小桥涵设计探讨.pdf

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1、2Q!呈篁!塑(盟箜!丝翅)江酉建挝—————————————』墅鲤小桥涵设计探讨刘锐(南昌铁路局工务检测所，江西南昌330002)摘要：本文通过对涵洞的主要功能及分类进行详细探讨，对高速铁路框架涵的设计原则、主要结构尺寸、结构计算荷载、框架桥设计中应注意的问题进行研究。以供同仁指导与参考。关键词：高速铁路涵洞框架设计1涵洞涵洞是指贯穿路基或路堤的小型泄水和排洪构筑物?涵洞主要由洞身、端墙或翼墙和出人口铺砌等部分组成。涵洞同桥梁的区别在于涵洞跨径较小，桥梁跨径大，在1981年制定的《公路工程技术标准》

2、规定，单孔跨径小于5m，多孔跨径的总长小于8m的为涵洞。按照不同的分类方法，涵洞分为以下几种：(1)按构造形式分类：盖板箱形涵洞、圆形涵洞、框架涵、拱形涵洞、倒虹吸管、泄水隧洞等。(2)按建筑材料分类：钢筋混凝土涵洞、混凝土涵洞、石砌涵洞。(3)按用途分类：排洪涵洞、灌溉涵洞、立交涵洞、组合功能类型涵洞(如排洪兼立交)。(4)按施工方法：现浇法、预制顶进施工。(5)按与线路的关系可分为正交涵洞和斜交涵洞。高速重载铁路的高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点对土建工程提出了严格的要求。在高速重载行车条

3、件下，桥梁结构的动力远远大于普通铁路桥梁，这样就会让结构物承受极大的冲击力，使旅客舒适度受到一定程度的影响。这样就会导致轨道状态不保持稳定，甚至还会影响列车的运行安全。这样一来就对高速铁路桥梁的刚度和整体性、净空等提出了高要求。所以对高速铁路正线涵洞，一般都适宜采用整体性较好的钢筋混凝土框架涵，见图1。图1框架桥涵示意图2设计原则及主要结构尺寸(1)小桥一般选用7～16m钢筋混凝土框架，净空满足四·178·级及以下交通要求和排洪要求。(2)对于灌溉涵洞，一般根据灌溉面积、路基填高选用，为方便工后维修，

4、一般孔径不小于1．5m；路堑地段采用混凝土倒洪吸管；排洪涵根据过水流量、既有沟渠断面确定，以不压缩既有沟渠为原则，一般选用2～6m框架涵。(3)立交涵根据现场调查情况及当地有关部门的要求，选用孑L径4～6m、立交净高2．5～4．5m的框架涵。(4)涵洞基础应计算工后沉降，工后沉降量不应大于lOOmm；敷设无砟轨道时，工后沉降量不应大于相应地段路基的控制标准。当工后沉降量不满足要求时应进行地基处理。(5)涵洞顶至轨底的填料厚度不应小于1．2m。(6)涵洞基底土层基本承载力小于250kPa，应对基底土层进

5、行换填，当土层较厚时，采用粉喷、旋喷桩、基底换填等措施进行基底加固。(7)涵长一般采用5m一节，每股道线路宜从涵节中心通过，以保证涵洞的受力均匀。3框架桥涵的荷载及计算3．1活载列车活载包括冲击力时，应将静活载产生的力乘以冲击系数(1+“)。设计顶板时，应按全部冲击力计算；设计边、中墙及底板时，冲击力可以适当减低。当顶上填土厚度大于1．0米时，不计列车竖向动力作用。路活载、人行道活载框架桥的孔洞是车辆、人群穿越线路的通道。因此，设计框架桥时必须考虑车辆、人群荷载。3．2温度变化影响温度变化的幅度可按当

6、地气候条件决定。当地最高和最低月平均气温一般取七月份和一月份的气温平均值。设计时，应考虑施工季节和混凝土入模温度，然后确定夏季升温度数和冬季降温度数。3．3结构内力计算结构内力计算采用平面杆系有限元法，单元设为等截面直杆，对于梗肋部分单元则按其两端有效高度的平均值作为该单元的截面高度，以考虑梗肋对内力计算的影响。4重点注意事项4．1路桥方案的选择及下穿方案的优势大部分城市都是以铁路线为依托发展起来的，随着城市的发展和功能的扩展，原来对城市发展起推动作用的铁路线，在城市的发展中逐渐表现出了一定的负面影响

7、，主要集中在以下几个方面。(1)从空间上分析，在城市平面布局中，铁路线将其两侧的城市功能区隔断，造成城区之间的联系不畅。(2)从平面交通各交通形式占用道路的时间角度来分析，城市交通流量的上升和铁路提速后矛盾突出，原有平交道口根本不能适应上述两种交通的发展，各种恶性事故在城市公铁平交道口时有发生。(3)道路、铁路的交叉点多位于城市中心或经济比较发达的街区，从城市总体规划和环境保护角度考虑，应选择比较合理的交通方案，降低噪声，提高城市环境品质。在新建公路、铁路立体交通方案中，公路采用框架桥下穿铁路较之上跨

8、方案有明显的优势。主要优势如下。(1)从对铁路行车安全的影响考虑，下穿方案的控制因素比较明确，易于先期采取防护措施，顶进式框架桥从工法创立到目前为止30多年，已经形成了一整套完备的技术，其措施也非常可靠和完整；而上跨方案由于桥式的变化、工程控制因素不同等因素，往往各工程的实际情况不同，工程中不可控因素多，从工程控制角度考虑，存在一定的难度。(2)能够节约市政道路占地，提高城市中的土地资源的利用效率，符合城市发展长远利益，同时也降低了征地和拆迁的费用。(3