第５期（总第２０６期） 山西交通科技 ＮＯ．５ ！Ｑ生 旦 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ｏｆ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ Ｏｃｔ． 公路小桥涵勘测设计探析 张英报 （咸阳虹达公路工程咨询公司，陕西 成阳 ７１２０００） 摘要：从公路小桥涵的分类和组成入手，分析了不同桥涵类型的特点及适用性，系统地总 结了小桥涵勘测设计的一般过程和内容，不断地提高其设计水平和质量。 关键词：小桥涵；勘测；设计；过程 中图分类号：Ｕ４４２．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－－３５２８（２０１０）０５－－００４８－０３ 在公路勘测设计中，路线跨越沟谷、溪沟、人工 渠道以及排除路基内侧边沟雨水等需设置小桥涵。 若就单个小桥涵而言，工程数量较小，费用低，但对 小桥 组成 整条公路来说，小桥涵沿全线分布，一般平原区每公 里１—３道，山区每公里３—５道，其工程数量占有很 大比重，因此科学合理地布设小桥涵，对整条公路的 造价和使用质量都有着举足轻重的影响。 １小桥涵的划分及组成 藉Ｊ ｌ 藉Ｉ １支座ｌ ｌ爱嚣 嚣 【桥台ｌｌ桥墩Ｉｌ基础Ｊ 面 Ｉｆ申缩缝ｌｌ蓉 ＪＩ嚣鬟 依据《公路工程技术标准》（Ｊ１＇Ｇ Ｂ０ １－２００３）＇／ｊ、 桥涵划分指标见表１，表中单孔跨径 即标准跨 径，多孑Ｌ跨径总长 即多孔标准跨径的总长，符合 其中一个指标即可归类。管涵及箱涵不论管径或跨 径大小、孔数多少，均称为涵洞。 表１小桥和涵洞分类 图１小桥涵一般组成 及施工条件进行勘测和调查，收集有关外业资料，再 桥涵分类 Ｉ多孔跨径总长ＬＩｍ 单孔跨径￡ ｎ Ｉ ｌ小桥 涵洞 ８≤￡≤３Ｏ ５≤ＬＫ＜２０ 厶ｃ＜５ 结合公路的要求，完成设计文件编制规定的设计图 表资料，据以提供小桥涵概、预算编制和施工的依 据。小桥涵测设内容包括：ａ）小桥涵位置选择；ｂ）小桥 涵类型选择；ｃ）桥涵测量与调查；ｄ）设计流量计算；ｅ） 小桥同大中桥一样，都是由上部结构、下部结 构、支座和附属设施四部分组成，涵洞一般由洞身和 洞口组成，见图１． ２小桥涵设计原则和要求、任务和内容 孑Ｌ径确定； 、桥涵布置；ｇ）Ｉ程数量计算。 ３小桥涵勘测 ３．１小桥涵位置选择 小桥涵位置应服从路线走向，位置选择主要解 小桥涵的设计应遵循安全、适用、经济、美观和 有利环保的原则，并考虑因地制宜、便于施工、就地 取材和养护等因素。小桥涵的设计要求除必须满足 行车、排水和桥涵下兼做通道的净空要求外，还应与 公路排水系统、水利规划及农田排灌相配合。 小桥涵测设包括外业勘测和内业设计两部分，通 过对公路所跨越的河沟进行气象、水文、地形、地质 决设置地点及具体定位两个问题。一般情况下，应考 虑在天然河沟与路线相交处、农田灌溉渠与路线相 交处、路基边沟排水渠、与其他路线交叉处及其他设 涵情况等位置设置小桥涵。 小桥定位主要是确定小桥的中心桩号及桥轴线 方向以及跨河沟时路中线位置。择位时要综合考虑 以下条件：ａ）桥梁轴线尽可能与洪水主流方向垂直； 收稿日期：２０１０—０４—０６；修回日期：２０１０—０５—０５ 作者简介：张英报（１９７４一 ），男，陕西咸阳人，工程师，１９９７年毕业于长沙工业高等专科学校土建工程专业。 ２０１０年第５期 张英报：公路小桥涵勘测设计探析 ・４９・ ｂ）桥位最好选在河道顺直、水流平缓河段；ｃ）桥位应 选在河床地质良好、地基承载力较大的河段；ｄ）选在 河流狭窄、河滩较窄较高、岔流少的河段跨河；ｅ）沿 溪线跨越支沟时，桥位尽量选在受大河壅水倒灌影 响范围以外；ｆ）桥位选择应尽量使两岸桥头土石方 较少，利于路线衔接，并避开两岸不良地质地段；曲 沿溪路线与桥位布置要密切配合。 涵洞的定位通常是沿着已确定路线方向前后移 动，以选择一个合理而又经济的位置。ａ）平原区涵 位：（ａ）沟心设涵；（ｂ）适当改沟设涵；（ｃ）设农田灌溉涵； 图２小桥涵分类 （ｄ）路线靠近村庄时设涵；（ｅ）有长期积水的低洼地段 设涵。ｂ）山岭及丘陵区涵位：（ａ）／ｌ￣沟设涵；（ｂ）改沟设 涵；（ｃ）路基排水涵（包括凹形竖曲线处、纵断面上陡 缓变坡处、陡坡急弯处和截水沟出口处）；（ｄ）岸坡设 涵；ｆｅ）改沟合并。 ３．２小桥涵位置测量 根据已定的路线走向，桥涵位置选择的要求及 水流方向，实地钉设桥涵位中心桩，测出桥涵轴线与 路线的夹角。测量河沟断面，小桥一般沿路线方向 （河沟的横断面方向）按上、中、下３个部位施测断 面；涵洞顺拟布涵轴线方向测定原河沟的地面起伏 状态。一般小桥涵不测地形图，只勾绘反映桥涵位处 的地形、地貌特征，桥涵位置方向，主要地名、沟名， 以及现场拟定的进出口改沟及开挖的示意线等的示 意平面图。 ３．３小桥涵水文勘测及调查 为推算桥涵设计流量和确定桥涵孔径，需进行 有关水文、地形、土壤、植被、气象以及农田水利等资 料的水文勘测。 通过工程地质调查，了解地基承载力、地质构造 和地下水情况及其对构造物的稳定性影响等。通过 建筑材料调查，以便经济合理地选择桥涵的结构类 型。通过原有桥涵调查，在改建公路上以便对原有桥 涵提出改建或利用的方案；在新建公路上，以便用直 接类比法来确定新建桥涵的设计流量及孔径。 通过灌溉渠道调查，以便确定桥涵类型、孔径和 加固措施。当桥涵下兼做通道时，则需调查有关跨 径、净空及位置的要求等。 ４小桥涵分类、类型选择、特点及适用情况 小桥涵可从建筑材料和构造型式、涵洞填土高 度、涵洞水力性质和涵洞洞身型式等４个方面进行 分类，见图２． 小桥涵类型选择主要根据地形、水文和水力条 件、工程造价、当地建筑材料情况、施工条件及施工 期限、地质条件和养护维修条件等因素综合考虑来 确定。 小桥和涵洞的选用主要根据设计流量、路堤高 度、沟谷的深浅及河床纵坡、地基情况以及建筑材料 等确定。一般在宣泄能力容许范围内，设计流量较 小，跨越常年水流或季节性水流漂浮物少，不受路堤 高度限制时采用涵洞比小桥经济。当设计流量较大， 河道漂浮物多或有泥石流或冲积堆，两岸为陡峭的 深沟并填土过高时宜采用小桥。常见小桥涵的特点 及适用性见表２． 表２常见小桥涵特点及适用性 类型 适用性 优缺点 石拱桥 跨越深沟或高路堤时设 跨径较大，承载潜力较大， （涵） 置。常用于盛产石料的山 但白重引起的恒载也较大，施 区公路 工工序较繁多 石盖 小的小型涵洞石料丰富且过水流量较 对地基承载力要求不高，板涵 用于跨径在２ ｍ以下的涵 ，一般仅适 工简便，利于修复等，但其力 施 洞 学性能差 钢筋混 缺少石料地区设计流量 受填土高度限制少，工厂预 凝土板桥 较大，填土高度受限以及 制现场装配，施工简便，对地 （涵） 公路较高的情况；钢筋混 基条件要求不高，破坏后易于 凝土箱涵适用于软土地基 修复，但用钢材较多 管涵 土高度的小跨径暗涵，一 力学性能好、构造简单、工 缺少石料地区有足够填 般采用单孔，多孔时不宜 超过３孔 程量小、于装配运输等 施工方便、工期短、利 倒虹吸管 置渡槽的净空要求时的灌 不适用于排洪河沟 路堑挖方高度不满足设 溉渠道 钢波纹管 地基承载力较低，或有 易锈蚀工管节接 较大沉降与变形的路基 头不易处理。５设计流量计算 设计流量计算，即水文计算，是确定桥涵孔径及 型式的主要依据。计算方法主要有暴雨推理法、径流 形成法、形态调查法和直接类比法等。通过调查研 究，尽量采用适合本地区的计算方法和有关参数，并 采用两种以上方法计算，互相核对比较。根据一定数 量的洪水调查资料，对调查算的流量与按公式计算 值进行比较，修正公式算的结果。通过调查既有桥涵 通过的历史最大流量进行比较验证。 ６孔径计算 小桥孔径按水力学中的宽顶堰计算；涵洞孑Ｌ径 ・５０・ 山西交通科技 ２０１０年第５期 按照涵前水深是否淹没洞口以及进水口洞口建筑形 式，先判别水力图式，然后根据各种水力图式相应的 经验公式计算孔径（无压力式按自由流出宽顶堰公 式，半压力式按水流穿过侧壁孔口出流公式、压力式 按短管出流公式）；倒虹吸水力计算：先假设涵身过 水断面的几何尺寸，然后以上下游的水位差推算出 可通过的流量，要求可通过的流量大于或等于设计 流量，误差在１０％范围内，原假设的几何尺寸才为 确定值。 ７结构设计 算、预算定额的项目一致。工程数量取用位数要求见 表３． 表３工程数量取用位数 工程及材料项目 堕 取用位数 总表 位 明细表 部分汇总表 单位 取用位数 整数位 ｍ３ 钢筋混凝土、圬工 ｍ３ 小数后两位 小数后一位 ｍ３ 石方、土方、石灰土、砂 ｍ３ 整数位 普通钢筋长度 预应力筋长度 小数后两位 小数后一位 小数后一位 整数位 整数位 ｔ 普通、预应力筋、型钢、 小数后一位 整数位 铁件等质量 ｋｇ ． 防水层、勾缝 ｍ２ 整数位 整数位 ｌｎ２ 小桥涵在结构内部受力分析计算的基础上，按 承载能力极限状态和正常使用极限状态来确定结构 的主要受力构件的截面尺寸、形式和联结方式，并根 据承受荷载情况验算构件强度、稳定性、刚度和裂缝 等问题。如钢筋混凝土板内的截面尺寸和配筋、管涵 ９计算机辅助设计在小桥涵中的应用 以前设计人员基本上都是依据桥涵址处地质、 水文等条件套用相应标准图来完成图纸设计，费时 费力。现借助于桥涵设计软件，大部分工作可以通过 计算机来完成，不仅可以大大提高工作效率，而且可 以考虑尽可能多的因素，以精确计算代替手工近似 的受力分析和管壁厚度的计算、拱桥的受力分析和 应力验算等。 ８小桥涵布图及工程数量计算 小桥应按每座桥绘出立面（或纵剖面）、平面、横 断面以及其他有关剖面及细部大样图，还应绘出河 床断面线、设计水位及测时水位、土壤地质情况及各 部尺寸、结构和标高，比例尺为１：５０～１：２００，并 附文字说明及工程数量表。 涵洞的设计可按一套通用图＋每道涵洞的布 置图或每道涵洞均有布置图和细部构造的方式。一 般每道涵洞应绘一个纵断面图、平面图、进出口立面 计算，理论设计代替经验设计，计算机绘图代替手工 绘图，从而显著提高设计质量。 １０结语 在小桥涵勘测设计过程中，只有严格遵循小桥 涵勘测设计的原则、要求和一般过程，深入理解和认 识不同小桥涵类型的特点及适用性，设计中才能做 到心中有数，有的放矢。 参考文献： 【１１】 交通部公路司，中国工程建设标准化协会公路工程委员 会．ＪＴＧ Ｂ０１－－２００３公路工程技术标准［Ｓ］．北京：人民 交通出版社，２００４． 以及其他有关剖面图，并注明原地面线、地质土壤、 各部尺寸和标高以及该涵位处有关的路基设计资料 （包括路基宽度、加宽值、超高及路基边坡等），比例 尺为１：５０～１：２００，并附文字说明及工程数量表。 桥涵工程量以设计实体的各组成部分分别计 算，计算结果一般在设计图上附表列出。各部位的工 程名称应采用有关规程和规范的统一名称，并与概 【２］中交公路规划设计院．ＪＴＧ Ｄ６０－－－２００４公路桥涵设计通 用规范［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４． 【３】河北省交通规划设计院．ＪＴＧ／Ｔ Ｄ６５，，０４－－２００７公路涵 洞设计细则［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００７． 『４１河北省交通规划设计院．ＪＴＧ Ｃ３０－－２００２公路工程水 文勘测设计规范Ｅｓ］．北京：人民交通出版社，２００２． Ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ＆Ｃｕｌｖｅｒｔ ＺＨＡＮＧ Ｙｉｎｇ—ｂａｏ （Ｘｉａｎｙａｎｇ Ｈｏｎｇｄａ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔａｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｘｉａｎｙａｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１２０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｂｒｉｄｇｅ＆ｃｕｌｖｅｒｔ．ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｒｉｄｇｅ＆ｃｕｌｖｅｒｔ ｔｙｐｅ ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｉｄｇｅ＆ｃｕｌｖｅｒｔ；ｓｕｒｖｅｙ；ｄｅｓｉｇｎ：ｐｒｏｃｅｓｓ