浅谈小桥涵调查设计工作的内容及方法

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浅谈小桥涵调查设计工作的内容及方法

摘要 为更好的进行小桥涵调查和设计工作，必须对其内容和方法有全面的、深层次的了解。重点从小桥涵调查及其设计工作的内容和方法进行较为详细的阐述。



关键词 小桥涵调查；小桥涵设计；内容；方法

小桥涵的勘察设计工作包括小桥涵的外业调查和内业设计两部分。小桥涵调查的目的是通过桥涵的外业调查，收集和初步整理出小桥涵设计所需要的水文、水力、地形，地质、环境以及其他资料和数据。这些资料和数据是小桥涵位置选择、结构类型确定、水文及孔径计算、洞身及洞口布置以及附属工程设计的依据，故此调查工作的质量直接影响设计成果的质量。对此，本文较为详细的介绍了桥涵调查和设计工作的内容及方法。



1 小桥涵调查的内容

1）调查前的准备工作。①仪具准备。小桥涵外业勘测主要使用地形测量、水文测验、地质调查等反方面的有关仪器和工具，随收集资料的内容和桥涵大小以及复杂程度不同，仪器工具的种类和数量也有所不同，常用的仪具有：红外仪、经纬仪、花杆、皮尺、手水准、罗盘仪、地质锤等。近年来，由于GPS定位测量技术的广泛应用，在高等级公路上也用于桥涵处的定位测量。这时还应该准备GPS用户设备，不要包括接受机、天线、微处理终端设备电源等。②资料收集。进行外业勘测前首先进行下列资料的收集工作：地形图、水文资料、气象资料、地质资料以及其他资料。



2）小桥涵结构类型选择。小桥涵的结构类型，按修建材料可分为石拱桥涵、混凝土桥涵、钢筋混凝土桥涵等；根据水力特征可分无压力式、半压力式和压力式涵洞等。小桥涵形式的选定主要根据公路等级、使用性质和任务，按适用、经济、坚固、因地制宜就地取材和便于施工等原则来选择。



3）小桥涵位置选择。小桥涵位置选择主要解决设置地点及具体定位两个问题。小桥涵择位时应遵循以下原则：①小桥涵位置应服从路线走向。由于单个小桥涵的工程数量不大，因而小桥涵位置一般是在路线走向基础上确定的情况下来选择的。只有特殊情况下（如路线遇大洼深沟、路线与河沟斜交太大等情况）才进一步权衡利弊，在不降低路线标准的条件下局部调整路线，使之从较好的桥涵位置通过。特别是高速和一级公路，小桥涵位置应完全服从路线走向，在路线确定后再具体确定位置。②小桥涵址应布设在地址条件良好、河床稳定的河段。③小桥涵址应选择在水文、水力条件较好的河段。小桥涵位置和轴线方向确定，要满足设计流量的宣泄，使水流畅通。做到“进口要顺、水流要稳”，不发生斜流、漩涡等现象，以免冲毁洞口、堤坝或农田。④小桥涵位置选择要综合考虑各种因素。小桥涵位置选择要进行技术经济比较，使桥涵工程量（包括桥涵主体及一切附属工程）最小，以减小工程造价和养护费用。






4）拟建小桥涵址处测量。桥涵测量是在桥涵位置确定后，确定小桥涵的孔径、墩台高度、结构类型、基础形式及埋深和必要的附属工程等。涵洞一般只须测量涵洞中心桩处的路线横断面和进出水口的涵洞横断面。①涵位中心纵断面测量。当涵位及其与路线的交角确定后，自涵位中心沿涵洞中心方向分别往上下游施测纵断面，施测长度以满足布设涵洞为要求，一般施测到中心上下游各20m，若遇有改沟、筑坝或设缓流设备等附属设施时，应适当延长。②涵址河（沟）横断面测量。在涵洞中心及上下游进出口处，各测一个垂直于涵位中线的涵洞横面图。平原区较顺直的河沟只测涵位中桩一个横断面；山区河沟当沟形十分曲折，地形起伏较大时则须增设几个横断面，借以了解涵位附近的地形全貌。



5）小桥涵址调查。①原有桥涵调查。拟建小桥涵址的上、下游附近有原建小桥涵时，对原有小桥涵的结构型式、洞口类型、各部分主要尺寸及埋置深度、修建年代、损毁修复等情况进行调查，测量桥前水深、桥下泄洪流量，桥涵址间的汇水面积等。为新建桥涵设计（孔径、基础型式、基础埋、深进出口形式等）提供参数依据。②小桥涵地质调查。搜集桥涵址基底处的工程地质及水文地质情况，为准确选定桥涵及附属工程的基础类型和尺寸、埋置深度等提供有关资料。调查的内容包括：基底地质土壤类别与特征．有无不良地质情况、土壤冻结深度及水文地质对桥涵基础与施工有无影响。



2 小桥涵的设计内容

小桥涵设计内容主要分为材料设计、流量计算、孔径计算、布置设计、结构设计、几何设计和工程量计算等内容。



1）流量计算。小桥涵孔径一般由设计流量大小决定，因此应计算其设计流量。设计流量计算方法和选择的公式一般采用迳流形成法，暴雨推理法，形态调查法，直接类比法。



2）孔径计算。首先确定未建桥的天然水深和断面平均流速，然后根据初拟的桥型、桥孔情况确定桥下临界水深，并进行水力计算图式判定；通过水力计算确定小桥孔径进而确定桥长；最后确定桥前壅水高度以及推求路线的路堤和小桥桥面的最低标高。



3）布置设计。根据拟建涵洞原河沟及其两侧的地形、地质条件、路基高度和断面形式等来决定涵洞的平面和纵断面布置方式，称为布置设计，它是涵洞设计的核心内容。



平面布置设计是指涵洞布置成怎样的形式，使其既有利于其泄流，也能满足结构安全和行车需求。涵洞平面布置时，要充分考虑河沟地形条件，进而设计涵洞的正斜交角度以及进出水口的形式等。



纵断面布置设计是指将涵洞洞身和洞口基础布置成什么样的形式，比如是斜直式还是平直式，是台阶式还是其他形式等。






平面和纵断面布置设计包括洞身和洞口的选型和河床加固工程的作法。

4）结构设计。结构设计系指小桥涵在结构内部受力分析计算的基础上，应用结构设计的理论和方法来确定结构的主要受力构件的截面尺寸、形式、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。



5）几何设计。几何设计是指在桥涵布置设计、孔径计算和结构选择的基础上，结合路基填土、路基设计标高、路基宽度、涵底标高和纵坡等已知条件，进而拟定和计算出涵洞各部分尺寸。如涵洞长度在各部投影图和剖面图上的坡度、标高和其他全部细部尺寸，为施工设计图提供计算数据。



6）材料设计。结构的安全使用与结构内部所用的材料及其组成有密切的关系，这是任何结构物的共性要求。在小桥涵设计中应根据外业调查的结果，提供出料厂的材料和位置，以便进行经济比较，同时还要在设计图中注明各部位所用材料的规格、品种和数量等。材料设计是小桥涵设计的重要环节之一，材料设计一般分为原材料选择和配合比设计。



7）工程量计算。分步计算涵洞各组成部分的施工数量，为施工时的工程量和概预算提供依据。



3 结束语

由于地区、地形、地址条件日趋复杂多样，小桥涵调查设计的工作在工程建设中更加重要，要结合不同地区的特点，根据调查资料验收情况及调查成果使用情况，对存在问题及解决方法及时做总结。



参考文献

[1]JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范[S].

[2]JTG/T D65-04-2007,公路桥涵设计细则[S].

[3]JTG D63-2007,公路桥涵地基与基础设计规范[S].

本文来源：https://www.wddqxz.cn/9e8fbec60a75f46527d3240c844769eae009a314.html