公路小桥涵设计指导.ppt

公路小桥涵设计指导,授课人：王智超 土木工程与力学学院,桥梁涵洞按跨径分类表,主要参考资料：,刘培文等.公路小桥涵设计示例.人民交通出版社，2005. 邵旭东等.桥梁工程.人民交通出版社，2007. 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004) 公路涵洞设计细则(JTG/T D65-04-2007),公路小桥涵设计主要内容,中小桥的构造及设计 板、梁桥的分孔及细部尺寸 板、梁桥的结构计算（采用标准化跨径） 板、梁桥的配筋及绘图 涵洞的构造及设计 涵洞类型的选择 涵洞孔径确定 涵长及涵底标高的计算 涵洞的配筋及绘图,第一节 中小桥的构造及设计,一、板、梁桥的适用跨径,0.75m,1.0m,1.25m.1.5m,2.0m,2.5m,3.0m,4.0m,5.0m,6.0m,8.0m,10m,13m,16m,20m,25m,30m,35m,40m,45m,50m。,21种标准化跨径：8种涵跨径、13种桥跨径,装配式板桥梁高与跨径比值,整体式简支T形梁桥：,整体式梁桥横截面,主梁高度通常为跨径的1/81/16，两根主梁之间可设置次纵梁。 主梁的肋宽(16cm）约为梁高的1/61/7，当肋宽有变化时，其过渡段长度12倍肋宽。 桥面板的跨中板厚 10cm，跨径在23m，桥面板与梁肋衔接处一般都设置承托结构，承托长高比3。,装配式简支梁桥主梁尺寸,二、 斜交板桥的构造, 斜板桥的受力特点,荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势。在较宽的斜板中部，其最大主弯矩方向(即在垂直于该方向的截面上没有扭矩)几乎接近与支承边正交。,斜板的最大主弯矩方向,用比拟连续梁的工作来描述各角点受力情况。在钝角B, C处产生较大的负弯矩，其方向垂直于钝角的二等分线; 在B, C点的反力也较大，锐角A,D点的反力较小，当斜交角与斜的宽跨比都较大时，锐角便有向上翘起的趋势。,比拟连续梁, 斜板桥的构造,斜板桥的钢筋可按下列规定布置:,斜板桥钢筋布置,三、各种标高及纵坡的确定,非通航河流 梁底应高出设计洪水位（包括壅水和浪高）0.5m，高出最高流冰水位0.75m； 支座底面应高出设计洪水位0.25m，高出最高流冰水位不小于0.5m（支座处有围护隔水者不受此限） 对于拱桥，拱脚允许被设计洪水位淹没，拱顶底面至设计洪水位的净高1.0m。 通航河流，通航净空应满足要求(参见内河通航标准（GB50139-2004）或通航海轮桥梁通航标准（JTJ311-97)。 纵向坡度是为了桥面排水，一般控制在1%3的双面坡； 对于大、中桥桥上的纵坡4%； 桥头引道的纵坡5%； 位于市镇混合交通繁忙处时，桥上纵坡和桥头引道纵坡均3% 。,四、支座的设计,支座通常用钢，橡胶等材料来制造，主要类型有：,简易支座,弧形钢板支座,橡胶支座,板式橡胶支座 盆式橡胶支座,应根据桥梁结构的跨径、支点反力的大小、梁体的变形程度等因素来选取支座类型。,五、板、梁桥的配筋及绘图,可套用桥梁大师中的标准图,第二节 涵洞的构造,一、涵洞的分类,1.按建筑材料分,2.按构造形式分,管涵（常用圆管）、盖板涵、拱涵、箱涵,3.按水力性质分,无压力式、半压力式、压力式(倒虹吸涵),石涵、混凝土涵、钢筋混凝土涵、其它材料组成的涵洞（砖、陶瓷、铸铁、钢波纹管、石灰三合土等，少用）。,4.按洞顶填土高度和孔数分,暗涵 洞顶填土 H0.5m； 明涵 洞顶填土 H0.5m； 低填方和挖方路段时采用。 填土高度不能满足0.5m时，必须按明涵设计。,各类涵洞适用跨径（m）,二、洞身构造及适用条件,1)钢筋混凝土管涵：主要由管身、基础、接缝及防水层构成。适用于缺少石料地区有足够填土高度的小跨径暗涵。一般采用单孔；多孔时不宜超过3孔，纵坡3。,管涵管壁厚度参考表,每隔4-6m应设置一道沉降缝,2)盖板涵:主要由盖板、涵台、洞身铺底、伸缩缝、 防水层等构成。钢筋混凝土盖板涵适用于无石料地区且过水面积较大的明涵或暗涵。石盖板涵适用于石料丰富、且过水流量较小的小型涵洞。,石盖板： 跨径L0：0.75、1、1.25m 盖板厚d：15-40cm 钢筋混凝土盖板： 跨径L0：1.5、2、2.5、3、4、5m 盖板厚d：15-22cm,每隔4-6m应设置一道沉降缝,3)拱涵:拱涵主要由拱圈、护拱、涵台、基础、铺底、沉降缝及排水设施组成。适用于跨越深沟或高路堤。,跨径L0：1.5、2、2.5、3、4、5m 厚度d：25-35cm,每隔4-6m应设置一道沉降缝,4)箱涵:主要由钢筋混凝土涵身、翼墙、基础、变形缝等组成。箱涵为整体闭合式钢筋混凝土框架结构，所以具有良好的整体性及抗震性能。一般仅在软土基上采用。,跨径L0：1.5、2、2.5、3、4、5m 壁厚：22-35cm 垫层厚度t：40-70cm,每隔4-6m应设置一道沉降缝,三、洞口建筑,洞口是洞身、路基、河道三者的连接构造物。进水口应起到“束水导流”，出水口应起到“散水防冲”的作用。,1）常用的洞口形式,端墙式,八字式,走廊式,平头式(领圈式）, 无论采取任何形式的洞口，河床都必须铺砌。,a）八字式； b）端墙式； c）锥坡式； d）直墙式; e）扭坡式； f）平头式； g）走廊式； h）流线型式,2)斜交涵洞的洞口建筑,斜交斜做（图a) ：涵洞洞身端部与路线平行，此种做法称斜交斜做、此法用工较多，但外形美观且适应水流，较常采用。 斜交正做（图b）：涵洞洞口与涵洞纵轴线垂直，即与正交时完全相同。此做法构浩简单。,（a）斜交斜做 (b) 斜交正做,四、涵洞附属工程构造,1）进水口沟床加固, 缓坡涵洞进水口沟床加固,a）纵坡10%,b） 10%纵坡40%, 陡坡涵洞进水口沟床加固,纵坡50%,2）出水口沟床加固, 缓坡涵洞出水口沟床加固,天然河沟坡度15,设置缓坡涵洞底（坡度5)，出水口流速不大，下游洞口河床可采用一般铺砌形式，在铺砌末端设置截水墙。, 陡坡涵洞出水口沟床加固,陡坡涵洞出水口的布置形式,陡坡过水建筑物组成图,第三节 涵洞的设计,一、涵洞布置,1）平面布置,沿路线的合理布置依据 功能性要求：进出水便利 安全性要求：地基承载力 经济性要求：涵长与涵顶填土高度 施工便利性要求：斜交角度的标准化及施工场地的考虑,规范中的若干规定细节 尽量保持河沟水流的天然状态，一般应一沟一涵; 山区公路的傍山线，为了排除路基内侧边沟的流水，通常每隔200400m应设置一道涵洞； 路线经过农田、跨越灌溉用渠，必须设置灌溉涵; 在截水沟排水出口处应布设涵洞; 路线的转角90，曲线半径较小，弯道前的纵坡4，且坡长在200米内又无其他涵洞时，在弯道地点附近应布设涵洞; 路线由陡坡（5%）段过渡到缓坡（3%）段，在此200米内又无其他涵洞时，在变坡点附近应布设涵洞。 正交可使涵宽和涵身长度最小，不宜勉强正交时可斜交。,图上定线后确定涵位的2个误区： 只看纵断面，有一个凹处就加一个涵洞（干涵洞，通风涵） 挖方路段不设涵洞（积水无法排出）,半挖半填路段，凹形竖曲线处设涵,涵位选择注意灵活性, 综合考虑“改沟设涵”,裁弯取直,改沟设涵,整流改沟 正交设涵, 适当补充设边沟排水涵,上下坡处设涵,纵坡陡坡缓坡处设涵,结合平、纵面,边沟长度大于300m500m，宜增设边沟排水沟。, 岸坡设涵, 改沟合并,加深边沟 设排水沟 合二为一 取消涵洞,改沟合并的四种方式, 设置曲线涵洞,顺沟设曲线涵,2）立面布置,关于坡涵的基础形式：,a）齿状基础； b）扶壁式基础； c）台阶式基础,纵面布置主要考虑的问题：,进出口标高（设计经济性） 涵底纵坡的处理（单坡、复合坡、阶梯）,沟纵坡5%,沟纵坡10%,涵身纵坡0.4,当河沟纵坡3%，且涵长15m时，涵洞基底可水平设置，涵底铺砌纵坡可采用1%3%。 当3%河沟纵坡6% ，涵底铺砌可采用与天然河沟相同的纵坡，设置为斜置式。 当河沟纵坡较大，但15%，如地质条件良好，可将涵洞基础以缓坡形式设置在紧密砌石基底上。 对于山区纵坡10%的土质地基河沟，或纵坡30%的轻度风化岩石地基河沟，可采用斜置式陡坡涵。涵底铺砌纵坡和原河沟纵坡基本一致，涵洞基底可设置为齿状或台阶形或者将出口设置为扶壁式。 对于山区纵坡10%的土质地基河沟，或纵坡30%的轻度风化岩石地基河沟，可采用台阶平置式陡坡涵，又称阶梯涵。阶梯分节长度一般宜2m，相邻两节的最大高差0.75d（d为上部构造厚度）。,规范中的若干规定细节：,4种情形的高填方涵洞纵向位置确定, 出口陡坡, 陡坡, 缓坡, 进口陡坡,利用端墙缩短涵长及调整进出口位置,设置之前,设置之后,二、涵洞的计算,1) 涵洞标高及长度计算 正交涵洞标高及长度计算 斜交涵洞标高及长度计算 路基有超高加宽时正交涵洞标高及长度计算 涵洞斜交时考虑路线纵坡影响 2) 涵洞孔径计算（按“桥涵水文学”） 采用标准跨径0