小桥涵类型及选择

1、第二章第二章 小桥涵类型及选择小桥涵类型及选择2第一节第一节 小桥涵的分类小桥涵的分类一、按建筑材料分一、按建筑材料分木、石、钢、砖、砼、钢筋混凝土、预应力混凝木、石、钢、砖、砼、钢筋混凝土、预应力混凝土、其他材料土、其他材料3木结构桥4木结构桥为将要在德国龙讷堡谷地举行的2007年全德园林展做准备，该国一些木工师傅花费几个月的时间建造出了欧洲最长的木制桥。这座欧洲最长的木桥全长240米、高25米，横跨德国龙讷堡谷地。由于从远处看这座木桥的外观很像传说中欧洲古代喷火龙的尾巴形状，因此这座桥建成后，设计人员将其命名为“龙尾桥”。龙尾桥5木结构桥湖南省通道侗族自治县境内一座百年木拱桥。湖南省通道侗

2、族自治县境内一座百年木拱桥。该桥全长该桥全长31.431.4米米, ,桥面宽桥面宽3.83.8米，由廊间连接成一体。木桥始建米，由廊间连接成一体。木桥始建年代无考，现存桥为年代无考，现存桥为18951895年复建。专家考察发现，桥上没有一个铁钉年复建。专家考察发现，桥上没有一个铁钉, ,桥的两岸各一个半空心石墩，伸臂梁插在石墩内，以大卵石弹压，然桥的两岸各一个半空心石墩，伸臂梁插在石墩内，以大卵石弹压，然后叠梁再压卵石，直至两岸伸臂梁合拢。用这种方式修建的木桥极为后叠梁再压卵石，直至两岸伸臂梁合拢。用这种方式修建的木桥极为罕见独特，因此，被桥梁专家誉为罕见独特，因此，被桥梁专家誉为“桥梁化石桥

3、梁化石”。6木结构桥武汉理工大学 交通学院7木结构桥武汉理工大学 交通学院8木结构桥武汉理工大学 交通学院9木结构桥武汉理工大学 交通学院10木结构桥（简易）武汉理工大学 交通学院11临时洪水桥 木结构桥（简易）武汉理工大学 交通学院12圬工结构石拱桥武汉理工大学 交通学院13圬工结构石拱桥武汉理工大学 交通学院14南北拱桥对比15钢筋混凝土结构澳门友谊大桥16钢筋混凝土结构连续梁桥武汉理工大学 交通学院17预制拼装钢筋混凝土T梁武汉理工大学 交通学院18钢桁架悬索桥武汉理工大学 交通学院19钢桁架悬索桥武汉理工大学 交通学院20组合结构钢桥武汉理工大学 交通学院21钢结构连续钢桁架桥武汉理工

4、大学 交通学院22钢结构连续钢桁架桥23二、按构造形式分二、按构造形式分1、小桥、小桥板、梁、拱板、梁、拱2、涵洞、涵洞管、板、拱、箱管、板、拱、箱石拱涵：养护费用低，经久耐用，超载石拱涵：养护费用低，经久耐用，超载 潜力大潜力大板梁涵：石盖板涵板梁涵：石盖板涵适用于小跨径适用于小跨径 L2m 武汉理工大学 交通学院24盖板涵武汉理工大学 交通学院25盖板涵武汉理工大学 交通学院26涵洞武汉理工大学 交通学院27通道武汉理工大学 交通学院28通道武汉理工大学 交通学院29通道武汉理工大学 交通学院30涵洞武汉理工大学 交通学院31箱涵武汉理工大学 交通学院32涵洞箱涵武汉理工大学 交通学院33

5、箱涵武汉理工大学 交通学院34圆管涵武汉理工大学 交通学院35圆管涵武汉理工大学 交通学院36圆管涵武汉理工大学 交通学院37圆管涵武汉理工大学 交通学院38箱涵武汉理工大学 交通学院39圆管涵武汉理工大学 交通学院40圆管涵武汉理工大学 交通学院41圆管涵施工武汉理工大学 交通学院42圆管涵施工武汉理工大学 交通学院43圆管涵施工武汉理工大学 交通学院44圆管涵施工武汉理工大学 交通学院45圆管涵施工武汉理工大学 交通学院46涵洞圆管涵施工武汉理工大学 交通学院47圆管涵施工武汉理工大学 交通学院48圆管涵施工武汉理工大学 交通学院49圆管涵施工武汉理工大学 交通学院50圆管涵施工武汉理工大

6、学 交通学院51圆管涵施工武汉理工大学 交通学院52拱涵武汉理工大学 交通学院53拱涵武汉理工大学 交通学院54拱涵武汉理工大学 交通学院55拱涵武汉理工大学 交通学院56拱涵武汉理工大学 交通学院57汉长安城直城门北门道发现的排水涵洞武汉理工大学 交通学院58汉长安城直城门北门道发现的排水涵洞武汉理工大学 交通学院59汉长安城直城门北门道发现的排水涵洞武汉理工大学 交通学院60汉长安城直城门北门道发现的排水涵洞61三、按填土高度分三、按填土高度分1、明涵：填土高度、明涵：填土高度F10.5m 要计冲击荷载要计冲击荷载 适用于低路堤和挖方地段的涵洞，浅沟渠。适用于低路堤和挖方地段的涵洞，浅沟渠

7、。2、暗涵：填土高度、暗涵：填土高度F1 0.5m （管涵、拱涵）（管涵、拱涵） 适用于填方较高的路堤，深沟渠。适用于填方较高的路堤，深沟渠。 62四、按桥涵的孔数分（单孔、双孔、多孔）四、按桥涵的孔数分（单孔、双孔、多孔）单孔单孔63双孔双孔64多孔多孔65五、涵洞按水力性质分五、涵洞按水力性质分u无压力式无压力式涵洞入口水流深度小于洞口高度，并在洞身全长范围内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。水面都不触入洞顶，洞内具有自由水面。u半压力式半压力式涵洞入口水流深度大于洞口高度，但在洞身全长范围内涵洞入口水流深度大于洞口高度，但在洞身全长范围内

8、（进水口处除外）都具有自由水面。（进水口处除外）都具有自由水面。u压力式（倒虹吸管涵）压力式（倒虹吸管涵） 涵洞入口水流深度大于洞口高度，并在洞身全长范围内涵洞入口水流深度大于洞口高度，并在洞身全长范围内都充满水流且无自由水面。都充满水流且无自由水面。66六、涵洞按洞身形式分六、涵洞按洞身形式分u1. 进口不抬高式进口不抬高式全身洞身等高，基础平置全身洞身等高，基础平置u2. 进口抬高式进口抬高式为适应涵洞过水面的壅水曲线，为适应涵洞过水面的壅水曲线，将涵洞进口端一定范围的涵台将涵洞进口端一定范围的涵台抬高的洞身形式抬高的洞身形式u3. 平置式平置式洞身呈台阶形式，涵管分节，洞身呈台阶形式，涵

9、管分节，基础平置基础平置u4. 斜置式斜置式基础斜置，设置齿墙嵌入地基基础斜置，设置齿墙嵌入地基（c）平置式）平置式（a）进口不抬高）进口不抬高（b）进口抬高）进口抬高（d）斜置式）斜置式67七、按桥涵使用功能分七、按桥涵使用功能分u 排洪涵（桥）排洪涵（桥）u 灌溉涵（桥）灌溉涵（桥）u 渠涵（桥）渠涵（桥）u 交通涵（桥）：交通涵（桥）：人行地道人行地道人行天桥人行天桥立交桥立交桥68八、按桥涵平纵面布置分八、按桥涵平纵面布置分1. 按桥涵平面布置按桥涵平面布置 正交涵（桥）：正交涵（桥）： =900 斜交涵（桥）：斜交涵（桥）：=450、600、750 曲线涵（桥）曲线涵（桥） 2. 按

10、桥涵纵面布置按桥涵纵面布置 小桥在立面上布置时，当桥面纵坡大于小桥在立面上布置时，当桥面纵坡大于3时叫坡桥。时叫坡桥。69按桥涵平纵面布置分按桥涵平纵面布置分（a）正交涵（桥）正交涵（桥） （b）斜交涵（桥）斜交涵（桥） （c）曲线涵（桥）曲线涵（桥） 70九、按施工方法分九、按施工方法分 就地砌筑涵洞、预制拼装涵洞就地砌筑涵洞、预制拼装涵洞 明挖修筑涵洞、顶进涵洞（顶入法、顶拉法等）明挖修筑涵洞、顶进涵洞（顶入法、顶拉法等）71十、小桥常见类型十、小桥常见类型1.板桥板桥2.拱桥拱桥3.刚架桥刚架桥72第第2节节 小桥涵类型选择小桥涵类型选择一、选型原则：设计选用原则一、选型原则：设计选用原

11、则1、应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展需、应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展需要，按照适用、经济、安全和美观的总原则进行设要，按照适用、经济、安全和美观的总原则进行设计。计。2、符合因地制宜、就地取材和便于施工、养护原则、符合因地制宜、就地取材和便于施工、养护原则3、 公路桥涵应适当考虑农田排灌的需要。公路桥涵应适当考虑农田排灌的需要。4、综合考虑桥涵址的自然特征和环境条件，结合路、综合考虑桥涵址的自然特征和环境条件，结合路堤高度和填料状况，考虑排洪和交通的需要。堤高度和填料状况，考虑排洪和交通的需要。73二、选型考虑因素二、选型考虑因素路（等级、任务、性质）路（等级、任务、性质

12、）地（形、质、震）地（形、质、震）水（文、力）水（文、力）施工（工期、技术、水平）施工（工期、技术、水平）造价、材料、施工条件、养护维修条件、其他因素造价、材料、施工条件、养护维修条件、其他因素 74三、各类小桥涵的特点及选用条件三、各类小桥涵的特点及选用条件石拱涵（桥）石拱涵（桥）石盖板涵石盖板涵钢筋混凝土板桥（涵）钢筋混凝土板桥（涵）钢筋混凝土圆管涵钢筋混凝土圆管涵钢筋混凝土箱涵钢筋混凝土箱涵双曲拱桥双曲拱桥拼装式钢筋混凝土卵形涵洞拼装式钢筋混凝土卵形涵洞泄水隧道泄水隧道倒虹吸涵洞倒虹吸涵洞75石拱涵（桥）石拱涵（桥）石拱桥（涵）是山区公路常采用的一种类型，主要特点：石拱桥（涵）是山区公路

13、常采用的一种类型，主要特点：能充分利用天然石料，不需钢材，只需少量水泥，因而造能充分利用天然石料，不需钢材，只需少量水泥，因而造价低，工程费用少价低，工程费用少施工技术简单，专用设备少，适于群众建桥施工技术简单，专用设备少，适于群众建桥结构坚固，自重及超载潜力大，使用寿命长；结构坚固，自重及超载潜力大，使用寿命长；与板式桥（涵）相比，拱式结构需要较大的建筑高度；与板式桥（涵）相比，拱式结构需要较大的建筑高度；不能进行工厂预制现场装配；遭受破坏后难于修复；不能进行工厂预制现场装配；遭受破坏后难于修复；具有施工时占用劳力较多，工期较长及对地基要求较高等具有施工时占用劳力较多，工期较长及对地基要求较

14、高等缺点，因而在使用范围上受到限制缺点，因而在使用范围上受到限制石拱桥（涵）通常适用于盛产石料的地区，设计流量一般大石拱桥（涵）通常适用于盛产石料的地区，设计流量一般大于于10m3/s，路堤填土高度在，路堤填土高度在22.5m以上，跨径等于或大以上，跨径等于或大于于2m，地基条件较好。，地基条件较好。76石盖板涵石盖板涵石盖板涵除了具有石拱涵能就地取材、结构坚固等特点外，石盖板涵除了具有石拱涵能就地取材、结构坚固等特点外，还具有建筑高度较小，对地基条件要求不高、施工简便、易还具有建筑高度较小，对地基条件要求不高、施工简便、易于修复等特点。于修复等特点。但由于其力学性能较差，因而一般仅适用于跨径

15、小于但由于其力学性能较差，因而一般仅适用于跨径小于2m，设计流量通常在设计流量通常在10m3/s以下的小桥涵以下的小桥涵77钢筋混凝土板桥（涵）钢筋混凝土板桥（涵）这是无石料地区常采用的一种类型，主要特点是这是无石料地区常采用的一种类型，主要特点是 建筑高度较小，受填土高度限制较小建筑高度较小，受填土高度限制较小 易于工厂预制，现场装配，施工简便迅速易于工厂预制，现场装配，施工简便迅速 为简支结构，对地基条件要求不高；为简支结构，对地基条件要求不高； 遭受破坏后易于修复遭受破坏后易于修复 但由于需用水泥、钢筋等材料，一般造价较高但由于需用水泥、钢筋等材料，一般造价较高通常适用于石料短缺、填土高

16、度受限制以及公路等级较高的通常适用于石料短缺、填土高度受限制以及公路等级较高的情况。情况。78钢筋混凝土箱涵钢筋混凝土箱涵箱涵是一种闭合式的钢筋混凝土薄壁结构，多用于无石料地箱涵是一种闭合式的钢筋混凝土薄壁结构，多用于无石料地区，主要特点是区，主要特点是整体性能好、对地基适应能力强，但用钢量多、造价高，一整体性能好、对地基适应能力强，但用钢量多、造价高，一般多用现场浇筑施工，施工难度较大，通常适用于地基承载般多用现场浇筑施工，施工难度较大，通常适用于地基承载力较小的情况。力较小的情况。由于箱涵整体性好、结构坚固、跨度尺度适中，常用于高速由于箱涵整体性好、结构坚固、跨度尺度适中，常用于高速公路人

17、行通道。公路人行通道。79倒虹吸涵洞倒虹吸涵洞倒虹吸涵洞是为灌溉渠而设置的一种过水建筑物。倒虹吸涵洞是为灌溉渠而设置的一种过水建筑物。（1）铸铁倒虹吸涵洞）铸铁倒虹吸涵洞优点：管路接头少、防漏性能好、造价低、施工简便等优点：管路接头少、防漏性能好、造价低、施工简便等缺点：孔径较小、通过流量少（一般缺点：孔径较小、通过流量少（一般0.0160.26m3/s），），不能满足较大灌溉渠道的要求不能满足较大灌溉渠道的要求（2）钢筋混凝土倒虹吸涵洞）钢筋混凝土倒虹吸涵洞优点：流量大、接头少、整体性好、渗漏病害较少优点：流量大、接头少、整体性好、渗漏病害较少缺点：施工较复杂、造价较高、维修困难缺点：施工较

18、复杂、造价较高、维修困难80钢波纹管涵钢波纹管涵钢波纹管涵是采用波纹状管或由波纹状板通过连接、拼装形钢波纹管涵是采用波纹状管或由波纹状板通过连接、拼装形成的一种涵洞形式。具有以下特点：成的一种涵洞形式。具有以下特点：（1）跨径较大时，工程实际造价比同类跨径的桥涵低；）跨径较大时，工程实际造价比同类跨径的桥涵低；（2）施工工期短，主要为拼装施工）施工工期短，主要为拼装施工（3）采用标准化设计、生产，设计简单，生产周期短）采用标准化设计、生产，设计简单，生产周期短（4）生产不受环境影响，进行集中化工厂生产，有利于降）生产不受环境影响，进行集中化工厂生产，有利于降低成本，控制质量低成本，控制质量（5

19、）现场安装不需使用大型设备，安装方便）现场安装不需使用大型设备，安装方便（6）有利于改善软土、膨胀土、湿陷性黄土等特殊地基的）有利于改善软土、膨胀土、湿陷性黄土等特殊地基的不均匀沉降问题，提高了公路服务性能不均匀沉降问题，提高了公路服务性能（7）解决北方寒冷冰冻地区和沿海软土地区等对涵洞混凝）解决北方寒冷冰冻地区和沿海软土地区等对涵洞混凝土结构的破坏问题土结构的破坏问题81砖拱涵砖拱涵在平原或缺少石料的农村公路，可用砖代替石料修建拱涵在平原或缺少石料的农村公路，可用砖代替石料修建拱涵由于建筑砖的强度较低（烧结普通标准砖的抗压强度只有由于建筑砖的强度较低（烧结普通标准砖的抗压强度只有7.520M

20、Pa），一般仅用于车辆荷载小的地方公路小型涵），一般仅用于车辆荷载小的地方公路小型涵洞，适用跨径通常为洞，适用跨径通常为0.75m3.0m。由于砖的抗冻及抗酸碱能力差，水流含碱量较大或冰冻地区由于砖的抗冻及抗酸碱能力差，水流含碱量较大或冰冻地区不宜采用。不宜采用。82四、小桥涵选型的综合分析四、小桥涵选型的综合分析1.小桥与涵洞技术经济比较小桥与涵洞技术经济比较（a）水文方面）水文方面 小桥的梁底和墩台支座顶须高出设计水位一定的安全高小桥的梁底和墩台支座顶须高出设计水位一定的安全高度，涵洞只需上游具有积水的地形条件不至漫溢串流、淹没度，涵洞只需上游具有积水的地形条件不至漫溢串流、淹没农田村舍并

21、有足够的路堤高度即可。相同孔径通过无压力流农田村舍并有足够的路堤高度即可。相同孔径通过无压力流的情况，涵洞过水能力大于桥。但小桥具有桥前积水较低、的情况，涵洞过水能力大于桥。但小桥具有桥前积水较低、出口流速较小、垂直路线方向的长度较短等特点。出口流速较小、垂直路线方向的长度较短等特点。83小桥涵选型的综合分析小桥涵选型的综合分析根据设计流量的大小，小桥涵形式的一般选用顺序是：根据设计流量的大小，小桥涵形式的一般选用顺序是：圆管涵圆管涵盖板涵盖板涵拱涵拱涵小桥。小桥。设计流量在设计流量在10 m3 / s 左右时，一般宜采用圆管涵，如路堤高左右时，一般宜采用圆管涵，如路堤高度不能满足圆管涵的要求

22、，则宜采用盖板涵；度不能满足圆管涵的要求，则宜采用盖板涵；设计流量在设计流量在20 m3/ s 左右时，若路堤能满足最小填土高度的左右时，若路堤能满足最小填土高度的要求，则宜采用盖板涵；要求，则宜采用盖板涵；设计流量在设计流量在20 m3/ s 80 m3 / s，特别是当路堤较高时，更，特别是当路堤较高时，更宜采用拱涵；宜采用拱涵； 流量不小于流量不小于80 m3/ s 100 m3/ s 时，适宜采用小桥。时，适宜采用小桥。但由于涵洞与小桥相比具有很多优点，因此，有时流量虽大，但由于涵洞与小桥相比具有很多优点，因此，有时流量虽大，在泥砂、漂流物较少，不受路堤高度限制，而上游又允许积在泥砂、漂流物较少，不受路堤高度限制，而上游又允许积水等情况下，可以采用多孔涵洞来代替小桥，但孔数不宜超水等情况下，可以采用多孔涵洞来代替小桥，但孔数不宜超过过3 孔孔 4 孔孔, 以免各孔流量不均造成涵洞淤塞、失效。以免各孔流量不均造成涵洞淤塞、失效。韩国华，公路小桥涵位置的设置与形式的选择，山西建筑，2009，35（7）84四、小桥涵选型的综合分析四、小桥涵选型的综合分析（b）结构方面）结构方面 小桥顺路线方向较长，且直接承受车辆荷载，涵洞垂直小桥顺路线方向较长，且直接承受车辆荷载，涵洞垂直路线方向较长，上覆填土，活载影响较小，涵洞较小