毕业设计连续梁桥箱梁桥T梁简支连续T梁及桥梁施工方法.doc

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第十九章涵洞的类型与构造

第一节涵洞的分类

一、涵洞的分类

按建筑材料分类、按构造形式分类、按洞顶填土情况分类、按水力性质分类

（一）按建筑材料分类

1、石涵

分类：

石盖板涵和石拱涵

特点：

造价、养护费用低、节省钢材和水泥。

适用条件：

产石地区、产石资源丰富地区。

2、混凝土涵

分类：

现场浇筑、预制成拱涵、圆管涵和小跨径。

特点：

节省钢材、易于预制。

适用条件：

产石非丰富地区、跨径较小的涵洞。

3.钢筋混凝土涵

分类：

管涵、盖板涵、拱涵和箱涵。

特点：

涵身坚固、经久耐用、养护费用少，便于运输安装，用钢量少。

适用条件：

产石非丰富地区，跨径较大的涵洞。

4.砖涵

分类：

砖拱涵

特点：

取材容易、强度低。

适用条件：

非水流含碱量大或冰冻地区。

5.其他材材料涵洞

分类；陶瓷管涵、铸铁管涵、波纹管涵、石灰三合土拱涵。

（二）按构造形式分类

1、管涵

特点：

造价低、不需墩台、圬工数量少。

2、盖板涵

特点：

构造简单、易于维修。

适用条件：

低路基上修建

3、拱涵

特点：

承载能力大、砌筑容易。

适用条件：

跨越深沟、高路堤。

4、箱涵

特点：

整体性强、用钢量多、造价高、施工困难。

（三）按洞顶填土情况分类

1、明涵

特点：

洞顶不填土

适用条件：

低路堤或沟渠

2、暗涵

特点：

洞顶填土大于50cm

适用条件：

高路堤、深沟渠。

（四）按水力性能分类

1、无压力式涵洞

特点：

进口水流深度小于洞口高度，水流流径全涵保持自由水面。

2、半压力式涵洞

特点：

进口水流深度大于洞口高度，水流仅在进口处充满洞口，在涵洞其面。

3、有压力式涵洞

特点；涵前壅水较高，全涵内充满水，无自由水。

4、倒虹吸管

特点：

路线两侧水深都大于涵洞进出水口高度，进出水口设置竖井，水流身。

要求：

涵洞宜设计成无压力式的

【重点】涵洞的分类和适用条件？

【注意】分类与相应的适用条件？

【课堂作业】涵洞的分类和适用条件有哪些？

第二节洞身和洞口构造

一、涵洞的组成和要求

1、涵洞的组成：

由洞身和洞口建筑组成的排水构造物。

2、要求：

有满足计流量的、坚固和稳定，洞口建筑物与洞身和路基边坡衔接要良好。

二、洞身构造

（一）洞身的组成

1、管涵

（1）圆管涵洞身组成：

各分段圆管节和支承的基础垫层。

（2）刚性管涵：

在横断面上是一个刚性圆环

四铰管涵：

可布置在天然地基或砂垫层上

（3）常用孔径：

d=75cm、100cm、125cm、150cm、200cm.

对应管壁高度δ=8cm、10cm、12cm、14cm、15cm。

（4）基础垫层厚度t的确定

t=0为基底土质为卵石、砾石、粗中砂及整体岩石地基。

t=15㎝为基底土质为亚砂土、粘土及破碎岩层地基。

t=30㎝为基底土质为干燥地区的粘土、亚粘土、亚砂土及细砂地基。

2、盖板涵

（1）组成；由涵台（墩）、基础和盖板组成。

（2）常用跨径：

钢筋混凝土盖板涵Lk=150cm、200cm、250cm、300cm、400cm.

相对应的 d=15cm、22cm.

（3）做法：

圬工涵台（墩）的临水面一般采用垂直面，背水面采用垂直或斜坡面。

涵台（墩）顶面做成平面，也可以为L形。

（4）基础的分类

分离式：

适用地基较好，涵底铺砌层下应垫10cm厚砂垫，并设纵向沉降缝。

整体式：

适用地基较差。

3、拱涵

（1）组成：

拱圈和涵台（墩）组成

（2）常用跨径：

Lk=150cm、200cm、250cm、300cm、400cm、500cm.

相应d=25～35cm

（3）做法；涵台（墩）临睡眠为竖直面，背面为斜坡。

（二）洞身分段及接头处理

1、洞身分段：

沿纵向分成数段。

一般3～6cm，每段之间设沉降缝，基础也分开。

2、目的；防止荷载分布不均匀及基底土壤性质不同引起的不均匀沉降而开裂。

3、接头处理：

在沉降缝处填塞浸涂沥青的木板或浸以沥青的麻絮。

（三）山坡涵洞洞身构造

1、跌水式底槽：

适用于底坡小于12.5%。

组成：

由垂直缝分开的管节组成，每节有独立的水平基础。

2、急流坡式底槽：

适用坡度大于12.5%。

形式：

齿形和台阶形

3、小坡度底槽：

适用于地质情况不好，不允许修建坡度较大的涵洞时。

三、洞口建筑

1、组成：

由进口和出水口两部分组成

2、要求：

洞口进水口河床必须铺砌

3、正交涵洞的洞口建筑

（1）端墙式

特点：

构造简单、泄水能力小。

构造要求：

由一垂直于涵洞轴线的竖直端墙以及盖于其上的帽石和设在其下的基础组成。

（2）八字式

特点：

工程量较小、水力性能、施工简单、造价低。

构造要求：

在洞口两侧设张开成八字形的翼墙。

（3）走廊式

特点：

降低了涵洞设计高度，泄水能力大，施工困难。

（4）平头式

特点：

泄水能力中等

构造要求：

采用混凝土圆管涵

4、斜交涵洞的洞口建筑

（1）斜交斜做

特点：

费工较多，外型美观，适应流水。

构造要求：

洞身端部与路线平行。

（2）斜交正做

特点：

构造简单。

构造要求：

洞口与涵洞轴线垂直。

四、出水口河床加固处理方法

1、缓坡涵洞：

涵洞设置坡度小于临界坡度，上下游河沟纵向坡度也较小。

2、陡坡涵洞：

涵洞设置坡度大于临界坡度时

3、纵坡涵洞进水口沟床加固

（1）新开挖的沟底和沟槽侧向边坡均采用人工加固

（2）岩石地基必须才用工人加固

（3）加固类型：

当水流挟带泥土较多，可在进水口处设深度约0.5m的沉沙池。

4、陡坡涵洞进水口沟加固

（1）涵前河沟纵坡小于50%时，可按陡坡设置，涵底坡度与涵前沟底纵坡，可直接平顺衔接，采用人工铺砌。

（2）涵前河沟纵坡50%时，可在进口处设置跌水或消水池、消力槛。

分类：

①上游沟槽铺砌加固成梯形截面

②上游沟槽铺砌加固成矩形截面，槽底每隔1.5～2.0m设防滑墙一道。

5、缓坡涵洞出水口处理

（1）坡度小于等于15%的天然河沟上设置缓坡涵底。

（2）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。

6、陡坡涵洞出水口处理

（1）坡度大于15%时，须设置陡坡涵洞，采用急流槽、跌水池、消力槛人工加糙等消能设施。

第三节涵洞测设

一、涵洞的野外勘测

（一）涵洞位置的确定

小桥涵位置原则上应服从路线走向。

桥涵中心桩号可根据已定的路线走向及水流向确定，用时方向架或有读盘的水准仪，测量桥涵与路线的夹角。

下列介绍的位置一般应设置涵洞

1.一沟一涵：

凡路线跨越明显的干沟、小溪时，原则上均应设涵。

农田灌溉涵：

路线经过农田，跨越灌溉用渠，为了不致因修路而影响农田灌溉，必须设置灌溉涵。

2.路基沟排水涵：

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200～400cm应设置一道涵洞，其具体位置可根据路线纵、横断面及实际地形情况设置。

3.路线交叉涵：

但路线与铁路、公路、机耕道平面交叉时，为了不使边沟流水受阻，同时不致冲坏相交路基，一般应设水涵。

4.其他情况：

路线通过积水洼地、池塘、泥沼地带时，为沟通公路两侧水位应设置涵洞。

（二）水文资料调查

公路小桥涵常采用的水文计算方法有形态调查法、径流形成法和直接类比法。

1.形态调查法：

此法是通过调查河槽形态断面、平均流数及洪水或然率等资料来确定设计流量的方法。

只要调查内容有：

通过访问当地居名，确定涵址附近不同年代较大洪水水位及其或然率；河槽比降测定；形态断面布置及其测量，形态断面测量可用水准仪沿垂直河流方向施测，施测范围应测至洪水痕迹或高程特征点以上1～2m。

2.直接类比法：

此法是从河流上下游原有小桥涵的使用情况来拟订新建小桥涵的设计流量和孔径的方法。

其主要调查的内容有：

原有的形式、孔径、墩台和进出口的类型，涵底纵坡，涵洞修建年月、目前使用情况、、有无冲刷和淤积现象等。

另外尚需了解新建桥涵与原桥涵之间的距离，地质上有无明显差异，两涵汇水面积的差值等，据此拟订新建桥涵的设计流量和孔径。

3.径流形式法：

此法通过调查汇水面积等资料来确定设计流量的方法。

（三）河沟横断面测量

一般沿路线方向测量涵址中线横断面。

（四）河沟纵断面及河沟比降测量

测量河沟纵断面主要是了解涵址附近河沟的纵坡情况，以偏于计算流量、水位及考虑构造物的纵向布置。

河沟纵断面测量应自涵位中桩沿涵洞中线方向分别向上下游施测、施测范围为上下游洞口外20m，遇有改沟、筑坝或设缓流设备等附属工程时，应适当延长。

（五）涵址平面示意图勾绘

勾绘时一般是先按比例绘好路线和涵洞方向的关系图，再用目测的方法将地形、地貌、地物等勾绘在示意图上。

必要是可用平板仪实测地形图。

（六）小桥涵地质调查

1.调查原有构造物基础情况：

通过地质部门搜集各种有关的地质资料和附近原有构造物的基础情况，并详细记录河床地表土壤情况。

2.挖深法：

在沟底中心或两侧涵台附近开挖坑，开挖深度一般不小于预定基底标高以下1～2m，开挖的同时应分层选取代表性土样进行实验。

3.钻探法：

一般用轻型螺钻，最大钻进深度为5m左右，能取出扰动土样，可以判断土石类别及液性指数等。

二、涵洞设计

（一）涵洞设计的一般原则

1.宜就地取材，尽量节约钢材。

2.尽量套用标准设计，加快设计、施工进度。

3.在同一段线路范围内尽量减少涵洞类型，以便大量集中制造，简化施工。

4.充分考虑日后维修养护的方便。

5.同一段线路的涵洞应作合理的布局，使全线桥涵能形成畅通无阻的、良好的排水系统。

6.设计中应加强方案比选工作。

除技术条件外，应充分考虑经济效益，节省投资。

（二）涵洞类型的选择

涵洞类型的选择应综合考虑以下因素。

1.地形、地质、水文和水力条件

2.经济造价

3.材料选择和施工条件

4.养护维修

（三）涵洞孔径的确定

《公路桥涵设计通用规则》（JTCD60—2004）规定的涵洞标准化跨径有75cm、100cm、125cm、150cm、200cm、250cm、300cm、400cm八种。

（四）涵洞布置

1.涵洞的平面布置

涵洞的平面布置主要是解决好涵位及涵轴线与路线交角的问题。

涵洞应尽量布置成正交。

2.涵洞的立面布置

（1）涵洞标高确定

涵洞顶面中心标高应服从路线纵段面的要求，可以路线设计标高推算出来。

涵底中心标高一般与天然沟床标高一致或略底一些。

（2）涵底纵坡

（3）涵底基础

（五）涵洞尺寸及工程数量

（1）荷载应与标准图一致，不能大于标准图的规定。

（2）材料强度等级、地基承载力不能低于标准图的要求，否则应进行强度验算。

（3）当设计的墙身高与标准图不一致时，应选用标准图上大一级墙身所对应的各部分尺寸。

（4）有当些工程数量无法从标准图上查得时，应通过计算确定。

（六）洞口形式

涵洞的洞口形式应根据涵洞进出口的地形和流量大小确定。

选定后，也可套用标准图。

无论采用的是何种洞口形式，其进水口均须铺砌。