橋涵設(shè)計(jì)
1、基礎(chǔ)知識(shí)
橋梁的組成：
傳統(tǒng)的說法：橋梁主要由橋跨結(jié)構(gòu)、墩臺(tái)、基礎(chǔ)、附屬工程等部分組成……。
隨著大型橋梁的增多、結(jié)構(gòu)先進(jìn)性和復(fù)雜性的增強(qiáng)、對(duì)橋梁使用品質(zhì)的要求越來越高，傳統(tǒng)提法的局限性逐漸顯露。
現(xiàn)在的提法：橋梁由"五大部件"與"五小部件"組成。
所謂“五大部件”是指——橋梁承受汽車或其他運(yùn)輸車輛荷載的橋跨上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)，它們必須通過承受荷載的計(jì)算與分析，是橋梁結(jié)構(gòu)安全性的保證。
五大部件：
1）橋跨結(jié)構(gòu)(或稱橋孔結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu))。路線遇到障礙（如江河、山谷或其他路線等）的結(jié)構(gòu)物。
2）支座系統(tǒng)。支承上部結(jié)構(gòu)并傳遞荷載于橋梁墩臺(tái)上，它應(yīng)保證上部結(jié)構(gòu)預(yù)計(jì)的在荷載、溫度變化或其他因素作用下的位移功能。
3）橋墩。是在河中或岸上支承兩側(cè)橋跨上部結(jié)構(gòu)的建筑物。
4）橋臺(tái)。設(shè)在橋的兩端；一端與路堤相接，并防止路堤滑塌；另一端則支承橋跨上部結(jié)構(gòu)的端部。為保護(hù)橋臺(tái)和路堤填土，橋臺(tái)兩側(cè)常做一些防護(hù)工程。
5）墩臺(tái)基礎(chǔ)。是保證橋梁墩臺(tái)安全并將荷載傳至地基的結(jié)構(gòu)�；A(chǔ)工程在整個(gè)橋梁工程施工中是比較困難的部分，而且常常需要在水中施工，因而遇到的問題也很復(fù)雜。
◎前兩個(gè)部件是橋跨上部結(jié)構(gòu)，后三個(gè)部件是橋跨下部結(jié)構(gòu)。
所謂“五小部件”——是直接與橋梁服務(wù)功能有關(guān)的部件，過去總稱為橋面構(gòu)造。
五小部件：
1）橋面鋪裝(或稱行車道鋪裝)。鋪裝的平整、耐磨性、不翹曲、不滲水是保證行車舒適的關(guān)鍵。特別是在鋼箱梁上鋪設(shè)瀝青路面時(shí)，其技術(shù)要求甚嚴(yán)。
2）排水防水系統(tǒng)。應(yīng)能迅速排除橋面積水，并使?jié)B水的可能性降至最小限度。城市橋梁排水系統(tǒng)應(yīng)保證橋下無滴水和結(jié)構(gòu)上無漏水現(xiàn)象。
3）欄桿（或防撞欄桿）。它既是保證安全的構(gòu)造措施，又是有利于觀賞的最佳裝飾件。
4）伸縮縫。橋跨上部結(jié)構(gòu)之間或橋跨上部結(jié)構(gòu)與橋臺(tái)端墻之間所設(shè)的縫隙，以保證結(jié)構(gòu)在各種因素作用下的變位。為使行車順適、不顛簸，橋面上要設(shè)置伸縮縫構(gòu)造。
5）燈光照明。現(xiàn)代城市中，大跨橋梁通常是一個(gè)城市的標(biāo)志性建筑，大多裝置了燈光照明系統(tǒng)，構(gòu)成了城市夜景的重要組成部分。
結(jié)構(gòu)圖
翼墻：指橋臺(tái)前墻兩端或涵洞口兩側(cè)設(shè)置的擋土墻，涵洞的翼墻還起導(dǎo)流作用。
耳墻：指埋置式橋臺(tái)或樁柱式橋臺(tái)，與臺(tái)帽梁（蓋梁）連結(jié)成一體的小型擋土墻。
錐坡:指在橋梁或涵洞與路堤銜接處，為保持路堤穩(wěn)定而在橋梁兩端或洞口兩端構(gòu)筑的錐形填土及其表面的石砌防護(hù)體。
護(hù)坡：指橋臺(tái)前面為防止土體滑落而構(gòu)筑的土體及其表面的石砌防護(hù)體。
橋臺(tái)：是指橋梁兩端與路堤銜接的支承上部結(jié)構(gòu)并承受臺(tái)后土壓力的構(gòu)造物。
基礎(chǔ):擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)
橋墩：指支承橋梁上部結(jié)構(gòu)而不承受土體側(cè)壓力的構(gòu)造物
基礎(chǔ):擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)
鉆孔灌注樁是指采用不同的鉆孔方法，在土中形成一定直徑的井孔，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將鋼筋骨架（籠）吊入井孔中，灌注混凝土形成的樁基礎(chǔ)。
水下混凝土灌注過程：澆注水下混凝土不能將混凝土直接傾倒于水中。因?yàn)楫?dāng)混凝土直接與水接觸穿過水層時(shí)，骨料和水泥很快將產(chǎn)生分離，骨料很快沉入水底，而水泥在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)呼吁懸浮狀態(tài)，當(dāng)其下沉?xí)r，已凝結(jié)硬化。因此水下混凝土的澆注，必須在與周圍環(huán)境水隔離的條件下進(jìn)行。水下混凝土澆筑的方法很多。最常用的是導(dǎo)管法。
2、橋涵外業(yè)工作
橋涵外業(yè)調(diào)查記錄：
（1）、對(duì)于舊路上原有結(jié)構(gòu)物，需要填寫以下2個(gè)本子。
（2）、對(duì)于新建道路，需要填寫“小橋涵原始資料記錄簿”。
外業(yè)資料收集：
原有橋涵調(diào)查
目的：原有構(gòu)造物是否滿足設(shè)計(jì)使用要求。
方法：
（1）調(diào)查舊橋涵過水能力，孔徑、高度，基礎(chǔ)有無沖刷，沖刷深度。
（2）對(duì)原有結(jié)構(gòu)物進(jìn)行水文驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算。
（3）原有橋涵細(xì)部測(cè)量：中心樁號(hào)，角度，橋臺(tái)背墻前緣樁號(hào)，中線左右橋?qū)�，橋凈寬，護(hù)攔、人行道寬度。橋面標(biāo)高、基礎(chǔ)頂面、墩臺(tái)蓋梁頂面標(biāo)高。
（4）如果沒有竣工圖，還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)細(xì)部尺寸測(cè)量。
（5）結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)調(diào)查：按《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》JTG H11—2011要求內(nèi)容進(jìn)行調(diào)查，并進(jìn)行橋梁使用狀態(tài)評(píng)定。
水文計(jì)算
（1）匯水面積：
按規(guī)定繪制沿線水系圖。核實(shí)低洼內(nèi)澇內(nèi)、分（滯）洪區(qū)的分布及主要水利工程位置和形式。
從地形圖上量繪沿線各匯水區(qū)面積、長(zhǎng)度、寬度、坡度等特征值及主要水利工程控制的匯水面積。
（2）河段調(diào)查：
調(diào)查河道平面形狀及形態(tài)，核對(duì)與地形圖有無出入。
調(diào)查支流、分流、滑坡、塌岸等現(xiàn)象。
調(diào)查河床沖淤變化，河岸穩(wěn)定程度。上游泥沙來源，歷史上淤積高度和下切深度。
調(diào)查水流泛濫寬度、根據(jù)河床形態(tài)、泥沙組成、植被情況，確定河床、河灘各部分洪水糙率。
（3）洪水位調(diào)查：
收集的歷史洪水資料，在河段兩岸調(diào)查洪水發(fā)生的時(shí)間、洪痕位置、漲落過程、主流方向，調(diào)查有無漫流、分流及受人工建筑物的影響，調(diào)查河床斷面沖淤變化情況。
洪水調(diào)查的河段宜選擇兩岸有較多洪痕點(diǎn)，水流順直穩(wěn)定，無回流、分洪及人工建筑物影響，并宜靠近水文斷面。
同一次洪水應(yīng)調(diào)查3個(gè)以上較可靠的洪痕點(diǎn)，作出標(biāo)志，記錄洪痕指定人的姓名、職業(yè)、年齡和敘述內(nèi)容。根據(jù)指定的洪痕標(biāo)志物情況，指定人對(duì)洪水記憶程度，綜合分析、判斷洪痕點(diǎn)的可靠性。填寫洪水調(diào)查表。
（4）水文斷面測(cè)繪——形態(tài)斷面測(cè)量
A、形態(tài)斷面首先選在比較規(guī)則的順直河段上，宜與流向垂直。其次斷面選在洪痕分布較多、河岸穩(wěn)定、沖淤不大、泛濫寬度較小、無死水和回流的位置。
B、形態(tài)斷面應(yīng)在橋位上、下游各測(cè)繪一個(gè)；對(duì)河面不寬的中橋，可只測(cè)繪一個(gè)；當(dāng)橋位斷面符合水文斷面條件時(shí)，橋位斷面可作為水文斷面。
C、橫向范圍：平面寬灘河流測(cè)至歷史最高洪水泛濫線以外50m。
D、繪制內(nèi)容：應(yīng)標(biāo)出河床地面線、植被和地質(zhì)情況、糙率特征水位等。
E、縱向范圍：水文斷面下游長(zhǎng)度不小于1倍河道泛濫寬度，水文斷面上游2倍泛濫寬度。無洪痕點(diǎn)時(shí)，可用常水位或河道縱斷經(jīng)修正代替。
F、測(cè)繪內(nèi)容：河床比降線、測(cè)時(shí)水面比降線、歷次洪水比降線、水文斷面及橋位斷面位置。
（5）流量計(jì)算
小橋涵：
A、根據(jù)流量觀測(cè)資料推算設(shè)計(jì)流量
B、地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)公式
C、暴雨推理法
D、徑流形成法
E、形態(tài)調(diào)查法
F、直接類比法
G、省院編寫的經(jīng)驗(yàn)公式
大中橋：
A、采用暴雨推理法
B、水文觀測(cè)站歷年流量計(jì)算
C、利用全國(guó)水文分區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式確定設(shè)計(jì)流量（觀測(cè)資料特別的少）
（6）設(shè)計(jì)水位計(jì)算
推算設(shè)計(jì)流量對(duì)應(yīng)的水位線高程即為設(shè)計(jì)水位高程
Cv為均方差與均值比
查皮爾遜III曲線kp值 cs=3.5cv cs偏差系數(shù) cv變差系數(shù) p130
（7）橋孔長(zhǎng)度計(jì)算
（8）沖刷計(jì)算及基礎(chǔ)埋深
D、橋下河槽最低沖刷線
1)總沖刷深度
橋下河槽中，橋梁墩臺(tái)處的最低沖刷線，應(yīng)為橋下全部沖刷完成后的沖刷坑底（見圖）。全部沖刷完成后的最大水深，稱為總沖刷深度 hs ，是自然（演變）沖刷 △ h 、一般沖刷 hp和局部沖刷hɓ 等各種沖刷深度的總和，即hs=hɓ+hp+ △ h 。由設(shè)計(jì)水位Hs減去總沖刷深度，就是橋梁墩臺(tái)處河槽的最低沖刷線標(biāo)高 Hm，亦即Hm=Hs-hs。
2)幾點(diǎn)說明
（1）對(duì)于穩(wěn)定性河段，河槽穩(wěn)定、不會(huì)拓寬，位于河槽部分和河灘部分的墩臺(tái)，可分別計(jì)算沖刷深度，各自采用不同的最低沖刷線標(biāo)高。
（2）若河槽內(nèi)邊灘下移，深槽擺動(dòng)，則在深槽可能擺動(dòng)的范圍內(nèi)，全部橋墩均應(yīng)采用相同的最低從刷線標(biāo)高并按河槽的最大水深計(jì)算沖刷深度。
（3）在穩(wěn)定的河灘部分，可按河灘特點(diǎn)計(jì)算沖刷深度，灘地墩臺(tái)可采用相同的最低沖刷線標(biāo)高。
（4）對(duì)于河灘不夠穩(wěn)定的河段，如果河灘可能被沖成河槽（河槽擴(kuò)寬），則河槽和河灘部分的所有墩臺(tái)，均采用相同的最低沖涮線標(biāo)高，并按河槽的最大水深計(jì)算沖刷深度。
（5）橋臺(tái)的局部沖刷，由于導(dǎo)流堤或錐形護(hù)坡改善了橋臺(tái)部分的水流狀態(tài)，往往較橋墩的局部沖刷為��；但未設(shè)置導(dǎo)流堤而突出于水流中的橋臺(tái)，則近似于丁壩頂部的局部沖刷，在河灘流量較大時(shí)沖刷十分嚴(yán)重，應(yīng)予以注意，一般可通過調(diào)查或計(jì)算確定。
E、基礎(chǔ)埋深
1）擴(kuò)大基礎(chǔ)埋深滿足沖刷要求及地基承載力要求。一般不宜超過5.5m。
2）樁基樁頂一般不高于地面或常水位。有時(shí)樁柱埋置橋臺(tái)臺(tái)高大于5m時(shí)，可采用提高樁頂標(biāo)高采解決樁柱抗力不足問題。
3）肋板埋置臺(tái)承臺(tái)不必全埋入土中，以承臺(tái)不脫空為宜，埋入0.5~1.0m為宜。
4）涵洞基礎(chǔ)往往埋置過深,沒必要埋在凍漲線下25cm。應(yīng)按規(guī)范公式確定埋深。
橋梁測(cè)量
A、橋位平面控制測(cè)量
大橋要求進(jìn)行橋位平面控制測(cè)量，定測(cè)時(shí)要求在橋軸線方向上，（曲線橋可在切線方向上），每岸設(shè)置1—2個(gè)橋位樁。橋軸線相對(duì)中誤差與路線控制測(cè)量要求相同。
B、橋位地形圖測(cè)量
橋位地形圖范圍應(yīng)能滿足橋梁改河、布設(shè)調(diào)治構(gòu)造物的需要。原有地形圖不能滿足要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。
C、橋位地形圖測(cè)量
大橋應(yīng)從水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)高程測(cè)量，橋址處縱斷面及現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物高程，中、小橋、涵洞可引測(cè)橋涵附近整樁高程。也可利用路線縱斷測(cè)量資料，當(dāng)?shù)匦巍⒌匚镒兓瘯r(shí)應(yīng)加樁補(bǔ)測(cè)。特別是橋臺(tái)處應(yīng)注意加樁，便于確定橋臺(tái)基礎(chǔ)標(biāo)高及錐坡基礎(chǔ)高度。
對(duì)于冰凍河流應(yīng)鑿冰眼后實(shí)測(cè)河床標(biāo)高。
當(dāng)?shù)孛鏅M坡較大時(shí)應(yīng)實(shí)測(cè)左右側(cè)路肩處輔助縱斷面，以方便合理確定墩臺(tái)基礎(chǔ)標(biāo)高。
橋涵結(jié)構(gòu)選擇
橋梁：
1）根據(jù)不同的孔徑要求可采用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)或簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)結(jié)構(gòu)。橋梁跨徑＜10m上部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土板式結(jié)構(gòu)，20m≥L≥10m上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土板；40m>L>20m,建筑高度受限制的橋梁宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁結(jié)構(gòu);建筑高度不受限制的橋梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁結(jié)構(gòu)。
根據(jù)運(yùn)輸條件、板梁數(shù)量決定空心板采用先張法或后張法板。
2）主線橋梁與路線的夾角宜控制在60o≤α≤120o，超過30o時(shí)宜考慮改移河溝或增大跨徑。
3）下部結(jié)構(gòu)根據(jù)孔徑、墩臺(tái)高度、基礎(chǔ)條件可選擇輕型橋臺(tái)、薄壁橋臺(tái)，樁柱式墩臺(tái)、肋板理置式臺(tái)，現(xiàn)U型橋臺(tái)、重力式墩。擴(kuò)大基礎(chǔ)要求承載力在300 kPa以上的礫砂、卵石、碎石土等密實(shí)的土基上。
4）山區(qū)高填方深溝設(shè)橋還是設(shè)涵問題。當(dāng)路基挖方棄土過多時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)涵，當(dāng)?shù)鼗休d力較高時(shí)，可采用暗板橋。
涵洞：
涵洞可根據(jù)具體情況選用園管涵、蓋板涵、拱涵、箱涵等型式。
圓管涵孔徑為1.0、1.25、1.5m。要求基底承載力大于100kPa，過水能力為1.5~5.0m3/s。
蓋板涵孔徑為1.5、2.0、3.0、4.0 m。過水能力力5.0~40 m3/s，承載力要求200 kPa以上。
二級(jí)公路最好選用1.25m以上孔徑。
箱涵孔徑1.5×1.25~7×4.2m，要求基底承載力大于100kPa。
拱涵分石拱涵、鋼筋混凝土拱涵，孔徑在1.5-6.0m之間，適合地基承載力較高，路基填土較高的情況。
橋涵橋孔布設(shè)：
1）合理選擇橋孔長(zhǎng)度。橋孔不宜壓縮河槽，可根據(jù)設(shè)計(jì)流量、橋位河段特性、橋下沖刷深度、橋頭引道和調(diào)治構(gòu)造物布置情況等因素綜合確定。
2）橋孔布設(shè)要跨過主溝
3）橋孔布設(shè)要考慮左右河灘流量比。
4）橋孔布設(shè)要考慮高跨比，橋下凈空高度與橋梁?jiǎn)慰卓鐝奖戎挡灰诵∮?/6~1/8。
5）對(duì)于兩岸有堤壩的河流，橋的基礎(chǔ)最好不要落在內(nèi)側(cè)堤壩上，并使橋跨跨出堤壩（特殊情況除外），同時(shí)還要了解堤壩有無抗洪時(shí)通車要求，如有應(yīng)滿足。
6）斜彎橋梁平面布置:對(duì)于單、多孔現(xiàn)澆或預(yù)制裝配式簡(jiǎn)支體系橋跨，建議斜橋斜做；對(duì)于斜度不大的簡(jiǎn)支梁橋或各種斜度的連續(xù)體系橋跨，建議斜橋正做；對(duì)于橋跨較長(zhǎng)且多處跨線、跨河斜交時(shí)，建議采用正斜做結(jié)合的平面布設(shè)方式。
7）跨公路、鐵路、渠道橋
橋孔布設(shè)要經(jīng)濟(jì)、合理、協(xié)調(diào)，不可肓目追求大跨徑。
橋涵外業(yè)工作
1、橋涵勘測(cè)調(diào)查總說明。
2、橋涵水文計(jì)算書。
3、原有橋涵調(diào)查記錄本。
4、小橋涵原始資料調(diào)查記錄本。
5、沿線水系分布圖。
6、小橋梁工程一覽表，涵洞工程一覽表初稿。
7、橋涵標(biāo)高計(jì)算表。
8、有關(guān)舊橋涵檔案、氣象、規(guī)劃、協(xié)議等資料。
9、向市水利部門關(guān)于灌溉渠道的征求意見書。
10、向鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府關(guān)于小橋涵設(shè)置的征求意見書。
3、內(nèi)業(yè)
4、制圖標(biāo)準(zhǔn)
