2020年一級造價工程師《土建工程》備考講義:第二章第二節(jié)
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第二節(jié) 道路、橋梁、涵洞工程的分類、組成及構(gòu)造
一、道路工程
(一)道路分類及組成
1.道路的分類
根據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》(CJJ37),按道路所在位置、交通性質(zhì)及其使用特點(diǎn),道路可分為:公路、城市道路、廠礦道路及鄉(xiāng)村道路等。它們在技術(shù)方面有很多相同之處。
城市道路應(yīng)按道路在道路網(wǎng)中的地位、交通功能以及對沿線的服務(wù)功能等,分為快速路、主干路、次干路和支路四個等級,并應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)快速路應(yīng)中央分隔、全部控制出入、控制出入口間距及形式,應(yīng)實現(xiàn)交通連續(xù)通行,單向設(shè)置不應(yīng)少于兩條車道,并應(yīng)設(shè)有配套的交通安全與管理設(shè)施??焖俾穬蓚?cè)不應(yīng)設(shè)置吸引大量車流、人流的公共建筑物的出入口。
(2)主干路應(yīng)連接城市各主要分區(qū),應(yīng)以交通功能為主。主干路兩側(cè)不宜設(shè)置吸引大量車流、人流的公共建筑物的出入口。
(3)次干路應(yīng)與主干路結(jié)合組成干路網(wǎng),應(yīng)以集散交通的功能為主,兼有服務(wù)功能。次干路兩側(cè)可設(shè)置公共建筑物的出入口,但相鄰出入口的間距不宜小于 80m,且該出入口位置應(yīng)在臨近交叉口的功能區(qū)之外。
(4)支路宜與次干路和居住區(qū)、工業(yè)區(qū)、交通設(shè)施等內(nèi)部道路相連接,應(yīng)以解決局部地區(qū)交通,以服務(wù)功能為主。支路兩側(cè)公共建筑物的出入口位置宜布置在臨近交叉口的功能區(qū)之外。
道路交通量達(dá)到飽和狀態(tài)時的道路設(shè)計年限為:快速路、主干路應(yīng)為 20 年;次干路應(yīng)為 15 年;支路宜為 10~15 年。
2.公路的分類
根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01),公路分為高速公路、一級公路、二級公路、三級公路及四級公路等五個技術(shù)等級。
(1)高速公路為專供汽車分方向、分車道行駛,全部控制出入的多車道公路。高速公路的年平均日設(shè)計交通量宜在 15000 輛小客車以上。
(2)一級公路為供汽車分方向、分車道行駛,可根據(jù)需要控制出入的多車道公路。一級公路的年平均日設(shè)計交通量宜在 15000 輛小客車以上。
(3)二級公路為供汽車行駛的雙車道公路。二級公路的年平均日設(shè)計交通量宜為 5000~15000 輛小客車。
(4)三級公路為供汽車、非汽車交通混合行駛的雙車道公路。三級公路的年平均日設(shè)計交通量宜為 2000~6000 輛小客車。
(5)四級公路為供汽車、非汽車交通混合行駛的雙車道或單車道公路。雙車道四級公路年平均日設(shè)計交通量宜在 2 000 輛小客車以下;單車道四級公路年平均日設(shè)計交通量宜在 400 輛小客車以下。
公路技術(shù)等級選用應(yīng)根據(jù)路網(wǎng)規(guī)劃、公路功能,并結(jié)合交通量論證確定。主要干線公路應(yīng)選用高速公路。次要干線公路應(yīng)選用二級及二級以上公路。主要集散公路宜選用一、二級公路。次要集散公路宜選用二、三級公路。支線公路宜選用三、四級公路。
3.道路的組成
道路組成可以分為幾何(或稱線形)和結(jié)構(gòu)兩部分組成。
(1)線形組成。道路線形是指道路中線的空間幾何形狀和尺寸,這一空間線形投影到平、縱、橫
三個方向而分別繪制成反映其形狀、位置和尺寸的圖形,就是道路的平面圖、縱斷面圖和橫斷面圖。城市道路橫斷面可分為單幅路、兩幅路、三幅路、四幅路及特殊形式的斷面。城市道路橫斷面宜由機(jī)動車道、非機(jī)動車道、人行道、分車帶、設(shè)施帶、綠化帶等組成,特殊斷面還可包括應(yīng)急車道、路肩和排水溝等。
1)機(jī)動車道。機(jī)動車道路面寬度應(yīng)包括車行道寬度及兩側(cè)路緣帶寬度,單幅路及三幅路采用中間分隔物或雙黃線分隔對向交通時,機(jī)動車道路面寬度還應(yīng)包括分隔物或雙黃線的寬度。一條機(jī)動車道最小寬度應(yīng)符合表 2.2.1 的規(guī)定。
2)非機(jī)動車道。與機(jī)動車道合并設(shè)置的非機(jī)動車道,車道數(shù)單向不應(yīng)小于 2 條,寬度不應(yīng)小于
2.5m。非機(jī)動車專用道路面寬度應(yīng)包括車道寬度及兩側(cè)路緣帶寬度,單向不宜小于 3.5m,雙向不宜小于4.5m。一條非機(jī)動車道最小寬度自行車不得小于 1.0m,三輪車不得小于 2.0m。
3)人行道。人行道寬度必須滿足行人安全順暢通過的要求,并應(yīng)設(shè)置無障礙設(shè)施。人行道最小寬度應(yīng)符合表 2.2.2 的規(guī)定。
4)分車帶。分車帶按其在橫斷面中的不同位置及功能,可分為中間分車帶(簡稱中間帶)及兩側(cè)分車帶(簡稱兩側(cè)帶),分車帶由分隔帶及兩側(cè)路緣帶組成。分隔帶應(yīng)采用立緣石圍砌,需要考慮防撞要求時,應(yīng)采用相應(yīng)等級的防撞護(hù)欄。
5)設(shè)施帶。設(shè)施帶寬度應(yīng)包括設(shè)置護(hù)欄、照明燈柱、標(biāo)志牌、信號燈、城市公共服務(wù)設(shè)施等的要求,各種設(shè)施布局應(yīng)綜合考慮。設(shè)施帶可與綠化帶結(jié)合設(shè)置,但應(yīng)避免各種設(shè)施與樹木間的干擾。
6)綠化帶。道路綠化是大地綠化的組成部分,也是道路組成不可缺少的部分,無論是道路總體規(guī)劃、詳細(xì)設(shè)計、修建施工,還是養(yǎng)護(hù)管理都是其中的一項重要內(nèi)容。綠化帶的寬度應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求,最小寬度為 1.5m。
7)應(yīng)急車道。當(dāng)快速路單向機(jī)動車道數(shù)小于 3 條時,應(yīng)設(shè)不小于 3.0m 的應(yīng)急車道。當(dāng)連續(xù)設(shè)置有困難時,應(yīng)設(shè)置應(yīng)急停車港灣,間距不應(yīng)大于 500m,寬度不應(yīng)小于 3.0m。
8)保護(hù)性路肩。采用邊溝排水的道路應(yīng)在路面外側(cè)設(shè)置保護(hù)性路肩,中間設(shè)置排水溝的道路應(yīng)設(shè)置左側(cè)保護(hù)性路肩。快速路不應(yīng)小于 0.75m;其他道路不應(yīng)小于 0.5m;當(dāng)有少量行人時,不應(yīng)小于1.50m。
(2)結(jié)構(gòu)組成
路基是行車部分的基礎(chǔ),它由土、石按照一定尺寸、結(jié)構(gòu)要求建筑成帶狀土工構(gòu)筑物,路基必須具有一定的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性,又要經(jīng)濟(jì)合理,以保證行車部分的穩(wěn)定和防止自然破壞力的損害。
(二)路基的基本要求
路基是道路的基本結(jié)構(gòu)物,一方面要保證車輛行駛的通暢與安全,另一方面要支持路面承受行車荷載的要求,因此應(yīng)滿足以下要求:
(1)路基結(jié)構(gòu)物的整體必須具有足夠的穩(wěn)定性。
(2)路基必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和水溫穩(wěn)定性。
路基形式
(1)填方路基
1)填土路基。填土路基宜選用級配較好的粗粒土作填料。用不同填料填筑路基時,應(yīng)分層填筑,每一水平層均應(yīng)采用同類填料。
2)填石路基。填石路基是指用不易風(fēng)化的開山石料填筑的路堤。易風(fēng)化巖石及軟質(zhì)巖石用作填料時,邊坡設(shè)計應(yīng)按土質(zhì)路堤進(jìn)行。
3)砌石路基。砌石路基是指用不易風(fēng)化的開山石料外砌、內(nèi)填而成的路堤。砌石頂寬采用 0.8m,基底面以 1:5 向內(nèi)傾斜,砌石高度為 2~15m,砌石路基應(yīng)每隔 15~20m 設(shè)伸縮縫一道。當(dāng)基礎(chǔ)地質(zhì)條件變化時,應(yīng)分段砌筑,并設(shè)沉降縫。當(dāng)?shù)鼗鶠檎w巖石時,可將地基做成臺階形。
4)護(hù)肩路基。堅硬巖石地段陡山坡上的半填半挖路基,當(dāng)填方不大,但邊坡伸出較遠(yuǎn)不易修筑時,可修筑護(hù)肩。護(hù)肩應(yīng)采用當(dāng)?shù)夭灰罪L(fēng)化片石砌筑,高度一般不超過 2m,其內(nèi)外坡均直立,基底面以1:5 坡度向內(nèi)傾斜。
5)護(hù)腳路基。當(dāng)山坡上的填方路基有沿斜坡下滑的傾向或為加固、收回填方坡腳時,可采用護(hù)腳路基。護(hù)腳由干砌片石砌筑,斷面為梯形,頂寬不小于 1m,內(nèi)外側(cè)坡坡度可采用 1:0.5~1:0.75,其高度不宜超過 5m。
(2)挖方路基
挖方路基分為土質(zhì)挖方路基和石質(zhì)挖掘方路基。
(3)半填半挖路基
在地面自然橫坡度陡于 1:5 的斜坡上修筑路堤時,路堤基底應(yīng)挖臺階,臺階寬度不得小于 1m,臺階底應(yīng)有 2%~4%向內(nèi)傾斜的坡度。分期修建和改建公路加寬時,新舊路基填方邊坡的銜接處,應(yīng)開挖臺階。高速公路、一級公路,臺階寬度一般為 2m,土質(zhì)路基填挖銜接處應(yīng)采取超挖回填措施。
(三)路面
1.路面結(jié)構(gòu)
路面是由各種不同的材料,按一定厚度與寬度分層鋪筑在路基頂面上的層狀構(gòu)造物。
(1)面層
(2)基層
基層是設(shè)置在面層之下,并與面層一起將車輪荷載的反復(fù)作用傳遞到底基層、墊層、土基等起主要承重作用的層次。
(3)墊層
面層、基層和墊層是路面結(jié)構(gòu)的基本層次,為了保證車輪荷載的向下擴(kuò)散和傳遞,下一層應(yīng)比其上一層的每邊寬出 0.25m。
2.坡度與路面排水
道路橫坡應(yīng)根據(jù)路面寬度、路面類型、縱坡及氣候條件確定,宜采用 1%~2%。快速路及降雨量大的地區(qū)宜采用 1.5%~2%;嚴(yán)寒積雪地區(qū)、透水路面宜采用 1%~1.5%。保護(hù)性路肩橫坡度可比路面橫坡度加大 1.0%。路肩橫向坡度一般應(yīng)較路面橫向坡度大 1%。
高速公路、一級公路的路面排水,一般由路肩排水與中央分隔帶排水組成;二級及二級以下公路的路面排水,一般由路拱坡度、路肩橫坡和邊溝排水組成。
3.路面等級與分類
(1)路面等級
路面等級按面層材料的組成、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路面所能承擔(dān)的交通任務(wù)和使用的品質(zhì)劃分為高級路面、次高級路面、中級路面和低級路面等四個等級。
(2)路面類型
1)路面基層的類型。按照現(xiàn)行規(guī)范,基層(包括底基層)可分為無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類和粒料類。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類有:水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土、石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土及綜合穩(wěn)定土;粒料類分級配型和嵌鎖型,前者有級配碎石(礫石),后者有填隙碎石等。
①水泥穩(wěn)定土基層。在粉碎的或原來松散的土中,摻入足量的水泥和水,經(jīng)拌和得到的混合料在壓實養(yǎng)生后,當(dāng)其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求時,稱為水泥穩(wěn)定土。水泥穩(wěn)定粗粒土、水泥穩(wěn)定中粒土可適用于各種交通類別的基層和底基層,但水泥穩(wěn)定細(xì)粒土(水泥土)不能用作二級以上公路高級路面的基層。
②石灰穩(wěn)定土基層。在粉碎或原來松散的土中摻入足量的石灰和水,經(jīng)拌和、壓實及養(yǎng)生得到的混合料,當(dāng)其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求時,稱為石灰穩(wěn)定土。適用于各級公路路面的底基層,可作二級和二級以下的公路的基層,但不應(yīng)用作高級路面的基層。
③石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土基層。一定數(shù)量的石灰和粉煤灰或石灰和煤渣與其他集料相配合,加入適量的水,經(jīng)拌和、壓實及養(yǎng)生后得到的混合料,當(dāng)其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求時,稱為石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土。適用于各級公路的基層與底基層,但其中的二灰土不應(yīng)用作高級瀝青路面及高速公路和一級公路上的基層。
④級配碎(礫)石基層。由各種大小不同粒徑碎(礫)石組成的混合料,當(dāng)其顆粒組成符合技術(shù)規(guī)范的密實級配的要求時,稱其為級配碎(礫)石。級配碎石可用于各級公路的基層和底基層,可用作較薄瀝青面層與半剛性基層之間的中間層。級配礫石可用于二級和二級以下公路的基層及各級公路的底基層。
⑤填隙碎石基層。用單一尺寸的粗碎石作主骨料,形成嵌鎖作用,用石屑填滿碎石間的空隙,增加密實度和穩(wěn)定性,這種結(jié)構(gòu)稱為填隙碎石??捎糜诟骷壒返牡谆鶎雍投壱韵鹿返幕鶎印?/p>
2)路面面層類型。根據(jù)路面的力學(xué)特性,可把路面分為瀝青路面、水泥混凝土路面和其他類型路面。
①瀝青路面。瀝青面層分為瀝青混合料、乳化瀝青碎石、瀝青貫入式、瀝青表面處治等四種類型。瀝青混合料可分為瀝青混凝土混合料和瀝青碎石混合料。熱拌熱鋪瀝青混合料適用于各種等級公路的瀝青面層。高速公路、一級公路瀝青面層均應(yīng)采用瀝青混凝土混合料鋪筑,瀝青碎石混合料僅適用于過渡層及整平層。其他等級公路的瀝青面層的上面層,宜采用瀝青混凝土混合料鋪筑。
瀝青貫入式路面是在初步壓實的碎石(或軋制礫石)上,分層澆灑瀝青、撒布嵌縫料,經(jīng)壓實而成的路面結(jié)構(gòu),厚度通常為 40~80mm;當(dāng)采用乳化瀝青時稱為乳化瀝青貫入式路面,其厚度為40~50mm。瀝青貫入式路面適用于三、四級公路的瀝青面層,也可作為瀝青混凝土路面的聯(lián)結(jié)層。
瀝青表面處治是用瀝青和集料按層鋪法或拌和方法裹覆礦料,鋪筑成厚度一般不大于 30mm 的一種薄層路面面層。適用于三級、四級公路、城市道路支路、縣鎮(zhèn)道路、各級公路施工便道以及在舊瀝青面層上加鋪罩面層或磨耗層。
②水泥混凝土路面。水泥混凝土路面亦稱剛性路面,包括普通混凝土(素混凝土)、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、裝配式混凝土、鋼纖維混凝土和混凝土小塊鋪砌等面層板和基(墊)層所組成的路面。目前采用最廣泛的是就地澆筑的素混凝土路面,簡稱混凝土路面。
水泥混凝土路面適用于各種等級公路的路面施工。水泥混凝土路面的優(yōu)點(diǎn)有:強(qiáng)度高;穩(wěn)定性好;耐久性好;養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、經(jīng)濟(jì)效益高;有利于夜間行車。水泥混凝土路面的缺點(diǎn)有:對水泥和水的需要量大;有接縫;開放交通較遲;修復(fù)困難。
③其他類型路面。主要是指在柔性基層上用有一定塑性的細(xì)粒土穩(wěn)定各種集料的中低級路面。
(四)道路主要公用設(shè)施
1.停車場
大、中型停車場出入口不得少于 2 個,特大型停車場出入口不得少于 3 個,并應(yīng)設(shè)置專用人行出入口,且兩個機(jī)動車出入口之間的凈距不小于 15m。停車場的出口與入口宜分開設(shè)置,單向行駛的出(入)口寬度不得小于 5m,雙向行駛的出(入)口寬度不得小于 7m。小型停車場只有一個出入口時,出(入)口寬度不得小于 9m。
為了保證車輛在停放區(qū)內(nèi)停入時不致發(fā)生自重分力引起滑溜,導(dǎo)致交通事故,因而要求停放場的最大縱坡與通道平行方向為 1%,與通道垂直方向為 3%。出入通道的最大縱坡為 7%,一般以小于等于 2%為宜。
2.公共交通站點(diǎn)
車站可為直接式和港灣式,城市主、次干路和交通量較大的支路上的車站,宜采用港灣式。道路交叉口附近的車站宜安排在交叉口出口道一側(cè),距交叉口出口緣石轉(zhuǎn)彎半徑終點(diǎn)宜為 80m~150m。站臺長度最短應(yīng)按同時??績奢v車布置,最長不應(yīng)超過同時???4 輛車的長度,否則應(yīng)分開設(shè)置。站臺高度宜采用 0.15m~0.20m,站臺寬度不宜小于 2m;當(dāng)條件受限時,站臺寬度不得小于 1.5m。
3.道路照明
4.人行天橋和人行地道
人行天橋宜建在交通量大,行人或自行車需要橫過行車帶的地段或交叉口上。在城市商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)集中的地段,建造人行天橋既方便群眾也易誘導(dǎo)人們自覺上橋。
在某些城市的舊城區(qū)商業(yè)街道,雖然人流多,但道路較窄,機(jī)動車輛少,在這種情況下,則不一定要建造人行天橋。
在下列情況下,可考慮修建人行地道:
(1)重要建筑物及風(fēng)景區(qū)附近,修人行天橋會破壞風(fēng)景或城市美觀。
(2)橫跨的行人特別多的站前道路等。
(3)修建人行地道比修人行天橋在工程費(fèi)用和施工方法上有利。
(4)有障礙物影響,修建人行天橋需顯著提高橋下凈空時。
5.道路交通管理設(shè)施
道路交通管理設(shè)施通常包括交通標(biāo)志、標(biāo)線和交通信號燈等,廣義概念還包括護(hù)欄、統(tǒng)一交通規(guī)則的其他顯示設(shè)施。
(1)交通標(biāo)志。交通標(biāo)志分為主標(biāo)志和輔助標(biāo)志兩大類。主標(biāo)志按其功能可分為警告標(biāo)志、禁令標(biāo)志、指示標(biāo)志、指路標(biāo)志、旅游區(qū)標(biāo)志、作業(yè)區(qū)標(biāo)志、告示標(biāo)志等。輔助標(biāo)志系附設(shè)在主標(biāo)志下面,對主標(biāo)志起補(bǔ)充說明的標(biāo)志,它不得單獨(dú)使用。
標(biāo)志應(yīng)傳遞清晰、明確、簡潔的信息,以引起道路使用者的注意,并使其具有足夠的發(fā)現(xiàn)、認(rèn)讀和反應(yīng)時間。交通標(biāo)志的設(shè)置應(yīng)以完全不熟悉道路及周圍環(huán)境、借助使用有效地圖的交通參與者為服務(wù)對象。
交通標(biāo)志應(yīng)設(shè)置在駕駛?cè)藛T和行人易于見到,并能準(zhǔn)確判斷的醒目位置。一般安設(shè)在車輛行進(jìn)方向道路的右側(cè)或車行道上方。為保證視認(rèn)性,同一地點(diǎn)需要設(shè)置兩個以上標(biāo)志時,可安裝在一根立柱上,但最多不應(yīng)超過四個;標(biāo)志板在一根支柱上并設(shè)時,應(yīng)按警告、禁令、指示的順序,先上后下,先左后右地排列。
(2)交通標(biāo)線。交通標(biāo)線主要是路面標(biāo)線,系以文字、圖形、劃線等在路面上漆繪,以表示車行道中心線,機(jī)動車、非機(jī)動車分隔線,各類導(dǎo)向線以及人行橫道,車道漸變段,停車線等。此外,還有少數(shù)立面標(biāo)記。如設(shè)置在立交橋洞側(cè)墻或安全島等壁面上的標(biāo)記。
(3)交通信號燈。普通交通信號燈按紅、黃、綠,或綠、黃、紅自上而下,或自左向右排列。豎向排列常用于路幅較窄的舊城路口。橫向排列則可用于路幅較寬的城鎮(zhèn)道路。信號燈設(shè)在進(jìn)口端右側(cè)人行道邊。
二、橋梁工程
(一)橋梁組成與分類
1.橋梁的基本組成部分
橋梁是供鐵路、道路、渠道、管線、行人等跨越河流、山谷或其他交通線路等各種障礙物時所使用的承載結(jié)構(gòu)物。通常可劃分為上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)
(1)上部結(jié)構(gòu)(也稱橋跨結(jié)構(gòu))
上部結(jié)構(gòu)是指橋梁結(jié)構(gòu)中直接承受車輛和其他荷載,并跨越各種障礙物的結(jié)構(gòu)部分。一般包括橋面構(gòu)造(行車道、人行道、欄桿等)、橋梁跨越部分的承載結(jié)構(gòu)和橋梁支座。
(2)下部結(jié)構(gòu)
下部結(jié)構(gòu)是指橋梁結(jié)構(gòu)中設(shè)置在地基上用以支承橋跨結(jié)構(gòu),將其荷載傳遞至地基的結(jié)構(gòu)部分。一般包括橋墩、橋臺及墩臺基礎(chǔ)。
2.橋梁的分類
(1)根據(jù)橋梁主跨結(jié)構(gòu)所用材料,橋梁可劃分為木橋、圬工橋(包括磚、石、混凝土橋)、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋和鋼橋。
(2)根據(jù)橋梁所跨越的障礙物,橋梁可劃分跨河橋、跨海峽橋、立交橋(包括跨線橋)、高架橋等。
(3)根據(jù)橋梁的用途,可將其劃分為公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、人行橋、運(yùn)水橋、農(nóng)橋以及管道橋等。
(4)根據(jù)橋梁跨徑總長 L 和單孔跨徑 LK 的不同
(5)根據(jù)橋面在橋跨結(jié)構(gòu)中的位置,橋梁可分為上承式、中承式和下承式橋。
(6)根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式,橋梁可劃分為梁式橋、拱式橋、剛架橋、懸索橋和組合式橋。
(二)橋梁上部結(jié)構(gòu)
1.橋面構(gòu)造
(1)橋面鋪裝及排水、防水系統(tǒng)
1)橋面鋪裝。橋面鋪裝即行車道鋪裝,亦稱橋面保護(hù)層。橋面鋪裝的形式有:
①水泥混凝土或瀝青混凝土鋪裝。橋上的瀝青混凝土鋪裝可以做成單層式的或雙層式的。
②防水混凝土鋪裝。為了延長橋面鋪裝層的使用年限,宜在上面鋪筑厚 20mm 的瀝青表面做磨耗層。
為使鋪裝層具有足夠的強(qiáng)度和良好的整體性(亦能起聯(lián)系各主梁共同受力的作用),一般宜在混凝土中鋪設(shè)直徑為 4~6mm 的鋼筋網(wǎng)。
2)橋面縱橫坡
橋上縱坡機(jī)動車道不宜大于 4.0%,非機(jī)動車道不宜大于 2.5%;橋頭引道機(jī)動車道縱坡不宜大于 5.0%。高架橋橋面應(yīng)設(shè)不小于 0.3%。
橋面的橫坡,一般采用 1.5%~3%。通常是在橋面板頂面鋪設(shè)混凝土三角墊層來構(gòu)成;對于板梁或就 地澆筑的肋梁橋,為了節(jié)省鋪裝材料,并減輕重力,可將橫坡直接設(shè)在墩臺頂部而做成傾斜的橋面板,此時不需要設(shè)置混凝土三角墊層;在比較寬的橋梁中,用三角墊層設(shè)置橫坡將使混凝土用量與恒載重量增加過多,在此情況下可直接將行車道板做成雙向傾斜的橫坡,但這樣會使主梁的構(gòu)造和施工稍趨復(fù)雜。
3)橋面排水和防水設(shè)施
①橋面排水
排水管道應(yīng)采用堅固的、抗腐蝕性能良好的材料制成,管道直徑不宜小于 150mm。排水管道的間距可根據(jù)橋梁匯水面積和橋面縱坡大小確定:縱坡大于 2%的橋面設(shè)置排水管的截面積不宜小于 60mm2/m2;縱坡小于 1%的橋面設(shè)置排水管的截面積不宜小于 100mm2/m2;南方潮濕地區(qū)和西北干燥地區(qū)可根據(jù)暴雨強(qiáng)度適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)中橋、小橋的橋面設(shè)有不小于 3%的縱坡時,橋上可不設(shè)排水口,但應(yīng)在橋頭引道上兩側(cè)設(shè)置雨水口。
瀝青混凝土鋪裝在橋跨伸縮縫上坡側(cè)現(xiàn)澆帶與瀝青混凝土相接處應(yīng)設(shè)置滲水管。高架橋橋面應(yīng)設(shè)置橫坡及不小于 0.3%的縱坡。
②防水層。
橋面鋪裝應(yīng)設(shè)置防水層,橋面防水層設(shè)置在橋面鋪裝層下面。
圬工橋臺臺身背墻、拱橋拱圈頂面及側(cè)墻背面應(yīng)設(shè)置防水層。
(2)伸縮縫
為滿足橋面變形的要求,通常在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上設(shè)置伸縮縫。
1)伸縮縫的構(gòu)造要求。要求伸縮縫在平行、垂直于橋梁軸線的兩個方向,均能自由伸縮,牢固可靠,車輛行駛過時應(yīng)平順、無突跳與噪聲;要能防止雨水和垃圾泥土滲入造成阻塞;安裝、檢查、養(yǎng)護(hù)、消除污物都要簡易方便。在設(shè)置伸縮縫處,欄桿與橋面鋪裝都要斷開。
2)伸縮縫的類型。
①鍍鋅薄鋼板伸縮縫。這是一種簡易的伸縮縫,目前在中小跨徑的裝配式簡支梁橋上,當(dāng)梁的變形量在 20~40mm 以內(nèi)時常選用。
②鋼伸縮縫。鋼伸縮縫由鋼材制作,它能直接承受車輛荷載,并根據(jù)伸縮量的大小調(diào)整鋼蓋板的厚度,鋼伸縮縫也宜于在斜橋上使用。它的構(gòu)造比較復(fù)雜,只有在溫差較大的地區(qū)或跨徑較大的橋梁上才采用。當(dāng)跨徑很大時,一方面要加厚鋼板,另一方面需要采用更完善的梳形鋼板伸縮縫。
③橡膠伸縮縫。它是以橡膠帶作為跨縫材料。這種伸縮縫的構(gòu)造簡單,使用方便,效果好。在變形量較大的大跨度橋上,可以采用橡膠和鋼板組合的伸縮縫。
(3)人行道、欄桿、燈柱
橋梁上的人行道寬度由行人交通量決定,可選用 0.75m、1m,大于 1m 按 0.5m 倍數(shù)遞增。行人稀少地區(qū)可不設(shè)人行道,為保障行車安全改用安全帶。
1)安全帶。不設(shè)人行道的橋上,兩邊應(yīng)設(shè)寬度不小于 0.25m,高為 0.25~0.35m 的護(hù)輪安全帶。安全帶可以做成預(yù)制件或與橋面鋪裝層一起現(xiàn)澆。
2)人行道。人行道一般高出行車道 0.25~0.35m。
3)欄桿、燈柱。欄桿的高度一般為 0.8~1.2m,標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計為 1.0m;欄桿間距一般為 1.6~2.7m,標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計為 2.5m。
2.承載結(jié)構(gòu)
橋梁的承重結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)形式而異。
(1)梁式橋
梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載作用下,其支座僅產(chǎn)生垂直反力,而無水平推力的橋梁。梁式橋的特點(diǎn)是其橋跨的承載結(jié)構(gòu)由梁組成。梁式橋可分為簡支梁式橋、連續(xù)梁式橋、懸臂梁橋。
1)簡支梁式橋。是梁式橋中應(yīng)用最早,使用最廣泛的橋形之一。它受力明確、設(shè)計計算較容易,且構(gòu)造簡單,施工方便。簡支梁橋是靜定結(jié)構(gòu),其各跨獨(dú)立受力。橋梁工程中廣泛采用的簡支梁橋有三種類型:
①簡支板橋。簡支板橋主要用于小跨度橋梁??鐝皆?4~8m 時,采用鋼筋混凝土實心板橋;跨徑在6~13m 時,采用鋼筋混凝土空心傾斜預(yù)制板橋;跨徑在 8~16m 時,采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心預(yù)制板橋。
②肋梁式簡支梁橋(簡稱簡支梁橋)。簡支梁橋主要用于中等跨度的橋梁。
③箱形簡支梁橋。箱形簡支梁橋主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋。尤其適用于橋面較寬的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)和跨度較大的斜交橋和彎橋。
2)連續(xù)梁式橋和懸臂梁式橋。連續(xù)梁橋是大跨度橋梁廣泛采用的結(jié)構(gòu)體系之一,一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。
預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁按其截面變化可分為等截面連續(xù)梁和變截面連續(xù)梁;按其各跨的跨長可分為等跨連續(xù)梁和不等跨連續(xù)梁;按其截面形式可分為板式截面連續(xù)梁、肋梁式截面連續(xù)梁和箱形截面連續(xù)梁。
懸臂梁橋相當(dāng)于簡支梁橋的梁體越過其支點(diǎn)向一端或兩端延長所形成的梁式橋結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是懸臂跨與掛孔跨交替布置,通常為奇數(shù)跨布置。
T 形剛架橋是由橋跨梁體與橋墩(臺)剛接形成的具有懸臂受力特點(diǎn)的無支座 T 形梁式橋結(jié)構(gòu)。通常全橋由兩個或多個 T 形剛架通過鉸或掛梁相連所組成。
(2)拱式橋
拱式橋的特點(diǎn)是其橋跨的承載結(jié)構(gòu)以拱圈或拱肋為主。
拱式橋在豎向荷載作用下。兩拱腳處不僅產(chǎn)生豎向反力,還產(chǎn)生水平反力(推力)。
設(shè)計合理的拱主要承受拱軸壓力,拱截面內(nèi)彎矩和剪力均較小,因此可充分利用石料或混凝土等抗壓能力強(qiáng)而抗拉能力差的圬工材料。
拱式橋?qū)Φ鼗蠛芨?,適建于地質(zhì)和地基條件良好的橋址。
拱橋按其結(jié)構(gòu)體系分為:
1)簡單體系拱橋
在簡單體系拱橋中,拱橋的傳力結(jié)構(gòu)不與主拱形成整體共同承受荷載。橋上的全部荷載由主拱單獨(dú)承受,它們是橋跨結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件。拱的水平推力直接由墩臺或基礎(chǔ)承受。
2)組合體系拱橋。根據(jù)構(gòu)造方式及受力特點(diǎn),組合體系拱橋可分為桁架拱橋、剛架拱橋、桁式組合拱橋和拱式組合體系橋等四大類。
(3)剛架橋
剛架橋是由梁式橋跨結(jié)構(gòu)與墩臺(支柱、板墻)整體相連而形成的結(jié)構(gòu)體系。
(4)懸索橋
懸索橋又稱吊橋,是最簡單的一種索結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)代懸索橋一般由橋塔、主纜索、錨碇、吊索、加勁梁
及索鞍等主要部分組成。
1)橋塔。橋塔是懸索橋最重要的構(gòu)件。橋塔的高度主要由橋面標(biāo)高和主纜索的垂跨比 f/L 確定,
通常垂跨比 f/L 為 1/9~1/12。大跨度懸索橋的橋塔主要采用鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式可分為桁架式、剛架式和混合式三種。剛架式橋塔通常采用箱形截面。
橋塔標(biāo)高=橋面標(biāo)高+(f/L×主跨徑+最短吊索的長度)
2)錨碇
3)主纜索。主纜索是懸索橋的主要承重構(gòu)件,可采用鋼絲繩鋼纜或平行絲束鋼纜,大跨度吊橋的主纜索多采用后者。
4)吊索。吊索也稱吊桿,是將加勁梁等恒載和橋面活載傳遞到主纜索的主要構(gòu)件。吊索可布置成垂直形式的直吊索或傾斜形式的斜吊索,其上端通過索夾與主纜索相連,下端與加勁梁連接。吊索與主纜索連接有兩種方式:鞍掛式和銷接式。吊索與加勁梁連接也有兩種方式:錨固式和銷接固定式。
5)加勁梁。加勁梁是承受風(fēng)載和其他橫向水平力的主要構(gòu)件。大跨度懸索橋的加勁梁均為鋼結(jié)構(gòu),通常采用桁架梁和箱形梁。預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁僅適用于跨徑 500mm 以下的懸索橋,大多采用箱形梁。
6)索鞍
(5)組合式橋
斜拉橋是典型的懸索結(jié)構(gòu)和梁式結(jié)構(gòu)組合的,由主梁、拉索及索塔組成的組合結(jié)構(gòu)體系。
拉索是斜拉橋的主要承重構(gòu)件。目前采用較多的有平行鋼絲束,鋼絞線束和封閉式鋼索,在某些橋
上還有采用高強(qiáng)鋼筋和型鋼。
(三)橋梁下部結(jié)構(gòu)
1.橋墩
(1)實體橋墩
實體橋墩由墩帽、墩身和基礎(chǔ)組成。大跨徑的墩帽厚度一般不小于 0.4m,中小跨梁橋也不應(yīng)小于0.3m,并設(shè)有 50~100mm 的檐口。墩帽采用 C20 號以上的混凝土,加配構(gòu)造鋼筋,小跨徑橋的墩帽除嚴(yán)寒地區(qū)外,可不設(shè)構(gòu)造鋼筋。在墩帽放置支座的部位,應(yīng)布置一層或多層鋼筋網(wǎng)。當(dāng)橋墩上相鄰兩孔的支座高度不同時,需加設(shè)混凝土墊石予以調(diào)整,并在墊石內(nèi)設(shè)置鋼筋網(wǎng)。
(2)空心橋墩
空心橋墩按壁厚分為厚壁與薄壁兩種,一般用壁厚與中面直徑(即同一截面的中心線直徑或?qū)挾?的比來區(qū)分:t/D≥1/10 為厚壁,t/D<1/10 為薄壁。
空心橋墩在構(gòu)造尺寸上應(yīng)符合下列規(guī)定:
1)墩身最小壁厚,對于鋼筋混凝土不宜小于 300mm,對于素混凝土不宜小于 500mm。
2)墩身內(nèi)應(yīng)設(shè)橫隔板或縱、橫隔板,通常的做法是:對 40m 以上的高墩,不論壁厚如何,均按6~10m 的間距設(shè)置橫隔板。
3)墩身周圍應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)耐L(fēng)孔與泄水孔,孔的直徑不宜小于 200mm;墩頂實體段以下應(yīng)設(shè)置帶門的進(jìn)入洞或相應(yīng)的檢查設(shè)備。薄壁空心墩按計算配筋,一般配筋率在 0.5%左右,也有只按構(gòu)造要求配筋的。
(3)柱式橋墩
柱式橋墩一般由基礎(chǔ)之上的承臺、柱式墩身和蓋梁組成。柱式橋墩的墩身沿橋面橫向布置,通常由1~4 根立柱組成,柱身為 0.6~1.5m 的大直徑圓柱或方形、六角形等,使墩身具有較大的強(qiáng)度和剛度。
當(dāng)墩身高度大于 6~7m 時,可設(shè)橫系梁加強(qiáng)柱身橫向聯(lián)系。
(4)柔性墩
柔性墩是橋墩輕型化的途徑之一,它是在多跨橋的兩端設(shè)置剛性較大的橋臺,中墩均為柔性墩。
典型的柔性墩為柔性排架樁墩,是由成排的預(yù)制鋼筋混凝土沉入樁或鉆孔灌注樁頂端連以鋼筋混凝土蓋梁組成。多用在墩臺高度 5~7m,跨徑一般不宜超過 13m 的中、小型橋梁上。
柔性排架樁墩分單排架和雙排架墩。單排架墩一般適用于高度不超過 4~5m。樁墩高度大于 5.0m 時,為避免行車時可能發(fā)生的縱向晃動,宜設(shè)置雙排架墩;當(dāng)受樁上荷載或支座布置等條件限制不能采用單排架墩時,也可采用雙排架墩。
(5)框架墩
框架墩采用壓撓和撓曲構(gòu)件,組成平面框架代替墩身,支承上部結(jié)構(gòu),必要時可做成雙層或更多層的框架支承上部結(jié)構(gòu)。
2.橋臺
按照橋臺的形式,可分為:重力式橋臺、輕型橋臺、框架式橋臺、組合式橋臺。
(1)重力式橋臺
重力式橋臺主要靠自重來平衡臺后的土壓力,橋臺本身多數(shù)由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造,并用就地澆筑的方法施工。重力式橋臺依據(jù)橋梁跨徑、橋臺高度及地形條件的不同有多種形式,常用的類型有 U 形橋臺、埋置式橋臺、八字式和耳墻式橋臺。埋置式橋臺將臺身埋置于臺前溜坡內(nèi),不需要另設(shè)翼墻,僅由臺帽兩端耳墻與路堤銜接。
1)臺帽與背墻。橋臺頂帽由臺帽和背墻兩部分組成。臺帽采用 C20 素混凝土或鋼筋混凝土,其中鋼筋的布置和支座邊緣到臺身的最小距離與橋墩相同。
2)臺身
3)翼墻及耳墻。
U 形橋臺的翼墻,外側(cè)呈直立,內(nèi)側(cè)為 3:1~5:1 的斜坡。八字式和一字式的翼墻,根據(jù)近年的設(shè)計經(jīng)驗,墻頂寬取 0.4m,外側(cè)用 10:1 斜坡,內(nèi)側(cè)可用 8:1~10:1,翼墻的長度根據(jù)實地地形確定,尾端應(yīng)保持一個相當(dāng)高度。
埋置式橋臺的擋土采用耳墻,耳墻長度不宜太長,一般不超過 3~4m。厚度為 0.15~0.3m,高度為0.5~2.5m,耳墻應(yīng)將主筋伸入臺帽或背墻借以錨固。
(2)輕型橋臺
輕型橋臺一般由鋼筋混凝土材料建造,其特點(diǎn)是用這種結(jié)構(gòu)的抗彎能力來減少圬工體積而使橋臺輕型化。
輕型橋臺適用于小跨徑橋梁,橋跨孔數(shù)與輕型橋墩配合使用時不宜超過 3 個,單孔跨徑不大于13m,多孔全長不宜大于 20m。
(3)框架式橋臺
適用于地基承載力較低、臺身較高、跨徑較大的梁橋。其構(gòu)造形式有柱式、肋墻式、半重力式和雙排架式、板凳式等。
框架式橋臺均采用埋置式,臺前設(shè)置溜坡。為滿足橋臺與路堤的連接,在臺帽上部設(shè)置耳墻,必要時在臺帽前方兩側(cè)設(shè)置擋板,以防溜坡土進(jìn)入支座部位。
(4)組合式橋臺
為使橋臺輕型化,橋臺本身主要承受橋跨結(jié)構(gòu)傳來的豎向力和水平力,而臺后的土壓力由其他結(jié)構(gòu)來承受,形成組合式的橋臺。常見的有錨定板式、過梁式、框架式以及橋臺與擋土墻的組合等形式。
3.墩臺基礎(chǔ)
(1)擴(kuò)大基礎(chǔ)
這是橋涵墩臺常用的基礎(chǔ)形式。它屬于直接基礎(chǔ),是將基礎(chǔ)底板設(shè)在直接承載地基上,來自上部結(jié)構(gòu)的荷載通過基礎(chǔ)底板直接傳遞給承載地基。其平面常為矩形,平面尺寸一般較墩臺底面要大一些?;A(chǔ)較厚時,可在縱橫兩個剖面上都砌筑成臺階形。
(2)樁基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗鶞\層地質(zhì)較差,持力土層埋藏較深,需要采用深基礎(chǔ)才能滿足結(jié)構(gòu)物對地基強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性要求時,可用樁基礎(chǔ)。
(3)管柱基礎(chǔ)。是一種深基礎(chǔ),埋入土層一定深度,柱底盡可能落在堅實土層或錨固于巖層中,
作用在承臺的全部荷載,通過管柱傳遞到深層的密實土或巖層上。
管柱基礎(chǔ)因其施工方法和工藝較為復(fù)雜,所需機(jī)械設(shè)備較多,所以較少采用。但當(dāng)橋址處的地質(zhì)水文條件十分復(fù)雜,如大型的深水或海中基礎(chǔ),特別是深水巖面不平、流速大或有潮汐影響等自然條件下,不宜修建其他類型基礎(chǔ)時,可采用管柱基礎(chǔ)。
管柱基礎(chǔ)主要適用于巖層、緊密黏土等各類緊密土質(zhì)的基底,并能穿過溶洞、孤石支承在緊密的土層或新鮮巖層上,不適用于有嚴(yán)重地質(zhì)缺陷的地區(qū),如斷層擠壓破碎帶或嚴(yán)重的松散區(qū)域。
管柱按材料分類有由鋼筋混凝土管柱、預(yù)應(yīng)力混凝土管柱及鋼管柱三種。
(4)沉井基礎(chǔ)。橋梁工程常用沉井作為墩臺的梁基礎(chǔ)。通常用混凝土或鋼筋混凝土制成。它既是基礎(chǔ),又是施工時的擋土和擋土圍堰結(jié)構(gòu)物。
當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)上部荷載較大,而表層地基土的容許承載力不足,但在一定深度下有好的持力層,擴(kuò)大基礎(chǔ)開挖工作量大,施工圍堰支撐有困難,或采用樁基礎(chǔ)受水文地質(zhì)條件限制時,此時采用沉井基礎(chǔ)與其他深基礎(chǔ)相比,經(jīng)濟(jì)上較為合理。
此外,還有地下連續(xù)墻基礎(chǔ)、組合式基礎(chǔ)等。
三、涵洞工程
涵洞是修建在路基、堤壩或塘堰當(dāng)中,由洞身及洞口建筑組成的排水構(gòu)造物。一般用來宣泄小量水流,作排洪、灌溉之用;少數(shù)用作交通,供行人、車輛通過。
涵洞和橋的區(qū)別,按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,單孔跨徑小于 5m,多孔跨徑總長小于 8m 的統(tǒng)稱為涵洞;而圓管涵及箱涵則不論孔徑大小、孔數(shù)多少,都稱作涵洞。
(一)涵洞的分類
根據(jù)《公路涵洞設(shè)計細(xì)則》(JTG TD65-04),涵洞的分類如下:
1.按建筑材料不同分類
涵洞可分為石涵、混凝土涵及鋼筋混凝土涵、鋼波紋管涵等。
2.按構(gòu)造形式不同分類
涵洞可分為圓管涵、拱涵、蓋板涵、箱涵等。
(1)圓管涵。圓管涵的直徑一般為 0.75~2m。圓管涵受力情況和適應(yīng)基礎(chǔ)的性能較好,兩端僅需設(shè)置端墻,不需設(shè)置墩臺,故圬工數(shù)量少,造價低,但低路堤使用受到限制。
鋼筋混凝土管涵適用于缺少石料地區(qū)有足夠填土高度的小跨徑暗涵,一般采用單孔,多孔時不宜超過 3 孔。倒虹吸管涵適用于路塹挖方高度不能滿足設(shè)置渡槽的凈空要求時的灌溉渠道,不適用于排洪河溝。鋼波紋管涵適用于地基承載力較低,或有較大沉降與變形的路基。
(2)蓋板涵。蓋板涵在結(jié)構(gòu)形式方面有利于在低路堤上使用,當(dāng)填土較小時可做成明涵。鋼筋混凝土蓋板涵適用于無石料地區(qū)且過水面積較大的明涵或暗涵。石蓋板涵適用于石料豐富且過水流量較小的小型涵洞。
(3)拱涵。拱涵適用于跨越深溝或高路堤。一般超載潛力較大,砌筑技術(shù)容易掌握,是一種普遍采用的涵洞形式。
(4)箱涵。鋼筋混凝土箱涵適用于軟土地基,但施工困難且造價較高,較少采用。
3 按洞頂填土情況不同分類
涵洞可分為明涵和暗涵。
(1)明涵。洞頂無填土,適用于低路堤及淺溝渠處。
(2)暗涵。洞頂有填土,且最小填土厚度應(yīng)大于等于 0.5m,適用于高路堤及深溝渠處。
4.按水力性能不同分類
涵洞可分為無壓力式涵洞、半壓力式涵洞、壓力式涵洞。
(1)無壓力式涵洞。水流在涵洞全部長度上保持自由水面。
(2)半壓力式涵洞。涵洞進(jìn)口被水淹沒,洞內(nèi)水全部或一部分為自由面。
(3)壓力式涵洞。涵洞進(jìn)出口被水淹沒,涵洞全長范圍內(nèi)以全部斷面泄水。
新建涵洞應(yīng)采用無壓力式涵洞;當(dāng)涵前允許積水時,可采用壓力式或半壓力式涵洞;當(dāng)路基頂面高程低于橫穿溝渠的水面高程時,也可設(shè)置倒虹吸管涵。
(二)涵洞的組成
涵洞由洞身、洞口、基礎(chǔ)和附屬工程組成,如圖 2.2.13 所示。在地面以下,防止沉陷和沖刷的部分稱作基礎(chǔ);建筑在基礎(chǔ)之上,擋住路基填土,以形成流水孔道的部分稱為洞身;設(shè)在洞身兩端,用以集散水流,保護(hù)洞身和路基使之不被水流破壞的建筑物稱為洞口,它包括端墻、翼墻、護(hù)坡等。
(三)涵洞的構(gòu)造
1.洞身
洞身是涵洞的主要部分,它的截面形式有圓形、拱形、矩形(箱形)三大類。
一般情況同一涵洞的洞身截面不變,但為充分發(fā)揮洞身截面的泄水能力,有時在涵洞進(jìn)口處采用提高節(jié),如圖 2.2.14 所示。交通涵、灌溉涵和涵前不允許有過高積水時,不采用提高節(jié)。圓形截面不便設(shè)置提高節(jié),所以圓形管涵不采用提高節(jié)。
洞底應(yīng)有適當(dāng)?shù)目v坡,其最小值為 0.4%,一般不宜大于 5%,特別是圓涵的縱坡不宜過大,以免管壁受急流沖刷。當(dāng)洞底縱坡大于 5%時,其基礎(chǔ)底部宜每隔 3~5m 設(shè)防滑橫墻,或?qū)⒒A(chǔ)做成階梯形;當(dāng)洞底縱坡大于 10%時,涵洞洞身及基礎(chǔ)應(yīng)分段做成階梯形,并且前后兩段涵洞蓋板或拱圈的搭接高度不得小于其厚度的 1/4。
(1)圓管涵。圓管涵以鋼筋混凝土及混凝土管涵最為常見。
鋼筋混凝土圓管涵在土壤的垂直及水平壓力作用下,靜力工作性能良好。這種涵洞不僅混凝土的用量小,而且具有制造上的優(yōu)點(diǎn),即鋼筋骨架和涵管本身制造簡單,圓形管節(jié)在移動時也很方便。一般可分為剛性管涵和四鉸式管涵。
①剛性管涵。剛性管涵在橫截面上構(gòu)成一個剛性環(huán),圓環(huán)厚度隨直徑大小和填土高度而變。
②四鉸式管涵。采用四鉸式管涵的目的是為了降低圓管的應(yīng)力,以節(jié)約材料。鉸分別布置在最大彎矩處,即涵洞的兩側(cè)及涵洞的頂部和底部。
由于四鉸式管較剛性管應(yīng)力減小很多,所以它不僅可以縮小截面尺寸,減少配筋數(shù)量,而且可以采用純混凝土來建造。
(2)拱涵。拱涵的洞身由拱圈、側(cè)墻(墻臺)和基礎(chǔ)組成。拱圈形狀普遍采用圓弧拱。側(cè)墻(涵臺)的斷面形狀,采用內(nèi)壁垂直的梯形斷面。
(3)矩形涵洞。蓋板涵是常用的矩形涵洞,由基礎(chǔ)側(cè)墻(涵臺)和蓋板組成??鐝皆?1m 以下的涵洞,可用石蓋板;跨徑較大時應(yīng)采用鋼筋混凝土蓋板。
蓋板涵的過水能力較圓管涵大,與同孔徑的拱涵相接近,施工期限較拱涵短,但鋼材用量比拱涵多,對地基承載力的要求較拱涵低。因此,在要求通過較大的排洪量,地質(zhì)條件較差,路堤高度較小的設(shè)涵處,常采用蓋板涵,且常采用明涵。
2.洞口建筑
涵洞洞口建筑在洞身兩端,連接洞身與路基邊坡。
(1)涵洞與路線正交的洞口建筑。涵洞與路線正交時,常用的洞口建筑形式有端墻式、八字式、井口式。
①端墻式。端墻式洞口建筑為垂直涵洞軸線的矮墻,用以擋住路堤邊坡填土。墻前洞口兩側(cè)砌筑片石錐體護(hù)坡,構(gòu)造簡單,但泄水能力較小,適用于流量較小的孔徑涵洞、人工渠道或不受沖刷影響的巖石河溝上。
②八字式。八字式洞口除有端墻外,端墻前洞口兩側(cè)還有張開成八字形的翼墻。八字翼墻泄水能力較端墻式洞口好,多用于較大孔徑的涵洞。
③井口式。當(dāng)洞身底低于路基邊溝(河溝)底時,進(jìn)口可采用井口式洞口。水流匯入井內(nèi)后,再經(jīng)涵洞排走。
(2)涵洞與路線斜交的洞口建筑。涵洞與路線斜交時,洞口建筑仍可采用正交涵洞的洞口形式,根據(jù)洞口與路基邊坡相連的情況不同,有斜洞口和正洞口之分。
①斜洞口。涵洞端部與線路中線平行,而與涵洞軸線相交。斜洞口能適應(yīng)水流條件,且外形較美觀,雖建筑費(fèi)工較多,但常被采用。
②正洞口。涵洞端部與涵洞軸線互相垂直。正洞口只在管涵或斜度較大的拱涵為避免涵洞端部施工困難時才采用。
3.涵洞的基礎(chǔ)
涵洞的基礎(chǔ)一般采用淺基防護(hù)辦法,即不允許水流沖刷,只考慮天然地基的承載力。除石拱涵外,一般將涵洞的基礎(chǔ)埋在允許承壓應(yīng)力為 200kPa 以上的天然地基上。
(1)洞身基礎(chǔ)
①圓管涵基礎(chǔ)。圓管涵基礎(chǔ)根據(jù)土壤性質(zhì)、地下水位及冰凍深度等情況,設(shè)計為有基及無基兩種。有基涵洞采用混凝土管座。出入口端墻、翼墻及出入口管節(jié)一般都為有基。
有下列情況之一者,不得采用無基:巖石地基外,洞頂填土高度超過 5m;最大流量時,涵前積水深度超過 2.5m 者;經(jīng)常有水的河溝;沼澤地區(qū);溝底縱坡大于 5%。
②拱涵基礎(chǔ)。拱涵基礎(chǔ)有整體基礎(chǔ)與非整體基礎(chǔ)兩種。整體式基礎(chǔ)適用于小孔徑涵洞;非整體式基礎(chǔ)適用于涵洞孔徑在 2m 以上,地基土壤的允許承載力在 300kPa 及以上、壓縮性小的良好土壤(包括密實中砂、粗砂、礫石、堅硬狀態(tài)的黏土、堅硬砂黏土等)。不能滿足要求時,可采用整體式基礎(chǔ),以便分布壓力,也可加深基礎(chǔ)或采用樁基。
③蓋板涵基礎(chǔ)。蓋板涵基礎(chǔ)一般都采用整體式基礎(chǔ),當(dāng)基巖表面接近于涵洞流水槽面標(biāo)高時,孔徑大于或等于 2m 的蓋板涵,可采用分離式基礎(chǔ)。
(2)洞口建筑基礎(chǔ)。一般來說,涵洞出入口附近的河床,特別是下游,水流流速大并易出現(xiàn)旋渦,為防止洞口基底被水淘空而引起涵洞毀壞,進(jìn)出口應(yīng)設(shè)置洞口鋪砌以加固,并在鋪砌層末端設(shè)置漿砌片石截水墻(垂裙)來保護(hù)鋪砌部分。
4.沉降縫
凡地基土質(zhì)發(fā)生變化,基礎(chǔ)埋置深度不一,基礎(chǔ)對地基的壓力發(fā)生較大變化,基礎(chǔ)填挖交界處,及采用填石抬高基礎(chǔ)的涵洞,都應(yīng)設(shè)置沉降縫。置于巖石地基上的涵洞可以不設(shè)沉降縫。
5.附屬工程
涵洞的附屬工程包括:錐體護(hù)坡、河床鋪砌、路基邊坡鋪砌及人工水道等。
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