于环境保护。4、小桥涵设计要求 ： 行车要求、排水要求、通航要求、跨越要求等。5、设计速度与车道宽度对应表 ：设计速度 120 100 80 60 40 30 20 (Km/h)车道宽度 (m) 3.75

2、3.75 3.75 3.50 3.50 3.25 3.50 6、 公路桥涵设计荷载组成 ： 车道荷载和车辆荷载，车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，车道荷载 与车辆荷载的作用不得叠加。为使桥上线形与路线布设相互协调应满足 ： 桥上纵坡不宜大于 4%，桥头引道纵 坡不宜大于 5%，位于市镇混合交通繁忙处，桥上纵坡和桥头引道不得大于3%。7、 锥坡与桥台两侧相交线的坡度，当有铺砌时，不宜陡于 1：1; 不受洪水冲刷 的锥坡可采用不陡于 1：1.25 的坡度。 8 、 小型排水构造物 ： 指汇水面积小、工程 数量较小的人工构造物，主要包括 ： 小巧、涵洞、漫水桥、过水路面、透水 路堤、倒虹吸涵洞、渡槽

3、等。9、 小桥和涵洞的区别除按多空跨径总长和单孔跨径大小不同外，还有以下差 异：1) 小桥构造物处的路基一般是断开的，桥梁与路基间设有专门的过渡结构物而涵洞构造物处的路基一般是连续 的，涵洞设于路堤之下，形成路堤中的一个排水孔洞 ;2） 桥梁的宽度直接由路基宽度确定于路基填土高度无关。涵洞 处路基顶面与路基同宽，而涵洞的长度则随路基填土高度增加而增长，与路基宽度、路基填土高度、路堤边坡坡度 尺寸、形状等因素有关 ;3） 桥面设有专门的桥面系，涵洞则无。10.过水路面 :用加固路面、路肩及路基边坡的方式，允许洪水期水流从路面上 流过的排水构造物。 11. 倒虹吸涵洞 : 当横跨公路的沟渠水面与路

4、面高差较小，而 不能满足设置涵洞的最小建筑高度要求时，为避免渠路干扰，利用倒虹吸原理修建 的排水构造物。12. 小桥涵的分类 :1） 按洞身构造形式分管涵、盖板涵、板桥、梁桥、拱涵、拱桥、箱涵等；2）按填土分一一明涵【洞顶填土高度小于 0.5m，用于低填方和 挖方路段】、暗涵【洞顶填土高度大于或等于0.5m，用于高填方路段】；3）按水利性质分无压力式涵洞【涵洞入口水流深度小于洞口高度，并在洞身全长范围内 水面都不触入洞顶，洞内具有自由水面】、半压力式涵洞、压力式涵洞 ；4） 按桥涵 平纵面布置分正交桥 （涵）、斜交桥（涵）、曲线桥（涵）等。 13. 小桥类型:小桥 为单孔跨径小于20m多孔跨径

5、总长小于等于30m的桥梁，常见形式：板式、拱 式、钢架结构。 14. 钢筋混凝土板桥涵的特点 :? 建筑高度较小，受填土高度限制较 小；? 能采用工厂预制，现场装配，施工简便迅速 ；? 为简支结构，对路基条件要求不 高 ；? 遭受破坏后易于修复。16. 一般情况下，应在下列位置考虑设置小桥涵或涵洞 ： ? 天然河沟与路线相交 处。凡路线与明显沟形的干沟、小溪、河流相交时，当路线上游汇水面积大于 0.1km2时，原则上应设置涵洞。？农田灌溉渠与路线相交处。路线经过农业区、跨越水渠、堰塘或水库的排水渠以及通过大片梯田影响农田灌溉时应考虑设置涵洞。 路基边沟排水渠。在山区公路的山坡线，为排除路基挖方

6、内侧边沟流水，应考虑设 置涵洞。其间距一般不大于200m400m在干旱山区，间距不大于400m500m ?与 其它路线交叉处。当路线与铁路、公路、大车路、人行路、农村机耕道及重要管线 交叉，且路线又从其上方通过时，应考虑设置相应的小桥或涵洞。?其它设涵情况 :在平原区，路线通过较长的低洼地带及泥沼地带，为保证路基稳定，避免排水不畅 及长期积水的情况，在地面具有天然纵坡的地方设置多道涵洞。如无灌溉和其它需 要，涵洞间距一般是 1km2km。 ?平原区路线穿过天然积水洼地，也应考虑设置数 道涵洞，以沟通路基两侧水位，平衡水压。?路线紧靠村镇通过，要特别注意设涵，以排除村镇内地面汇流水。 ?山区岩层

7、破碎及坍方地段，雨季时经常有地下水 从路基边坡冒出，为使路基边坡稳定，及时疏干地下水，应配合路基病害整治设置 涵洞。17（有关水文的基本术语解释：径流: 陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层、或沙漠定的水 流的统称。 水位： 自由水面相对于某一基面的高程。流速： 水的质点在单位时间内沿流程移动的距离，常以 m/s 计量，计算时多用 断面的平均流速。3流量： 单位时间内通过河渠或管道某一过水断面的水体体积，常以m/s 计量。设计流量 ： 与设计洪水频率相应的流量。1 8（水文计算方法 ： 按推算原理分为两类 1） 根据流量观测资料推算设计流量2） 无流量观测资料的推算设计流量【据调查

8、历史洪水位推算设计流量; 据暴雨成因原理推算设计流量】1 9（暴雨推理法的原理 ：运用成因分析与经验推断相结合的方法，从实测的暴雨 资料入手，应用地区综合分析法来分析暴雨资料和地区特征关系，从而间接地推求 设计流量。它是一种半理论半经验的计算方法。 20( 径流形成法 : 从分析汇水形成 的影响地面径流的因素 ( 如暴雨强度、汇水面积、土壤类型、地形等 ) 着手，建立这 些因素与设计流量的函数关系，求得设计流量的方法。21( 影响径流流量的因素 :1) 暴雨特征，产生最大流量的直接原因 ;2) 汇水区特 征【汇水面积的大小及形状、汇水地表情况、汇水区地形、其他因素】。22(形态调查法的原理 :

9、 用调查河槽形态与历史洪水位的手段，取得河槽某一过 水断面在该洪水位下的过水面积、平均流速及洪水频率资料，据以推算桥涵处设计 流量的方法。23(小桥涵水力计算的任务 : 解决小桥涵孔径尺寸问题，通过水力计算，确定桥 涵孔径的大小，以确保设计流量顺利、安全通过桥涵下，而不发生不利冲刷、水毁 以及不利的壅水。24( 小桥涵水力计算的内容 :1) 确定小桥涵的孔径和孔数 ;2) 确定河床加固类型 和尺寸，上下游需设立各种消能设施的类型和尺寸 ;3) 计算并确定壅水高度、小桥 桥面最低高程或小桥涵顶上的最低路堤高程 ;4) 确定桥涵跨布孔方案。25( 公路桥涵水毁的成因分析 :1) 较大孔径的小桥、涵

10、洞，由于基础埋深不够或 为没必要的调治防护构造物，而致桥台及涵洞进出口被冲毁 ;2) 涵洞压缩水流过 大，在墩台周形成高速螺旋水流，造成剧烈的冲刷 ;3) 公路沿线的小桥、涵洞布置 的数量少，排水系统不完善等造成小桥涵堵塞，引起洪水漫流路面，冲蚀路肩乃至 毁坏路基或桥涵 ;4) 小桥涵进水口紧接陡坡，进水口处的路基及防护构造物由于洪 水急流的顶冲而被冲毁 ;5) 受资金、材料限制，公路等级低，缺少排水及防护构造 物，使桥涵抗灾能力降低，严重则发生了水毁。 26( 小桥涵水毁的防治 :1) 小桥涵 的设计要合理，充分考虑位置的选定、结构的形式、净孔的大小、进出口等因素 ;2) 平原地区的桥涵设计

11、既要加大桥涵底纵坡，又要注意进出水口水流的纵向顺畅衔 接 ;3) 山区水流大，应铺砌加固桥涵下的河沟地面，以防止严重冲刷 ;4) 对上游蜿蜒 曲折的河沟段，可裁弯取直，改善水流条件。有时可在上游加设消力池等来降低流 速，沉积泥沙。27（水流的类型：临界流、缓流、急流三类。缓流：H>h,v< v,E随H的增加而增 大；临界流:H=h,v= v,EKkOKkO为最小；急流:H<h,v>v,E随H的增加而减小。KkO28（小桥涵水文勘测的任务 ： 对桥涵位所在河沟的水文参数进行测量、调查和资 料收集的工作。为推算桥涵设计流量和确定桥涵孔径提供有关的水文、地形、土 壤、植被、气

12、象及农田水利等方面的资料。29（当需做水文、水力计算时，采用的方法有 :1） 暴雨推理法 ；2） 径流形成法 ；3） 形态调查法 ；4） 直接类比法。 3O（ 板是桥梁的主要承重结构，整体式简支板桥一般 使用跨径在8m以下，其桥面宽度往往大于跨径。31（为保证混凝土结构在设计年限内具有足够的耐久性，决定性因素是混凝土内的钢筋不被腐蚀。 32（ 板的边缘与 钢筋间的净距（保护层）应不小于2m;设置钢筋网时，上下层钢筋的混凝土保护层厚 度不得小于 1.5m。 33（ 装配式板桥板块之间必须采用横向联结结构，以保证板块 共同承担荷载作用。常用的横向联结方式有企口混凝土铰联结和钢板焊接联结。 企口混凝

13、土铰接形式有 : 圆形、菱形和漏斗形三种。34. 在铰缝内用C25C40细集料混凝土填实而成。35. 事件证明 : 企口式混凝土铰能保证传递横向剪力，使各块板共同受力。36. 主拱圈是拱桥的主要承重结构。37. 拱圈各横向截面 （或换算截面 ） 的形心连线称为拱轴线。38. 涵洞是设于路基下的排水孔道，通常由洞身、洞口建筑两大部分组成。39. 洞身的作用是 : 一方面保证水流通过 ； 另一方面是直接承受荷载压力和填土 压力，并将其传递给地基。洞身通常由承重结构 （ 如拱圈、盖板等 ） 、涵台、基础以 及防水层、伸缩等部分组成的。钢筋混凝土箱涵及圆管涵为封闭结构，涵台、涵板、基础联成整体，其涵身

14、断面由箱节或管节组成，为了便于排水，涵洞涵身还应 有适当的纵坡，其最小坡度为 0.3%。40. 洞口是洞身、路基和河道三者的连接构造物。洞口有进水口、出水口和沟 床加固三部分组成，洞口的作用是 : 一方面使涵洞与河道顺接，使水流进出顺畅 ;另 一方面路基边坡稳定，使之免受水流冲刷。241. 沟床加固包括 : 进出口调治构造物，减少防冲设施等。42. 圆管涵接口构造及防水层接口形式分为以下几种 : 平接口，套管接口，企口 接口，套环接口。 盖板涵按盖板材料不同有 : 石盖板涵和钢筋混凝土盖板涵之分。43. 盖板涵是涵洞的承重结构部分，可有石盖板或钢筋混凝土盖板。 跨径在 2m 以下，石料丰富时，

15、一般采用石盖板。其厚度和跨径随填土高度和跨径而异，一般 为15 40m当跨径大于2m或在无石料地区时，宜采用钢筋混凝土盖板，其厚 度为25 30m 跨径为1.50 5.00m。44. 涵洞延洞身长度方向应分段设置沉降缝，以防止不均匀沉降。45. 拱涵各部分主要由 : 拱圈、护拱、拱上侧墙、涵台、基础、铺底、沉降缝及 排水设施等部分组成。 46. 箱涵为整体闭合式钢筋混凝土框架结构，具有良好的整 体性和抗震性能。 主要由: 钢筋混凝土涵身、翼墙、基础、变形缝等部分组成。47. 通道指城市道路、高速公路或一级公路路基下设置的供车辆或行人通过的 小桥涵构造物，在城市道路上又叫人行通道。48. 涵洞兼

16、通道 : 为减少通道数量，在高速公路或一级公路上往往利用排水涵洞 兼做人行道，这类涵洞的孔径应视人行流量及排水量流等确定，但最小跨径并不应 小于 4.00m49. 常用涵洞洞口 :八字式洞口 :是由敞开斜置八字墙构成。其特点是 ;构造简单、建筑结构较美观，施工简单，造价较低50. 八字翼墙墙身与路中线垂直方向的夹角叫扩散角。 按水里条件考虑、经过 试验，进口水流扩散角以 13?为宜，出口扩散角不宜大于 10?。但为便于集纳水流 和减小出口翼墙末端的单宽流量，减小冲刷，扩散角多采用30?，并且左右翼墙对称。51. 斜交洞口的基本做法是 : 当涵洞与路线斜交时，其洞口形式根据洞身的构造 不同可有斜

17、交斜做和斜交正做两种。 52. 进出水口沟床加固处理是与涵洞本身设置 的坡度和涵洞上下游河沟的纵向坡度有关，凡涵洞设置坡度小于临界坡度，上下游 河沟纵向坡度也也较小时，称为缓坡涵洞，反之称为陡坡涵洞。53. 公路小桥涵下游防护加固类型，就其抵挡水流冲刷、稳定河床的作用可有 以下类型 :1.: 铺砌加固，又可分为一般铺砌加固和延长铺砌加深截水墙两种形式 ;2: 挑坎防护 3: 特殊消能设施，包括急流槽、跌水、消力池等。 54. 涵洞受力特点 是:1 ，涵洞与土体共同承受外荷载 2 ，涵洞的受力与施工方法有关 3 ，涵洞的受力 与涵洞的洞身变形有关。55. 涵洞受力的施工方法 :1 ，顶推法施工

18、2 ，沟埋式施工 3 ，埋填式施工56. 结构计算的基本方法是 ;1, 按容许应力计算方法 2 ，按极限状态设计方法57. 承载能力极限是指 :桥涵结构或其构件达到最大承载力或出现不适应于继续 承载的变形或变位状态。 其计算式以塑性理论为基础，以构造的破坏的工作阶段 为依据:1 ，截面强度计算 :作用在构件截面中引起的效应 ?截面的承载力设计值 2， 稳定验算 : 作用在结构或构件上产生的效应 ?结构的承载力设计值 3 ，抗倾覆验算 : 作用引起的倾覆力距或滑动力 ?结构的倾覆力矩或滑动力58. 正常使用极限状态指 : 桥涵结构或其构件达到正常使用或耐久性的某项限值 的状态。 1 ，抗裂验算

19、:作用在构件的特定部位所产生的拉应力 ?作为适应和耐久性 极限状态的应力控制值 2 ，裂缝宽度验算 : 作用在裂缝引起的宽度 ?作为适应性和耐久性极限状态的裂缝宽度允许值 3 ，挠度验算 : 构件在作用下产生的变形 ?作为实用 性极限状态的变形允许值59. 作用是指 :施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变 形的原因，前者称为直接作用，亦称为荷载，后者称为间接作用。60. 公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用、偶然作用三类。 1 ， 永久作用分为 : 结构重力 （ 包括附加重力 ） 、预加力、土的重力、土侧压力、混凝土 收缩或徐变作用、水的浮力、基础变位作用 ,2 ，

20、可变作用包括 : 汽车荷载、汽车冲 击力、汽车离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水 压力、冰压力、温度作用、支座摩阻力 3 ，偶然作用分为 : 地震作用、船舶或漂流 物的撞击作用、汽车撞击作用61（基础类型的选择1按构造形式划分A整体式基础：一般为矩形基础，其尺寸 通常是游上部结构的大小而定，而不受地基承载力的控制B非整体式（分离式）:它是单独修筑在各涵 （桥） 台下互相独立的基础，在跨径较大及地基强度及较高是采 用。 2 按工作条件划分 : 刚性基础 :A 当基础材料抗拉强度较低时，其结构尺寸可以 不满足抗拉弯曲强度要求，计算中可不记其弯曲变形。B柔性基础在荷载作用

21、下应考虑其变形者，采用柔性基础62（影响小桥涵基础深度主要有三个因素 : 一是地基土壤的强度 （承载力的大小 ） 二是水流的冲涮能力，三是地基冰冻3程度。63（预拱度 : 为抵消梁、拱、桁架等结构在荷载作用下产生的挠度，而在施工或 制造时所预留的与位移方向相反的校正量。64（刚性扩大基础 : 地基承载能力不足时，可采用设置多层的扩大基础，刚性基 础扩大时，其台阶的挑出长度应与台阶高度保持一定的比例 , 通常用刚性角 a 来控 制。对于砖、片石、块石料石砌体，当用 5M级以下砂浆砌筑，a?30?;当用M5级以 上砂浆是a?35?;采用混凝土浇筑时a?40?或 a?45?65（襟边: 自墩台身底边缘至基顶边缘的距离。桥梁墩、台基础的襟边最小值为 2050cm 66（软土地基加固方法 :1） 换填土层法 : 开挖换土法、强制换土法、爆破 换土法 2） 挤密法: 推土预压法、重锤夯实法拌和法、化学加固法、排水固结法饱和 软土在荷载作用下排水固结，抗剪强度可得到提高，以达到加固的目的。67（ 涵洞设计一般要求涵洞设计时， a. 应按水力性质选择其计算图式 ; b. 无压力式圈管涵应 根据地基土的密实程度，设置砂垫层、灰土垫层、砌石基础或混凝土基础; 建于沙砾地基上的圆管涵，可不设基础，但应对接缝处和进出水口处的地基予以处理，以