新型道路雨水横截沟结构试验研究

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1、2014年5月第5期城市道桥与防洪防洪排水127新型道路雨水横截沟结构试验研究叶远春，曲乐永，何萌，段文志。(1．北京市市政E程设计研究总院有限公司，北京市1~082；2．北京建筑大学，北京市1000~)摘要：当前普遍使用的道路雨水横截沟存在诸多缺点。该文基于透水水泥混凝土与钢构件协同受力的设想，提出了一种新型道路雨水拦截方案，并铺筑试验路，进行了荷载试验及透水试验。试验结果表明研发的新型道路雨水横截沟结构完全可以满足车辆荷载的要求，同时具备良好的透水性能，可全面替代常规箅式横截沟。关键词：雨水截

2、流；透水结构；协同受力；荷载试验；透水性能中图分类号：U417．3文献标识码：A文章编号：1009—7716(2014)05—0127—07透水沥青混凝土为柔性结构，作为磨耗层直0引言接与车轮接触，不直接参与结构受力，孔隙率需达近年来，随着城市的快速开发，地表硬化铺装到约20％。透水水泥混凝土为刚性结构，具有较好面积增加，雨水径流增长迅速，加上极端气候频的抗压性能，但由于排水的要求，需要其保证约现，屡屡造成城区严重积滞水事故。设置雨水拦截18％的孑L隙率，其骨料为断级配的疏松结构，其抗设施是加强雨

3、水管理，应对灾害的重要措施之一。压性能虽好，但不能与钢筋间形成良好的握裹效研究表明，道路雨水横截沟在拦截雨水径流方面应，抗拉性能无法保证，限制了其在结构中的使用。有较大的优势，其截流量大、效率高。目前常用的该项研究采用新型构造措施，旨在解决结构结构为算式横截沟，此类横截沟的安全性、舒适性受拉问题，并能同时实现全透水要求。由透水沥青及景观特性等较差，在工程实践中的应用受到较混凝土、透水水泥混凝土及钢结构构件组成，其中大限制。本文针对常规横截沟存在的技术问题，研透水水泥混凝土与钢结构构件协同工作，共同

4、承发出全新的道路雨水横截沟构造。该构造充分发担车行荷载(见图2)。挥了各主要材料的力学性能，以协同工作的方式0GF(：一13满足通行标准轴载的承载需求，同时也保证了其透水沥青混凝士透水功能。针对选定的构造，铺设试验路，进行了不锈钢挡板5荷载试验及透水性能试验验证。试验结果表明，这槽型钢80×43X5不锈钢工字钢I40X80×5．5种新型横截沟的安全性、舒适性及景观特性将大幅提升，对缓解排水压力，满足交通运行有着重要d‘-‘’．的现实意义。．LJⅢ山山1总体思路善ll耋主≥每jj爱i。妻誊要保证结构

5、有优良的透水性能，需要采用孔隙大、厚度薄、全通透的结构形式。现有的透水材图2路面结构设计图料主要为透水沥青混凝土(OGFC)、透水水泥混凝土(见图1)。上部为透水承载梁板结构，下部为排水结构(排水u槽)。降雨可快速地通过透水沥青混凝土路面面层进人透水水泥混凝土层后，经钢构件流入排水结构中，避免雨水径流的产生。钢构件由工字钢、槽钢及带孑L钢板组成，三者■圈间的连接采用焊接方式。其中工字钢为主要受拉构件，带孔钢板可使路面透水得以顺利通过，其位图1透水沥青混凝土(OGFCJ与透水水泥混凝土实样于中性轴附

6、近，可作为工字钢的翼缘协同承载，同收稿日期：2014—0l一18时也可作为透水混凝土的模板，方便施工。槽钢与作者简介：叶远春(1973一)，男，安徽六安人，高级工程师，从事道桥工程设计工作。钢板焊接并嵌入透水水泥混凝土中，形成剪力栓，2014年5月第5期城市道桥与防洪防洪排水129荷载换算为线荷载：q=216．67(kN／m)取结构最不利位置，即中心点，计算其挠度如跨中弯矩：gz02=6．69(kN·m)下：△￡槽=∞×ql~4／B截面模量临界值：：：42467(mm3)(rX1．U)与两根8#槽

7、钢的截面模量50600mm相近，取tz=O．2，∞查表求得，则：因此，次梁选用两根8#槽钢符合要求。△L钢=×qlx4／B=to×ql4×12(11)／Eh2．3．3钢板计算=0．553(mm)钢板厚度取5mm，为便于排水，对钢板进行根据公路桥涵设计规范，梁的挠度按不超过了开孑L，开孑L率取30％，计算结果如下：II600控制，根据钢结构设计规范，板的挠度按／／150计算跨度：取0．13m控制。可得工字钢挠度控制值为1．167mm，槽钢挠度钢板均布线荷载：按车轮及其应力扩散角计控制值为0．667m

8、m，钢板挠度控制值为1．433mm，算其所承受荷载为205．83kN／m文中各构件计算挠度值均小于规范要求，因此，构跨中弯矩：=qlo2=O．61(kN·m)件挠度符合设计要求。2．4透水性能分析截面模量临界值：W==2635．29(mm3)2．4．1基本原理钢钣j铜瓤僦：0=(1一)b2=-2916．67(mm3)根据20世纪70年代日本道路建设业协会的研究，透水性路面结构厚度的计算公式如下：钢板净截面模量比计算值高，说明钢板开孔日=(0．1i一3600q)100tl(60)(1