山区公路桥涵设计

山区公路桥涵设计（精选5篇）

山区公路桥涵设计 篇1

在我国社会经济的发展中, 山区地区的经济发展相对缓慢, 这主要是因为当地的交通基础设施建设难度较大, 交通不够发达, 阻碍了当地经济的发展。为此我国非常注重山区交通道路的建设, 并给予了大量的资金、人力和技术支持。在长期的山区公路建设工程项目实施过程中, 设计人员逐渐总结出了一些关于山区公路桥涵设计的经验, 这为提高山区公路设计施工水平提供了极大的帮助。以下本文就山区公路涵洞设计的一般性原则入手分析, 来详细谈谈与其相关的设计方法和措施。

1 山区公路桥涵设计需要遵循的基本原则

1.1 保证山区公路桥涵的安全

公路作为一种重要的交通运输基础设施, 其所具备的性能中最关键的一点就是要保证公路运输的安全。因此安全性原则是一项山区公路桥涵设计中的基本原则。只有在设计中就将安全放在第一位, 才能设计出可行可靠、安全合理的公路桥涵施工方案。由于山区公路所处的地形地势较为复杂, 且路基所在的水文地质条件也相对较差, 因此在山区公路建设中往往隐藏着较多的安全隐患, 而设计人员正是要充分考虑到这些安全隐患, 并在设计中积极规避风险, 或对安全隐患进行防治设计。一般来讲, 在设计中需要根据当地实际情况进行公路设计, 设计时还要严格遵守国家与行业的相关规定, 要以保证公路桥梁的安全性和稳定性为目的进行设计。比如为山区公路桥涵设计一定的防撞栏杆, 要求防撞栏杆要能够充分起到保护作用, 要具备较高的强度与高度。再比如山区公路多为盘山公路, 弯道较多, 一定要设置好指示标志设计, 为行车提供必要的公路信息。当然, 山区公路还需要面对一些泥石流、山体滑坡等自然灾害, 为了保证其安全, 同样需要做好相应的安全防护设计。

1.2 确保山区公路桥涵设计的可行性

桥梁的位置与路线密切相关, 路线在何处跨越沟谷, 除取决于水流顺直、断面单一等河沟条件外, 还由公路的线形需要、土石方量的大小、路基稳定性等因素决定, 所以路线的设置主导了桥梁位置、规模大小、墩台的高矮。路线设计时不仅要考虑线形的合理性, 而且要考虑桥涵、隧道设置的合理性, 应全面考虑地形、地物、地质、水文、气象等多方面的综合因素。桥涵设计人员在考虑桥涵设计的基础上, 也应充分了解路线设计的合理性和可行性。

1.3 注重山区公路桥涵设计的经济性

桥梁的设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则。山区进行桥涵建设是件非常困难的事情, 因为山区本身就交通不便, 在工程材料的运输方面非常的困难, 所以, 在建设时要因地制宜, 以方便施工建设为依据, 进行桥涵的建设。桥涵的造价应考虑养护维修的费用。桥位的选择应是地质水文、条件好, 并使桥长较短的位置。山区建设桥涵本身就有很多不利的因素, 所以要充分考虑不利因素的影响, 找到地理位置佳的地方建设。桥位的选择应考虑缩短河道两岸的运距桥位的选择, 以发挥最大的经济效益。

1.4 注重提高山区公路桥涵的审美价值

当采用梁桥方案时, 合理地确定其分孔、跨径, 必须结合自然条件、经济条件和施工难度等因素综合分析。同时对梁型、墩型的设计进行巧妙的构思也可获得美观协调的效果。

山区桥梁往往因墩高而加大跨径, 如果跨径与墩高的比例不协调, 会造成整个桥梁的视觉效果明显降低, 结构也缺乏稳重感和美感。对施工单位而言, 同一座桥宜尽可能采用相同的跨径和结构。以提高桥涵的美观性。当然, 桥梁的分孔跨径、上部构造形式、墩台的构造均应适应地形、地质条件的变化, 综合考虑各种影响因素, 做到因地制宜、因势利导, 即体现出山区公路桥涵的实用性, 又能够突出其审美价值。

2 如何提高山区公路桥涵设计水平

2.1 合理布设桥涵, 选择最佳路线

在山区, 桥涵必须服从于路线的走向, 特别是山区高速公路, 因路线平、纵面指标的运用受制于地形、地质条件, 桥涵的布设必须顺应路线。路线的位置往往决定桥梁规模的大小。同样为沿河的情况, 若采用高线位, 设计高程提高, 洪水的威胁影响减少, 则可多设路基少设桥, 相反, 则必须多建桥, 甚至在沿河段全部采用高架桥。路线穿行于半山腰的公路也同样如此, 且山沟断面上游窄、下游宽, 高线位从上游跨过, 有时仅设涵洞即可;在下游跨过, 则不得不设桥。路线线形指标控制高, 也时常决定桥涵的工程量。

2.2 不断增强设计人员的业务能力

对于山区公路桥涵工程而言, 设计方案的好坏与合理性大小直接影响着整个工程的建设质量和运行安全, 而设计方案的好坏与否又直接受设计人员的影响。因此设计人员在山区公路桥涵设计中占有非常重要的地位。若设计人员本身业务素质较低, 或专业能力较差, 则所设计出的施工方案势必质量较差。为此必须要进一步的提高设计人员的业务素质和专业能力, 完善设计人员的专业知识体系, 使其掌握更加丰富的山区公路桥涵设计知识, 学习其他工程的设计经验, 对自己所负责的工程所在地进行详细勘察和了解, 充分意识到工程所处的复杂环境, 合理并优化设计, 必要时还要对设计的可行性与合理性进行模型对比试验, 以确保设计方案的科学合理, 杜绝因设计问题而引起的工程质量问题, 保证山区公路桥涵工程质量。

2.3 不断优化设计方案

在山区公路桥涵的设计过程中, 设计人员必须要严格遵守相关设计规定和要求, 尤其是要遵守本文上述所论述的几个一般性设计原则, 保证公路桥涵设计的安全性、适用性、经济实用性和美观性。当然, 还需要设计人员充分认识到山区公路桥涵设计所面临的难度较大这一事实, 正确理解设计的一般性原则, 不断学习, 提高自己的设计能力。另外, 在对山区公路桥涵设计进行审核时, 也要以一般性设计原则为依据进行审核, 若设计方案不符合一般性原则, 就必须要修改, 直到符合要求为止。

3 结论

综上所述, 山区桥涵设计存在的问题与平原微丘桥涵不大一样, 有其自身的特点和规律。桥涵的设置与路线设计紧密相连, 并服从于路线的走向, 其设置位置、结构形式、建设规模等主要取决于路线的设计。在山区公路桥涵的设计中, 必须要将安全、经济、适用与美观放在设计理念的首要地位, 并以此为设计基本原则, 不断优化设计方案。

参考文献

[1]赵芳.山区公路桥涵设计的一般性原则[J].交通世界 (运输.车辆) , 2012 (9) .

[2]黄彩夫.山区公路桥涵设计应注意的问题[J].科技促进发展 (应用版) , 2010 (8) .

[3]贾洪璐.山区公路桥涵设计的一般性原则探讨[J].科技资讯, 2013 (22) .

山区公路桥涵设计 篇2

1 山区公路桥涵设计的一般性原则

1.1 山区公路桥涵设计的实用性和适用性

首先, 在进行山区公路桥涵设计时应当考虑到其未来的发展和使用, 像其未来几年内的交通流量和宽度能够满足其使用等, 而不能为了满足当前的使用而节省其材料, 将其宽度设计的过窄, 导致其在使用几年后就由于不能满足当地的经济发展而废弃。然后是在进行桥涵结构设计时, 需要保证其荷载在使用多年后不会出现裂缝和变形。对于桥涵来说, 其是山区公路的主要组成部分, 因此, 在进行山区公路设计时需要对其荷载进行严格的计算。通过巧妙的设计, 使其荷载能够承受足够的重量, 且不会随着时间的改变而产生形变或者裂缝等情况。然后是桥跨的结构, 在设计需要保证其具有良好的泄洪能力, 防止在出现较大的洪水时造成桥涵被冲毁, 影响山区公路的使用。另外, 在一些特殊的桥涵中, 其在桥涵下面还会通过行人, 因此, 在下雨天时, 桥涵内存有太多的水是无法通过的, 所以, 在进行桥涵的设计时, 需要注意其排水的设计。然后, 对于不同的桥涵, 其车辆流量是非常不同的, 这就要求在进行桥涵通行量设计时需要对当地的实际情况进行详细的调查。最后, 还需要对其管线的铺设进行考虑, 在进行桥涵设计时, 不仅需要对上述内容进行考虑, 另外还需要考虑今后各种通讯线路等的铺设。

1.2 山区公路桥涵设计的安全性

首先, 在对桥涵进行设计时, 需要考虑其结构的强度和稳定性等, 只有这些方面的质量得到了保证, 才能确定桥的结构具有足够的强度。假如这些内容无法得到保证, 在桥涵设计建造完成后, 就会出现相应的安全问题, 对于桥涵的强度来说, 其最主要的影响就是设计人员的桥涵设计, 另一方面需要考虑的则是施工人员在施工过程中是否保证了材料的质量和施工的治疗。另外, 桥涵的使用是一项长期的工作, 因此, 在设计时, 还需要考虑到其使用的年限, 也就是桥涵设计需要能够满足其要求的时间考验。

然后是对于桥涵周围的护栏等安全防护设施, 需要保证其具有足够的高度, 然后, 将人行车道和车辆行驶车道进行合理的划分。对于山区桥涵来说, 其一般都处于较为险恶的环境中, 因此, 其防护工作尤其重要, 对车辆的安全行驶具有非常重要的作用, 因此, 其防护栏杆的质量要求更高。

然后是对于一些交通较为繁忙的桥涵, 在设计时为了保证车辆之间能够安全行驶, 需要在其内设置一些交通标志和照明设施, 且引桥的坡度不应过大。交通标志能够提醒司机桥涵的承受重量, 防止一些载重较大的车辆通过时压垮桥涵, 造成事故, 而照明设施则可以提醒司机桥涵中的一些特殊路段, 防止其由于不注意而发生交通事故。

1.3 山区公路桥涵设计应遵循经济实用性原则

在进行山区桥梁的设计时, 应该尽量选择当地的材料进行建设, 这样能都大大减少建设成本。因为在山区进行桥梁的建设本身就不是一项简单的工程, 其建设材料的运输是其最大的困难, 因此, 在选择建设材料, 因地制宜能够减少建设的成本, 另外, 当地的材料在建设时能够更好的同当地环境进行融合, 从而减少了建筑材料之间的磨合, 增加了其使用寿命。

然后, 桥涵的造价还需要考虑其后期的使用维护费用。对于公路来说, 除了建设时需要花费大量的人力、物力和财力之外, 在建设完成后的维护也是一项巨大的费用。另外, 对于山区公路来说, 由于其所处的环境较为恶劣, 出现各种自然灾害的情况更多, 因此, 其维护费用远高于普通的公路。在进行桥涵的设计时应对其进行充分的考虑, 从而以最小的成本完成建设。最后, 在选择桥涵的位置时尽量选择地质水文条件好的地方, 且桥涵的长度尽量减少。

2 山区公路桥涵设计的建议

2.1 谨遵桥涵设计的原则

山区桥涵设计不同于一般的桥梁设计, 其设计的地形较为复杂, 且规模不能确定。因此, 在进行山区桥涵设计时需要对当地的环境进行充分的调查, 然后, 其位置的选择尽量避开河流等对桥涵危害较大的自然区域。另外, 在设计时尽量以高架桥为主, 这样能够更好的应对山区的洪水危害。总而言之, 在进行山区公路设计时需要对各方面的影响因素进行全面的考虑。

2.2 培养具有高素质的设计人员

对于山区公路设计来说, 高素质的设计人员能够大大减少其建设成本, 增加其使用寿命。因此, 对于设计人员, 需要不断提高自身的设计水平, 且在进行设计时需要对其进行实地考察, 只有对桥涵的设计地点具有详细的了解, 在设计时才能做到心中有数, 使其具有更高的使用价值。另外, 设计人员还需要对山区桥涵设计具有可行性的分析, 尽量避免出现安全事故, 减少桥涵的维护费用, 增加其实用性。

2.3 借鉴其他设计的经验

对于山区公路建设来说, 由于其建设难度较大, 影响因素较多, 导致其在设计时经常出现问题, 而现有的公路设计中往往存在着各种各样的问题。在进行桥涵设计时, 设计人员为了能够更好的保证设计的安全性和稳定性, 在进行桥涵设计时可以借鉴一些曾经的优秀设计经验, 并将其中的经典内容应用在自己的设计中, 从而提高自身的设计水平。另外, 设计单位还需要对设计人员进行定期的培训, 并组织设计人员参观一些经典的桥涵设计, 从而提高自身的设计水平, 更好的为山区公路建设服务。

3 总结

综合上述所说, 在进行山区公路桥涵设计时, 由于其所处位置的特殊性, 导致其设计存在着较多的限制, 为了能够更好的保证设计的质量, 在设计时需要严格遵守其设计原则, 保证山区公路施工的顺利进行。

摘要：近些年以来, 随着我国经济的快速发展, 交通运输行业迎来了一个高速发展的时代。在进行山区公路修建时, 经常出现的一个项目就是建造桥涵, 这种设计是为了适应山区地形的复杂, 保证公路的正常修建而开展的。本文针对山区公路桥涵结构设计的一般性原则进行了简单的探讨, 并提出了一些自己的意见。

关键词：山区公路,桥涵设计,一般性原则

参考文献

[1]贾洪璐.山区公路桥涵设计的一般性原则探讨[J].科技资讯, 2013, 22:62.

[2]张欢欢, 苏晓锋.山区公路桥涵设计的一般性原则探讨[J].黑龙江科技信息, 2014, 15:216.

大连至庄河高速公路桥涵设计简介 篇3

该段路线桥梁共计52座,其中大桥7座,1350.3延米;中桥28座,1507.2延米;小桥17座,556.0延米。涵洞共计166道(含管线交叉),6499.7延米。

路线交叉共计151座。其中互通式立体交叉6座,匝道桥6座(暂未设计);上跨主线的分离式立体交叉(跨线桥)27座,1889.4延米;下穿主线的分离式立体交叉16座,760.2延米;通道桥102座,2024.6延米。

1 设计标准

1.1 设计荷载

主线桥涵﹑互通立交匝道桥涵及连接线上的桥涵均采用汽车—超20级﹑挂车—120标准;上跨主线的跨线桥根据被交叉路的等级及使用性质等,分别采用了汽车—20级﹑挂车—100及汽车—15级、挂车—80。

1.2 桥面净空

主线上大中桥为2×净—11.0m、小桥为2×净—10.75m,采用上下行双幅布局。上跨主线的跨线桥按照公路等级计有净—11.0m、净—9.0m、净—7.0m、净—4.5m等四种桥面净空。所有桥涵均满足公路建筑限界的规定要求。

1.3 桥下净空

桥梁、涵洞部分:桥下净空根据计算水位或最高流冰水位加安全高度确定,设计洪水频率为1/100,全线桥涵均无通航要求。

路线交叉部分:上跨主线的跨线桥桥下净高不小于6.1m。下穿主线的分离式立交,被交叉路为一、二级公路的,净高不小于5.0m;三、四级公路的,净高不小于4.5m。人行通道的净高不小于2.2m,净宽不小于4.0m;畜力车及拖拉机通道的净高不小于2.7m,净宽不小于4.0m;汽车通道的净高不小于3.2m,净宽不小于5.0m;所有桥涵均满足公路建筑限界的规定要求。

1.4 抗震设防

地震基本烈度为7°。

2 设计原则

大连至庄河高速公路的桥涵均根据其路线的使用任务﹑功能和将来发展的需要,按照安全﹑适用﹑经济和美观的原则进行设计的。全线无特大桥和复杂大桥,各类桥涵的线形及其与公路的衔接符合路线布设的规定和要求。对于一些较重要桥梁和路线交叉桥梁进行了桥﹑路综合考虑和比较,如一些受地形﹑地貌及地质等因素影响较大路段上的分离式立体交叉(含跨线桥)和通道,是上跨主线好还是下穿主线好基本上都进行了综合比较和技术论证。同时桥涵建设与农田水利及人民生活关系密切,我们在设计中也考虑了多方面因素,并适当加以综合利用。

3 桥涵结构形式

根据因地制宜﹑就地取材﹑便于施工和养护的原则,我们在大连至庄河高速公路桥涵的设计中,尽可能合理选用适宜的桥型。主线上的桥涵均采用简支板(梁)桥;跨线桥参考已建成高速公路的使用经验,按不同的地形﹑地貌及地质等因素,分别采用了钢筋混凝土连续梁桥﹑斜腿刚构桥和拱桥三种结构形式。

3.1 桥梁上部结构

桥涵上部结构除跨线桥外,均采用标准跨径,以便于设计﹑施工的简单化﹑标准化和系列化。桥梁标准跨径5～6m的采用钢筋混凝土矩形板,混凝土标号为25号;标准跨径8～13m的采用钢筋混凝土空心板,混凝土标号为25号;标准跨径16m的采用钢筋混凝土带翼缘空心板,混凝土标号为30号;标准跨径20m的采用先张法预应力混凝土空心板,混凝土标号为40号;标准跨径30m的采用后张法预应力混凝土I形组合梁,混凝土标号为50号。钢筋混凝土板中主筋采用II级钢筋,预应力混凝土板﹑梁中预应力钢筋采用钢绞线,板﹑梁均采用预制安装。

钢筋混凝土连续梁跨线桥部分主要采用了三跨连续梁结构形式,即在主线中央分隔带上不设中墩,主孔一孔跨越主线,跨径分别为20+30+20m和25+32+25m。上部结构采用双箱双室钢筋混凝土变截面箱形梁,梁底为二次抛物线线形。在被交叉路与主线交叉角度较大的地段,采用了四跨连续梁结构,跨径分别为15+17+17+15m和17+20+20+17m。上部结构采用单箱双室钢筋混凝土等截面箱形梁。

跨线桥部分的拱桥由于受其自身因素的限制,设计时采用了斜桥正修的办法。在大连至庄河高速公路跨线桥的设计中,采用了单孔上承式空腹肋拱桥,属钢筋混凝土无铰拱,拱轴线形为等截面悬链线,拱轴系数m=3.5,采用单肋T形立柱或双肋双Y形立柱支撑桥面,桥面系为连续结构,净跨径为50m。另外,在两处挖深在4m左右的地段,考虑当地地形及美观等因素,设计修建了单孔中承式双肋拱桥,也为钢筋混凝土无铰拱,拱轴线形为等截面悬链线,拱轴系数m=1.988,双肋经吊杆悬挂桥面,桥面系为连续板,净跨径为60m。

斜腿刚架跨线桥均为单跨,主梁采用钢筋混凝土实体结构,斜向立柱为钢筋混凝土实体矩形结构,桥长为60m左右。

3.2 桥梁下部结构及基础

主线大中桥下部结构大部分采用钢筋混凝土柱式墩身和肋板式埋置桥台,分幅布置,并根据不同的地质条件分别采用扩大基础或桩基础。桩基础时桥墩采用单排三桩柱式,采用双排桩肋板式桥台,双幅桥台中央分隔带处设挡土板。个别中桥(为分离立交)采用了U形桥台。

主线上小桥(含通道桥),当地质条件较好或通过较经济﹑简单的换土法能达到地基承载力要求时,对于单孔标准跨径不大于13m和墩台身高度不大于6m时,采用了轻型墩台。标准跨径大于13m或墩台身高度大于6m的小桥,采用了U形桥台。针对该地区适于砌筑的石料较丰富的特点,墩台身均采用浆砌片石砌筑并用块石镶面。为使基础有较好的整体性,均采用混凝土基础。当地质条件较差时,小桥下部结构主要采用钢筋混凝土薄壁墩台,桩基础,一些路段上也采用了跨径5m、6m的钢筋混凝土箱涵。

对于路线交叉部分的桥梁,尤其对跨线桥部分而言,由于其是修建在主线之上的永久构造物,其在美观及与路线的相互协调等方面上显得尤为重要。我们在选择桥型结构及墩台形式时,力求做到结构轻盈﹑线条简洁﹑造型美观和经济合理。钢筋混凝土连续梁跨线桥,下部结构桥墩采用了钢筋混凝土薄壁墩﹑独柱墩等形式,肋板式埋置桥台。连续梁结构在墩台支撑点处均设置了隐藏式的刚性横隔梁,桥墩顶部不设置盖梁,采用斜桥斜修方法,建成后现场观察,侧面线条简洁清晰,较美观。对基础要求较高的上承式空腹肋拱跨线桥也较美观,但斜交角度较大时,其美观性也较差。中承式双肋拱桥与周围景观协调较好。斜腿刚架桥外形尺寸小,桥下净空大,桥下视野开阔,线条明快,构造轻盈美观,但对基础要求较高。

3.3 涵洞

小桥涵因其数量多,工程量占公路工程比重较大,其设计是否合理得当,对工程造价和使用效果有很大影响。全线涵洞结构型式主要有钢筋混凝土盖板涵﹑钢筋混凝土圆管涵﹑钢筋混凝土拱涵及钢筋混凝土箱涵。一般设计流量为10m3/s左右时,采用钢筋混凝土圆管涵。设计流量在20m3/s以上时,采用钢筋混凝土盖板涵。在几处路堤较高的地段和地质情况较差的地段分别采用了钢筋混凝土拱涵和箱涵。同时考虑其适用﹑美观等因素,全线涵洞均采用暗涵。对一些靠近村镇及水利设施的小桥涵均考虑了其综合利用,如农田排灌﹑管线交叉和人行通道等。

4 桥梁附属构造与支座

由于全线主线桥涵采用了简支结构,为减少接缝数量及改善其行车舒适性等行车条件,在多跨简支梁﹑板桥中均采用了桥面连续的结构形式,每联连续长度视具体情况确定。大桥活动支座部分采用聚四氟乙烯板式橡胶支座,固定支座采用板式橡胶支座,中桥及设置支座的小桥均采用板式橡胶支座,标准跨径小于等于10m以下的小桥采用了油毛毡支座。跨线桥中的连续梁部分根据其自身的构造特点,桥墩上分别采用了板式橡胶支座或单向盆式橡胶支座,桥台上均采用板式橡胶支座。大中桥伸缩缝均采用V形橡胶材料与异型钢组成的单联伸缩装置,小桥采用简易伸缩缝。

关于桥跨结构与路堤的衔接问题,我们在设计中采用了目前较通行的做法,即在桥头设置整体式钢筋混凝土桥头搭板,并在设计中对桥台处及桥头一定范围内引线的回填材料和施工方法等做了明确要求。桥头搭板长度﹑厚度和配筋根据桥梁长度﹑桥梁基础性质﹑桥台类型及路堤填高等因素计算而定,位置设置在路面基层之上,作成由桥台向后的斜坡,以利排水。

按中国地震烈度区划图规定,路线所处区域地震基本烈度为7°,对于大桥和跨线桥等一些重要构造物采取按8°设防,桥梁抗震措施与抗震构造物均按公路工程抗震设计规范执行。

为保证行车安全及美观,主线上大桥内外侧桥梁护栏采用钢筋混凝土防撞墙;中桥内侧桥梁护栏采用波形梁护栏,外侧为钢筋混凝土防撞墙;小桥内外侧均采用波形梁护栏。跨线桥左右两侧设置钢筋混凝土防撞墙,不设人行道,跨高速公路桥孔部分及主线跨越等级公路时设置防落物网。

5 弯桥的平面布置

由于高速公路线形基本以曲线为主,全线桥梁大部分位于圆曲线或缓和曲线上,因此简支斜弯桥的平面布置也较为重要。全线平曲线半径均大于2500m,小桥涵按直桥处理,平面布置不予考虑。主线大中桥均采用弯桥直修的方法。大桥的具体布置方法采用桥孔平行式布置,即以桥跨中心墩处路中心线切线或桥跨中心相邻两墩路中心线连线与河道的交角作为桥梁与河道的基准交角,墩台盖梁均互相平行,其长度交角各不同,每孔板(梁)长度斜度一致,板(梁)安放时以各墩台盖梁中心处的路中心线连线为基线,各孔板(梁)均平行其布置,桥梁护栏做成同主线线形一致的曲线形式。该方法优点是上部结构施工大大简化,缺点是横桥向及顺桥向板(梁)均错牙布置,影响伸缩缝等的正常施工,同时平曲线半径较小时该方法不适用。中桥的布置方法与其类似。

6 结束语

大连至庄河高速公路桥涵设计总体上讲较为成功,但在设计施工中也发现一些主观和客观问题。如标准跨径10m～16m的普通钢筋混凝土板采用先张法预应力结构较好,但受客观因素限制没有采用;一些桥涵地质钻探资料与实际有偏差,给设计施工带来不便;通道的设置数量﹑位置等也往往成为矛盾的焦点;高填方路堤(9m以上)处的小桥设计和通道上跨主线还是下穿主线好也是设计难点。这些都有待于我们在今后的工作实践中加以解决和提高。

摘要：简要介绍了大连至庄河高速公路的桥涵设计标准?结构型式和设计方法等。

浅析公路桥涵设计与安全性关系 篇4

1 桥涵在地基承载力方面的设计与安全性的关系

地基的承载力需根据实地的地质勘察, 对公路桥涵地基的岩土、工程特性指标和地基的承载力、桥涵基底的埋置深度以及拱顶的填土高度等进行计算, 按照设计规范, 提出施工的措施、要求、试验与鉴定, 保证耐久性与安全性。如需局部处理的可直接加深基础, 或换填砂夹卵石、或采用旋喷, CFG等, 膨胀土上加垫层, 基础悬空部分用浆砌片石回填等等。

2 涵洞进出水口的设计与安全性的关系

在进出水口的设计中, 要尽可能的结合地形进行丈量和设计, 对涵洞的进出水口亦不能简单的采用八字墙张角度的方法, 在截水墙的施工中, 为了显示出更好的效果, 应设计一些砌片石护基, 设置在非岩石地基上的涵洞应根据情况对洞内外的铺砌长度和扩散角进行计算, 灌溉或有侧沟等情况下, 路基填方较低时设倒虹吸管, 在地面以上的需加矩形槽, 在流速大、纵坡陡的地段设置急流槽、跌水井等, 在端墙外端底部与沟床铺砌的端部设置隔水墙措施, 在冰冻地区对端墙与端管节进行整体刚性基础等。

3 涵洞孔径方面的设计与安全性的关系

涵洞孔径根据河床的地质、水流量、河床与进出水口的加固形式等所允许的平均流速进行确定的涵洞洞身过水净空的大小, 保证涵内流速对河床与结构物不够成冲刷破坏并足以宣泄所设计的洪水流量。根据最新交通部的公路工程技术标准对净空的要求确定通道式涵洞的孔径, 对于高等级公路涵洞较长, 光线较差, 行人与小型车辆通行不便, 极易产生安全隐患, 同时不利于养护和清淤, 对此应在规范要求下, 对通道式涵洞适当加大净高或做天窗设计。

4 涵洞定位方面的设计与安全性的关系

涵洞的设计为利于泄洪与减少涡流, 应尽量在不改变其排水、灌溉系统与原有交通的原则下, 对大孔径涵洞最好采用钢筋混凝土框架涵, 如在沟形弯曲复杂的地段设涵, 为改善水流, 可考虑取直设涵并适当改沟, 如果路线通过的地段, 两河沟流量不大, 距离较近, 能通过排水边沟相连, 其水流量不危及路基稳定, 不产生边沟淤塞并且在边沟的宣泄能力之内, 可以改沟合并, 减少涵洞的数量, 使整个工程的造价大大降低。路基排水结合地形和路线, 在通过排水涵洞将水流引至路基外的过程中, 在路线纵坡由陡变缓处或在在凹形竖曲线最低洼处附近排除路基内侧边沟水, 结合地形, 根据该地段的水流分布与边沟泄洪能力, 对较长的挖方地段或低洼地段, 为避免排水不畅和长期积水, 应多设涵洞在路基两侧天然横坡处来确保路基稳定和路面车辆的正常行驶。涵位的选取应尽量从地下水位较高、地表冲积物较厚的沟壑地段或地基承载力低、填土高的软土地层移至边坡稳定、土壤密实, 地基承载力较高的岸坡处, 涵洞的基础与地基在无法避开软土等不良地质地段时必须进行特殊的加固处理, 如碎石桩、旋喷桩、换填砂夹卵石等措施。立交桥涵一般采用逢路设置, 特殊情况下, 如桥涵的设置密度过大或道路很密时可以考虑合并或改移。

5 其他设计与安全性的关系

5.1 设置胀缝

桥涵与水泥砼路面的相接处应采用厚边型或边缘钢筋型设置胀缝。构造物在路基内或嵌入基层内侧且涵上有填土时采用钢筋砼板或钢筋网加强桥涵顶部与两侧适当范围内的混凝土板。

5.2 低位长涵

结合进口高程, 对可高可低的涵洞位置采用高位短涵或低位高涵以水流顺畅为准, 但对于水泥砼路面, 为了路面的连续铺设, 少设或不设胀缝, 最好采用低位长涵设计。

5.3 设置小桥涵

为方便两旁群众出行, 防止行人在高填土路基地段发生危险的系数, 为相互通行, 可设置相应的小桥涵作为通道。

5.4 设栏杆或缘石

为了改善线形, 利于行车安全, 小桥涵应根据公路工程技术标准进行设计, 桥涵长度与路基同宽, 并在路基宽度范围内在桥上设置栏杆或缘石。

结束语

公路桥涵的设计需要根据实地情况, 尽可能多的掌握排水、多线、行车以及地形、地质等信息, 从全局出发, 对涵洞进行合理设计, 对桥涵的类型、出入口、涵长、地基承载力等方面的情况进行详细分析, 反复对比, 全面综合的考虑各个因素, 确保公路桥涵设计路线的经济、安全、适用性。

参考文献

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[5]华鹏年, 雷伟, 刘新生.小流域公路桥涵设计流量计算方法研究[J].公路, 2012, 04:4-7.

山区公路桥涵设计 篇5

西非某国家主干道公路是连接首都地区和北方第二大城市之间的主要交通要道,全长218 km。沿线地势较为平坦,局部地区有起伏但高差不大,工程区域地质较为单一,不良地质路段较少。沿线年平均气温28℃,年均降水量700 mm~900 mm,每年6月~10月为雨季。雨季多阵发性狂风暴雨,全年雨量基本集中于这个季节。沿线水流情况多为季节性的,沟槽明显,部分沟槽冲刷较大造成局部深切。雨季来临时水流特性为短时洪峰径流,汇流时间短,洪峰流量快涨快落。部分路段地区洪峰流量无法及时通过的会直接冲过路面进行泄洪,对来往车辆安全造成隐患。

1 工程勘察

因为历史遗留和现实存在等各方面的原因,目前在西非地区的许多国家仍然施行法国现行的标准规范。按照业主规定的合同要求,对全线的现有桥梁涵洞进行现场实地勘察,结合法国道路排水设计指南,合理采用参数取值对现有排水结构的排水能力进行计算复核,为该项目的公路升级改造提供可靠依据,设计洪水频率采用100年一遇。全线桥梁涵洞分布情况:由于沿线地势较为平坦,所以桥梁结构较少,只有2座总长不到30 m的简支梁小桥;沿线涵洞数量较多(212道),结构形式多样且尺寸不一,建成使用年限也各不相同。结构形式主要有钢波纹管涵、钢筋混凝土圆管涵、盖板涵及箱涵等,涵洞孔径从单孔到三孔组合不等。圆管涵的直径均为0.8 m,盖板涵跨径为1.0 m~2.0 m,箱涵的跨径为2.5 m~3.0 m不等。本文主要介绍使用法国道路排水设计指南对现有排水结构物的排水能力进行计算复核,同时根据结构物的使用状况进行综合评定,对结构物采用保留使用、改造利用或者拆除重建等方式以提供参考。

2 法国道路设计指南排水量计算

法国道路排水设计指南中关于设计流量的计算方法主要有3种,分别为系数公式法、直接基底法和转换法,各个公式有各自的特点和使用范围。

2.1 系数公式法

设计流量基本计算公式为:

其中,QT为重现期为T时的设计流量,m3/s;CT为重现期为T时的地表漫流系数;IT为重现期为T时汇水区内的平均降雨强度,mm/h;A为汇水面积,km2。

漫流系数CT与地貌情况、地表坡度及植被情况有关。平均降雨强度IT采用Montana公式计算:IT=aT×tT-bT。

其中,tT为重现期为T时的降雨历时,min;aT,bT均为设计周期为T的Montana系数,从当地的气象部门收集资料。

2.2 直接基底法(Crupedix公式)

该公式来自法国农业部的规定,有效范围为10 km2~100 km2,该公式为10年重现期的设计流量,100年重现期的设计流量可以用10年重现期设计流量估算:

其中,b'为参数,取1.4~4.0之间;R为地表形成汇水能力系数;P10为重现期为10年的日降雨量,mm;A为汇水面积,km2。

系数R的取值一般根据当地经验确定,在缺少观测资料的地区,可以按照土壤的渗透性取值:土壤的渗透性良好时,R=0.2;土壤的渗透性较差时,R=1.5~1.8;土壤的渗透性为中等时,R=1.0。

b'值根据汇水面积按下面的原则确定:当汇水面积小于20 km2时,b'可以采用系数公式方法计算得到的Q100与Q10之比确定,即:当汇水面积大于20 km2时,一般根据经验确定,但最小值不小于2.0。

2.3 转换法

转换法设计流量计算公式为:QT=α×QRT+βQCT。

其中,QRT,QCT分别为系数公式和直接基底公式计算求得的重现期为T时的设计流量;α,β均为平衡系数,α+β=1。当汇水面积A介于1 km2~10 km2时,α=(10-A)/9;当汇水面积A介于10 km2~50 km2时,α=(50-A)/40。可以看出,当汇水面积较小时,系数公式法计算结果占的权重大,直接基底法占的权重小;随着汇水面积的增大,直接基底法占的结果权重大,直至50 km2时,完全才用直接基底法的计算结果。具体情况见表1。

3 涵洞水文水力设计

因为本项目的工作性质为既有线路的升级改造工程,所以针对现有涵洞孔径进行水力验证,并结合涵洞目前的具体使用状况及走访当地居民的调查情况等,综合考虑分析后提出对该涵洞的使用意见。在这里的计算分析一般考虑涵洞水流为正常情况下的无压力式均匀流动,水力验证主要是按照无压力式涵洞进行计算,内容主要包括涵前壅水高、洞内流速及涵洞内水流高度等,涵洞结构一般为小型排水构造物,利用Bernoulli定律,涵前壅水高Ham在法国道路排水设计指南上面提供的简化公式为:

其中,Hb为涵洞进口处的水流高度,m;Vb为进口处的水流流速,m/s;Ke为进口导流系数,与涵洞的洞口形式、构造物相对洪水宽度范围的比例及构造物在洪水范围内的偏位情况等有关。

涵洞内水流为无压力式均匀流动时,正常情况下涵洞内水流高度Hn和流速Vn采用Manning-Strickler公式进行计算:

其中,K为涵洞内的粗糙系数;Rh为涵洞内过水断面的水力半径,m;P为涵洞设计纵坡;Sm为流水断面面积,m2。

4 验证计算示例

由于篇幅所限,仅以既有涵洞水文水力验证计算示例,本项目K128+515处有一处排水结构物为3-2.5 m×3.5 m钢筋混凝土箱涵,涵洞洞口形式为八字墙,涵洞横坡为0.01。汇水区范围主要为少量耕地及草地,砂性土渗透能力中等,汇水面积为35 km2,地表平均纵坡为0.02,根据验证情况提供使用参考。

项目处于内陆区,汇水面积在20 km2~50 km2之间,按照直接基底法计算流量,根据当地降雨量参数及相关计算经验参考,结合汇水区土壤渗透特性取R=1.0,由Crupedix公式可以求得:Q10=24.8 m3/s,因汇水面积大于20 km2,取b'=3.5,则有Q100=86.8 m3/s。设计流量确定后再进行水力验证,对于混凝土结构,洞内粗糙系数取K=60,洞口为八字墙形式Ke=0.5,由上面的计算公式可以得到洞内流水高度Hn=2.8 m,洞内流速Vn=4.1 m/s。箱涵临界流状态下的流速和水深分别按:Vk=(QTg/ξBk)1/3,Hk=QT/VkBk进行计算,得出临界流速Vk=4.84 m/s和临界水深Hk=2.39 m。涵洞内部的实际水深Hn>Hk,则该涵洞为缓流状态,涵前壅水高度经计算可知Ham=4.08 m,按照要求涵前壅水高度应小于1.2倍的构造物高度。即Ham<1.2H=4.2 m,另外根据涵洞孔径的不同尺寸,应满足不同的净空高度,验证此涵洞的净空高度h0≥0.7 m满足要求。经现场踏勘走访也验证了此涵洞在使用过程中能满足泄洪要求,最终结论为可以继续使用,同时整修铺砌进出口加强防护。

5 结语

本项目为针对既有线路的升级改造工程,工程资金投入和建设工期均较为有限。因此采用合理的水力水文计算资料对原有桥涵排水结构物进行验证复核,为项目的整体建设方案提供必要的技术支持有很重要的实际意义,也可以为以后类似的项目建设提供合理的参考意见。

参考文献

[1]公路和高速公路技术研究所.公路排水系统设施技术指导(SETRA2006)[Z].

[2]公路和高速公路技术研究所.道路排水技术指南(SETRA2006)[Z].

[3]JTG/T D65-04-2007,公路涵洞设计细则[S].

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