小橋涵類型及選擇

第二章

小橋涵類型及選擇2第一節(jié)小橋涵的分類一、按建筑材料分木、石、鋼、磚、砼、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、其他材料3木結(jié)構(gòu)——橋4木結(jié)構(gòu)——橋為將要在德國龍訥堡谷地舉行的2007年全德園林展做準(zhǔn)備，該國一些木工師傅花費(fèi)幾個月的時間建造出了歐洲最長的木制橋。這座歐洲最長的木橋全長240米、高25米，橫跨德國龍訥堡谷地。由于從遠(yuǎn)處看這座木橋的外觀很像傳說中歐洲古代噴火龍的尾巴形狀，因此這座橋建成后，設(shè)計人員將其命名為“龍尾橋”。龍尾橋5木結(jié)構(gòu)——橋湖南省通道侗族自治縣境內(nèi)一座百年木拱橋。該橋全長31.4米,橋面寬3.8米，由１１廊間連接成一體。木橋始建年代無考，現(xiàn)存橋為1895年復(fù)建。專家考察發(fā)現(xiàn)，橋上沒有一個鐵釘,橋的兩岸各一個半空心石墩，伸臂梁插在石墩內(nèi)，以大卵石彈壓，然后疊梁再壓卵石，直至兩岸伸臂梁合攏。用這種方式修建的木橋極為罕見獨(dú)特，因此，被橋梁專家譽(yù)為“橋梁化石”。6木結(jié)構(gòu)——橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院7木結(jié)構(gòu)——橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院8木結(jié)構(gòu)——橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院9木結(jié)構(gòu)——橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院10木結(jié)構(gòu)——橋（簡易）武漢理工大學(xué)交通學(xué)院11臨時洪水橋木結(jié)構(gòu)——橋（簡易）武漢理工大學(xué)交通學(xué)院12圬工結(jié)構(gòu)——石拱橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院13圬工結(jié)構(gòu)——石拱橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院14南北拱橋?qū)Ρ?5鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)——澳門友誼大橋16鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)——連續(xù)梁橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院17預(yù)制拼裝鋼筋混凝土T梁武漢理工大學(xué)交通學(xué)院18鋼桁架懸索橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院19鋼桁架懸索橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院20組合結(jié)構(gòu)鋼橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院21鋼結(jié)構(gòu)——連續(xù)鋼桁架橋武漢理工大學(xué)交通學(xué)院22鋼結(jié)構(gòu)——連續(xù)鋼桁架橋23二、按構(gòu)造形式分1、小橋—板、梁、拱2、涵洞—管、板、拱、箱石拱涵：養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，經(jīng)久耐用，超載潛力大板梁涵：石蓋板涵——適用于小跨徑

L＜2m武漢理工大學(xué)交通學(xué)院24蓋板涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院25蓋板涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院26涵洞武漢理工大學(xué)交通學(xué)院27通道武漢理工大學(xué)交通學(xué)院28通道武漢理工大學(xué)交通學(xué)院29通道武漢理工大學(xué)交通學(xué)院30涵洞武漢理工大學(xué)交通學(xué)院31箱涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院32涵洞箱涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院33箱涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院34圓管涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院35圓管涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院36圓管涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院37圓管涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院38箱涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院39圓管涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院40圓管涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院41圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院42圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院43圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院44圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院45圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院46涵洞圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院47圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院48圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院49圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院50圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院51圓管涵施工武漢理工大學(xué)交通學(xué)院52拱涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院53拱涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院54拱涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院55拱涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院56拱涵武漢理工大學(xué)交通學(xué)院57漢長安城直城門北門道發(fā)現(xiàn)的排水涵洞武漢理工大學(xué)交通學(xué)院58漢長安城直城門北門道發(fā)現(xiàn)的排水涵洞武漢理工大學(xué)交通學(xué)院59漢長安城直城門北門道發(fā)現(xiàn)的排水涵洞武漢理工大學(xué)交通學(xué)院60漢長安城直城門北門道發(fā)現(xiàn)的排水涵洞61三、按填土高度分1、明涵：填土高度F1＜0.5m——要計沖擊荷載適用于低路堤和挖方地段的涵洞，淺溝渠。2、暗涵：填土高度F1≥0.5m

（管涵、拱涵）適用于填方較高的路堤，深溝渠。62四、按橋涵的孔數(shù)分（單孔、雙孔、多孔）單孔63雙孔64多孔65五、涵洞按水力性質(zhì)分無壓力式涵洞入口水流深度小于洞口高度，并在洞身全長范圍內(nèi)水面都不觸入洞頂，洞內(nèi)具有自由水面。半壓力式涵洞入口水流深度大于洞口高度，但在洞身全長范圍內(nèi)（進(jìn)水口處除外）都具有自由水面。壓力式（倒虹吸管涵）涵洞入口水流深度大于洞口高度，并在洞身全長范圍內(nèi)都充滿水流且無自由水面。66六、涵洞按洞身形式分1.進(jìn)口不抬高式全身洞身等高，基礎(chǔ)平置2.進(jìn)口抬高式為適應(yīng)涵洞過水面的壅水曲線，將涵洞進(jìn)口端一定范圍的涵臺抬高的洞身形式3.平置式洞身呈臺階形式，涵管分節(jié)，基礎(chǔ)平置4.斜置式基礎(chǔ)斜置，設(shè)置齒墻嵌入地基（c）平置式（a）進(jìn)口不抬高（b）進(jìn)口抬高（d）斜置式67七、按橋涵使用功能分排洪涵（橋）灌溉涵（橋）渠涵（橋）交通涵（橋）：人行地道人行天橋立交橋68八、按橋涵平縱面布置分1.按橋涵平面布置正交涵（橋）：α=900

斜交涵（橋）：α=450、600、750

曲線涵（橋）2.按橋涵縱面布置小橋在立面上布置時，當(dāng)橋面縱坡大于3％時叫坡橋。69按橋涵平縱面布置分（a）正交涵（橋）

（b）斜交涵（橋）（c）曲線涵（橋）70九、按施工方法分就地砌筑涵洞、預(yù)制拼裝涵洞明挖修筑涵洞、頂進(jìn)涵洞（頂入法、頂拉法等）71十、小橋常見類型1.板橋2.拱橋3.剛架橋72第2節(jié)小橋涵類型選擇一、選型原則：設(shè)計選用原則1、應(yīng)根據(jù)所在公路的使用任務(wù)、性質(zhì)和將來發(fā)展需要，按照適用、經(jīng)濟(jì)、安全和美觀的總原則進(jìn)行設(shè)計。2、符合因地制宜、就地取材和便于施工、養(yǎng)護(hù)原則3、公路橋涵應(yīng)適當(dāng)考慮農(nóng)田排灌的需要。4、綜合考慮橋涵址的自然特征和環(huán)境條件，結(jié)合路堤高度和填料狀況，考慮排洪和交通的需要。73二、選型考慮因素路（等級、任務(wù)、性質(zhì)）地（形、質(zhì)、震）水（文、力）施工（工期、技術(shù)、水平）造價、材料、施工條件、養(yǎng)護(hù)維修條件、其他因素74三、各類小橋涵的特點及選用條件石拱涵（橋）石蓋板涵鋼筋混凝土板橋（涵）鋼筋混凝土圓管涵鋼筋混凝土箱涵雙曲拱橋拼裝式鋼筋混凝土卵形涵洞泄水隧道倒虹吸涵洞75石拱涵（橋）石拱橋（涵）是山區(qū)公路常采用的一種類型，主要特點：能充分利用天然石料，不需鋼材，只需少量水泥，因而造價低，工程費(fèi)用少施工技術(shù)簡單，專用設(shè)備少，適于群眾建橋結(jié)構(gòu)堅固，自重及超載潛力大，使用壽命長；與板式橋（涵）相比，拱式結(jié)構(gòu)需要較大的建筑高度；不能進(jìn)行工廠預(yù)制現(xiàn)場裝配；遭受破壞后難于修復(fù)；具有施工時占用勞力較多，工期較長及對地基要求較高等缺點，因而在使用范圍上受到限制石拱橋（涵）通常適用于盛產(chǎn)石料的地區(qū)，設(shè)計流量一般大于10m3/s，路堤填土高度在2～2.5m以上，跨徑等于或大于2m，地基條件較好。76石蓋板涵石蓋板涵除了具有石拱涵能就地取材、結(jié)構(gòu)堅固等特點外，還具有建筑高度較小，對地基條件要求不高、施工簡便、易于修復(fù)等特點。但由于其力學(xué)性能較差，因而一般僅適用于跨徑小于2m，設(shè)計流量通常在10m3/s以下的小橋涵77鋼筋混凝土板橋（涵）這是無石料地區(qū)常采用的一種類型，主要特點是建筑高度較小，受填土高度限制較小易于工廠預(yù)制，現(xiàn)場裝配，施工簡便迅速為簡支結(jié)構(gòu)，對地基條件要求不高；遭受破壞后易于修復(fù)但由于需用水泥、鋼筋等材料，一般造價較高通常適用于石料短缺、填土高度受限制以及公路等級較高的情況。78鋼筋混凝土箱涵箱涵是一種閉合式的鋼筋混凝土薄壁結(jié)構(gòu)，多用于無石料地區(qū)，主要特點是整體性能好、對地基適應(yīng)能力強(qiáng)，但用鋼量多、造價高，一般多用現(xiàn)場澆筑施工，施工難度較大，通常適用于地基承載力較小的情況。由于箱涵整體性好、結(jié)構(gòu)堅固、跨度尺度適中，常用于高速公路人行通道。79倒虹吸涵洞倒虹吸涵洞是為灌溉渠而設(shè)置的一種過水建筑物。（1）鑄鐵倒虹吸涵洞優(yōu)點：管路接頭少、防漏性能好、造價低、施工簡便等缺點：孔徑較小、通過流量少（一般0.016～0.26m3/s），不能滿足較大灌溉渠道的要求（2）鋼筋混凝土倒虹吸涵洞優(yōu)點：流量大、接頭少、整體性好、滲漏病害較少缺點：施工較復(fù)雜、造價較高、維修困難80鋼波紋管涵鋼波紋管涵是采用波紋狀管或由波紋狀板通過連接、拼裝形成的一種涵洞形式。具有以下特點：（1）跨徑較大時，工程實際造價比同類跨徑的橋涵低；（2）施工工期短，主要為拼裝施工（3）采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、生產(chǎn)，設(shè)計簡單，生產(chǎn)周期短（4）生產(chǎn)不受環(huán)境影響，進(jìn)行集中化工廠生產(chǎn)，有利于降低成本，控制質(zhì)量（5）現(xiàn)場安裝不需使用大型設(shè)備，安裝方便（6）有利于改善軟土、膨脹土、濕陷性黃土等特殊地基的不均勻沉降問題，提高了公路服務(wù)性能（7）解決北方寒冷冰凍地區(qū)和沿海軟土地區(qū)等對涵洞混凝土結(jié)構(gòu)的破壞問題81磚拱涵在平原或缺少石料的農(nóng)村公路，可用磚代替石料修建拱涵由于建筑磚的強(qiáng)度較低（燒結(jié)普通標(biāo)準(zhǔn)磚的抗壓強(qiáng)度只有7.5～20MPa），一般僅用于車輛荷載小的地方公路小型涵洞，適用跨徑通常為0.75m～3.0m。由于磚的抗凍及抗酸堿能力差，水流含堿量較大或冰凍地區(qū)不宜采用。82四、小橋涵選型的綜合分析1.小橋與涵洞技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（a）水文方面小橋的梁底和墩臺支座頂須高出設(shè)計水位一定的安全高度，涵洞只需上游具有積水的地形條件不至漫溢串流、淹沒農(nóng)田村舍并有足夠的路堤高度即可。相同孔徑通過無壓力流的情況，涵洞過水能力大于橋。但小橋具有橋前積水較低、出口流速較小、垂直路線方向的長度較短等特點。83小橋涵選型的綜合分析根據(jù)設(shè)計流量的大小，小橋涵形式的一般選用順序是：圓管涵→蓋板涵→拱涵→小橋。設(shè)計流量在10m3/s左右時，一般宜采用圓管涵，如路堤高度不能滿足圓管涵的要求，則宜采用蓋板涵；設(shè)計流量在20m3/s左右時，若路堤能滿足最小填土高度的要求，則宜采用蓋板涵；設(shè)計流量在20m3/s~80m3/s，特別是當(dāng)路堤較高時，更宜采用拱涵；

流量不小于80m3/s~100m3/s時，適宜采用小橋。但由于涵洞與小橋相比具有很多優(yōu)點，因此，有時流量雖大，在泥砂、漂流物較少，不受路堤高度限制，而上游又允許積水等情況下，可以采用多孔涵洞來代替小橋，但孔數(shù)不宜超過3孔~4孔,以免各孔流量不均造成涵洞淤塞、失效。韓國華，公路小橋涵位置的設(shè)置與形式的選擇，山西建筑，2009，35（7）84四、小橋涵選型的綜合分析（b）結(jié)構(gòu)方面小橋順路線方向較長，且直接承受車輛荷載，涵洞垂直路線方向較長，上覆填土，活載影響較小，涵洞較小橋節(jié)省鋼材水泥。在溝床縱坡陡峻的山區(qū)溝谷設(shè)涵洞需錯臺或設(shè)置防滑措施，或填挖過大，宜設(shè)置小橋。小橋?qū)滓筝^高。（c）施工方面涵洞需要的施工機(jī)具及施工工藝較為簡單。（d）養(yǎng)護(hù)方面小橋的橋面工程比較復(fù)雜，養(yǎng)護(hù)、維修工作量較大；涵洞頂部有填方覆蓋，一般情況養(yǎng)護(hù)維修工作較簡單。85孔數(shù)選