【正文】 （4） 同鋼筋混凝土橋相比，其自重和建筑高度較小，其耐久性則因采用高質(zhì)量的材料及消除了活載所致裂紋而大為改進(jìn)。主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1） 節(jié)省鋼材，降低橋梁的材料費(fèi)用：（2） 由于采用預(yù)施應(yīng)力工藝，能使混凝土結(jié)構(gòu)的工地接頭安全可靠，因詞以往只適用于剛巧架設(shè)的各種不要的施工方法，現(xiàn)在也能用于這兒，從而降低其造價(jià)。 但是空心板橋的造價(jià)比較高，所以，經(jīng)濟(jì)上暫不考慮此種方案。有利于大規(guī)模的工廠預(yù)制生產(chǎn)，并用現(xiàn)代化的設(shè)備進(jìn)行安裝，簡(jiǎn)化施工管理工作，降低施工費(fèi)用。雖然板橋的構(gòu)件形式和尺寸趨近于標(biāo)準(zhǔn)化，有利于大規(guī)模生產(chǎn)，并且提高了工程質(zhì)量，降低了造價(jià)，不受季節(jié)影響，可上下部同時(shí)施工，縮短工期，板橋有以下特點(diǎn)： （1） 板橋?qū)凫o定結(jié)構(gòu) ，受力明確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受外部影響，能適應(yīng)地基較差的橋位上建橋。第九章 橋梁設(shè)計(jì) 橋梁方案比選橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的因素很多，因此應(yīng)根據(jù)所設(shè)計(jì)的任務(wù)，性質(zhì)及遠(yuǎn)景發(fā)展的需要，按經(jīng)濟(jì)，適用，美觀的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了在各種橋型中選擇一種最滿足要求的設(shè)計(jì)方案，就必須進(jìn)行各種方案的分析和比較，從中選出最優(yōu)的方案，根據(jù)這一原則，給出三個(gè)方案。4. 養(yǎng)護(hù)維修 選擇涵洞類型時(shí)，為了便于養(yǎng)護(hù)，孔徑不宜過小，洞身不宜過長(zhǎng)。路堤越高、涵洞越長(zhǎng)，當(dāng)路堤高度超過56m，若設(shè)計(jì)流量較小時(shí)，采用圓管涵較經(jīng)濟(jì)；若設(shè)計(jì)流量較大時(shí)，是選擇涵洞還是小橋應(yīng)做方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。采用無壓力式圓管涵時(shí)，一般不宜超過三孔。在缺乏石料的地區(qū)當(dāng)設(shè)計(jì)流量較小時(shí)，選用圓管涵或鋼筋混凝土蓋板涵比較經(jīng)濟(jì)。c 選擇構(gòu)造形式，當(dāng)設(shè)計(jì)流量在左右時(shí)，一般宜采用圓管涵；但當(dāng)路堤填土高度過低，圓管涵頂填土高度不足時(shí)，宜采用蓋板涵，此時(shí)應(yīng)先考慮暗涵，當(dāng)蓋板涵頂填土高度不足時(shí)，在考慮明涵。b 按水利興致選擇涵洞計(jì)算圖式，一般新建涵洞多采用無壓力式涵洞，為了提高涵洞的泄水能力，在不造成淹沒上游農(nóng)田村莊的前提下，允許涵前可以有較大壅水高度時(shí)，可采用半壓力式或壓力式涵洞。橋涵形式的選擇應(yīng)考慮的主要因素有：1. 地形、地質(zhì)、水文和水利條件，這里要考慮的因素有：a 橋涵選擇，當(dāng)跨越常年有水但流量較小，或僅暴雨時(shí)產(chǎn)生水流的河溝，并且水流中飄浮物少，上游泥沙流動(dòng)較小，路堤高度滿足壅水高度的要求，能夠滿足需溢泄的設(shè)計(jì)流量時(shí)需要用涵洞。e 橋涵地址應(yīng)盡量避免選在淤泥等地質(zhì)不良地段，當(dāng)無法避讓時(shí)，可選在淤泥層較淺或厚度較薄的地方。c 當(dāng)公路路線緊靠村鎮(zhèn)時(shí)，要注意順應(yīng)村鎮(zhèn)的水流沿路設(shè)置涵洞，以便及時(shí)排除村內(nèi)的地面積水。3．小橋涵位置的選擇一般情況下，當(dāng)出現(xiàn)下述情況時(shí)均應(yīng)布設(shè)橋涵：a 路線縱斷面上凹形豎曲線底部；b 路線跨越明顯的排水溝槽處；c 路線通過農(nóng)田灌溉渠處；d 在平原區(qū)當(dāng)路線通過較長(zhǎng)的低洼或泥沼地帶；e 路線傍山時(shí)，在暴雨流量集中地帶；4．平原區(qū)橋涵布設(shè)置a 平原區(qū)應(yīng)根據(jù)農(nóng)業(yè)灌溉所需的天然河溝和人工渠道位置，按天然排洪系統(tǒng)設(shè)置小橋涵，避免因改溝合并占用農(nóng)田和破壞既有的耕作和排洪系統(tǒng)。c 橋涵布設(shè)時(shí)，應(yīng)避免壅水過高而淹沒農(nóng)田、村鎮(zhèn)和路基，或下游流速過大，加劇沖蝕溝岸及路基。2．橋涵沿線的一般原則a 橋涵應(yīng)布設(shè)在地質(zhì)條件好，地基穩(wěn)定的地段。急流槽進(jìn)出水槽處，底部宜用片石鋪砌，長(zhǎng)度一般不小于l0m，特殊情況下應(yīng)在下游設(shè)厚20～50cm。急流槽或急流管的出水口處應(yīng)設(shè)置消能設(shè)施，可采用混凝土或石塊鋪筑的消力池或消力欄。急流槽縱坡較陡時(shí)，為防止槽體順坡下滑，～～50m。當(dāng)急流槽縱坡陡于1：，宜采用金屬管，管徑應(yīng)大于20cm。急流槽縱坡一般不宜超過1：2，同時(shí)應(yīng)與天然地面坡度相配合。急流槽的橫斷面一般為矩形或梯形，尺寸視水流大小確定。進(jìn)水口為喇叭口式的簸箕形，出水口設(shè)置消能設(shè)施，下端與路基下邊坡的排水溝相接要順適，防止水流沖出排水溝。其目的是集中消減水流能量，使水流經(jīng)慎坡引流后降低流速，以免沖蝕路基內(nèi)、外坡體而造成坍塌。（1）路肩排水溝在硬路肩寬度較窄或爬車道占用了路肩過水?dāng)嗝?，而路面的匯水寬度或匯水量都較大，攔水帶的流水?dāng)嗝娌蛔銜r(shí)，可在土路肩上設(shè)置由U形水泥混凝土預(yù)制件鋪筑的路肩排水溝，溝底縱坡同路肩縱坡，%。急流槽用于陡坡地段，采用漿砌片石砌筑，并加以相應(yīng)的防護(hù)加固。圖82 排水溝（單位：cm）3． 急流槽急流槽用于陡坡地段，溝底縱坡可達(dá)45176。一般情況下，％～％，％，如果大于3％，應(yīng)對(duì)排水溝進(jìn)行加固處理。排水溝水流進(jìn)入其他溝渠或水道時(shí)，應(yīng)使原水道不沖刷或淤積，一般應(yīng)使排水溝與原水道成銳角相交，交角不大干，有條件時(shí)可用半徑R=10b(b為溝頂寬)的圓曲線向下游與其他水進(jìn)相接。排水溝的橫斷面采用梯形，土溝的邊坡坡度為1：。截水溝水流不應(yīng)引入邊溝，長(zhǎng)度以200500m為宜。截水溝的橫斷面形式，一般為梯形，邊坡坡度采用1:，截水溝的位置應(yīng)盡量與地面水流方向垂直，以提高截水效能和縮短溝的長(zhǎng)度。1． 截水溝截水溝，一般設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷。邊溝的橫斷面形式采用梯形，梯形邊溝內(nèi)側(cè)邊坡為1：，外側(cè)邊坡坡度與挖方邊坡坡度相同。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常與路基排水設(shè)計(jì)綜合考慮，使之起到邊溝的排水作用。（6）排水構(gòu)造物的設(shè)計(jì)，應(yīng)貫徹因地制宜，就地取材的原則，要能迅速有效地排除路基“有害水”，以免影響路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，保證公路運(yùn)輸暢。排水溝渠應(yīng)選擇地形，地質(zhì)較好的地段通過，以節(jié)約加固工程投資，對(duì)于排水困難和地質(zhì)不良地段應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。（3）保護(hù)生態(tài)環(huán)境，防止水土流失和污染水源。路基排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：（1）各種中基排水溝渠的設(shè)置和聯(lián)結(jié)應(yīng)盡量不占農(nóng)田并與水利建設(shè)相配合，必要時(shí)可適當(dāng)?shù)丶哟蠛芸讖交蛟鲈O(shè)涵管以利于農(nóng)田排灌。6．為了減少水對(duì)路面的破壞作用，應(yīng)盡量阻止水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水，也可建筑具有能承受荷載和雨水共同作用的路面結(jié)構(gòu)。4．路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，盡量不破壞天然水系，不輕易合并自然溝渠和改變水流性質(zhì)，盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠，對(duì)于土質(zhì)松軟和縱坡較陡地段的排水溝渠，應(yīng)注意必要的防護(hù)與加固。3．設(shè)計(jì)前查明水源和地質(zhì)條件，重點(diǎn)路段要進(jìn)行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃，考慮排水與橋涵布置相配合，地下與地面排水相配合，平面布置與豎向布置相配合，做到路基路面綜合設(shè)計(jì)和分期修建。2．各種路基排水溝渠的設(shè)置，應(yīng)注意與農(nóng)田水利相配合，必要時(shí)可適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)涵管或加大涵管孔徑，以防農(nóng)業(yè)用水影響路基穩(wěn)定。1．排水設(shè)施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實(shí)效、注意經(jīng)濟(jì)，并充分利用有利地形和自然水系。路面（含路肩）和中央分隔帶范圍內(nèi)的排水，又稱為路面排水。排水路基路面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切。綜合以上知所擬結(jié)構(gòu)合理，可以采用。驗(yàn)算防凍厚度：道路凍深；查表得 ，（攝氏度每天）查《路基路面工程》表82 得最小防凍厚度為48cm。1. 驗(yàn)算石灰土層層底拉應(yīng)力抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 容許拉應(yīng)力：由于水泥穩(wěn)定沙礫下有級(jí)配碎石層，故級(jí)配碎石層作為中層，以上作為上層。由 查《路基路面工程》中圖，得則 又查 即 代入當(dāng)量厚度換算公式解得 ，采用石灰土厚22cm2. 驗(yàn)算瀝青混凝土面層層底拉應(yīng)力將體系簡(jiǎn)化成上層為瀝青混凝土，中層為瀝青碎石、石灰土以及土基組成的三層體系。得到各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度如下表：表73材料抗壓模量與劈裂強(qiáng)度材料名稱厚度(cm)20186。查表得土基回彈模量為，考慮驗(yàn)算面層剪切時(shí)屬夏季高溫月份，路基模量比春融期提高40%，近些年平均凍結(jié)指數(shù)為（攝氏度每天）。其中表面層采用級(jí)配瀝青混凝土AC13（厚為8cm）；下面層采用級(jí)配瀝青混凝土AC20（厚為10cm）。路面設(shè)計(jì)主要包括以下幾方面的內(nèi)容：（1）結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)；（2）路面結(jié)構(gòu)計(jì)算. 確定計(jì)算參數(shù)由第二章的計(jì)算知以前后軸計(jì)算的當(dāng)量軸次如表71所示：表71當(dāng)量軸次計(jì)算表車型交通量輛/d后 軸前 軸總換算系數(shù)當(dāng) 量 軸 次（次/d）軸數(shù) 系數(shù)c輪組系數(shù)c后 軸 重 KN后 軸 換算 系 數(shù)軸 數(shù)系 數(shù)c輪 組 系數(shù)c前 軸 重KN前 軸 換 算 系 數(shù)黃 河JN360750312110150日 野ZM440600312100160太脫拉138230312831東風(fēng)EQ14010011131994479次次由上面計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車道上的累積標(biāo)準(zhǔn)軸次約為2000萬次左右，路面結(jié)構(gòu)中面層采用瀝青混凝土(18cm)、基層采用水泥穩(wěn)定砂礫、底層采用級(jí)配碎石。所以綜合分析情況，確定本工程采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。水泥混凝土路面的特點(diǎn)有：（1）有接縫；（2）施工后不能立即開通；（3）挖掘和修補(bǔ)困難；（4）陽光下反光太強(qiáng)，汽車駕駛員感覺不舒服；（5）對(duì)水泥和水的需求量大； （6）施工前準(zhǔn)備工作較多。路面設(shè)計(jì)方案比選路面的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)使用要求及氣候、水文、土質(zhì)等自然條件，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu)，使之能承受交通荷載和環(huán)境因素的作用。柔性路面設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的路面，使其能承受交通荷載和環(huán)境因素的作用，在預(yù)定的設(shè)計(jì)年限內(nèi)處于某一規(guī)定的工作狀態(tài)。柔性路面是一種多層結(jié)構(gòu)，是由具有粘性、彈塑性的綜合材料和顆粒礦料組成的。修筑路面的目的是為了加固路基，使道路在行車和各種自然因素的作用下能夠保持足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、平整度、和粗糙度，保證道路的全天候通車，使車輛行駛安全、迅速、舒適，同時(shí)降低運(yùn)輸成本，改善行車環(huán)境。路面是直接為汽車服務(wù)的，路面狀況對(duì)道路運(yùn)輸關(guān)系極大，因此，路面工程是道路工程的主要內(nèi)容。（4）經(jīng)過縱向調(diào)配，如果仍有欠方或可作遠(yuǎn)運(yùn)方，應(yīng)確定借土或棄土地點(diǎn)，將其數(shù)量和遠(yuǎn)運(yùn)距離分別填注到借方或廢方欄內(nèi)。（2）在作縱向調(diào)配前，應(yīng)根據(jù)施工方法及可能采用的運(yùn)輸方式，定出合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距。調(diào)配方法本次設(shè)計(jì)土石方量調(diào)配采用土石方計(jì)算表調(diào)配法，調(diào)配結(jié)果見《路基土石方數(shù)量計(jì)算表》。（6）位于山坡上的回頭曲線路段，要優(yōu)先考慮上、下線的調(diào)運(yùn)。（4）土方調(diào)配“移挖作填”，除考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)距，還要綜合考慮棄土或借土占地、賠償青苗損失以及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響問題。（2）調(diào)配時(shí)應(yīng)考慮到橋涵位置對(duì)施工運(yùn)輸?shù)挠绊懀话愦鬁喜荒芸鐪险{(diào)運(yùn)，同時(shí)應(yīng)注意施工的可能和方便，盡可能避免和減少上坡運(yùn)土。通過調(diào)配，合理的解決各路段土石方數(shù)量的平衡和利用問題，使路塹挖出土方，在經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)運(yùn)條件下移挖作填，達(dá)到填方有所取，挖方有所用。該法只有當(dāng)相鄰面積A1和A2相差不大時(shí)才較準(zhǔn)確，當(dāng)A1和A2相差較大時(shí)則與棱臺(tái)體更為接近，按棱臺(tái)體計(jì)算其公式如：在《路基土石方數(shù)量計(jì)算表》中進(jìn)行計(jì)算。常采用平均斷面法計(jì)算。（4） 大、中橋起終點(diǎn)之間的土石方數(shù)量，不計(jì)入路基土石方工程數(shù)量?jī)?nèi)。（3） 如基底是淤泥需換土?xí)r，先算出挖出淤泥的面積，再計(jì)算換土填方面 積，即統(tǒng)一面積計(jì)算兩次。橫斷面面積計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問題：（1） 填方面積和挖方面積應(yīng)分開計(jì)算。超高計(jì)算值如下:圖610 雙車道公路路面超高過渡方式圖平曲線1:，≤x0 ：x=15m時(shí)， X=30m時(shí)， 全超高階段：圓曲線1與圓曲線2經(jīng)估算基本一樣，所以圓曲線2也采用圓曲線1的超高方案?！兑?guī)范》規(guī)定：平曲線半徑小于250m時(shí)，應(yīng)在曲線內(nèi)側(cè)加寬，當(dāng)半徑大于250m時(shí)，由于加寬值較小，且行車道已具有一定富余寬度，故本設(shè)計(jì)可不設(shè)加寬。超高緩和段長(zhǎng)度按上式計(jì)算結(jié)果，應(yīng)取為5m的倍數(shù)，并不小于10m的長(zhǎng)度。圖69 內(nèi)側(cè)車道邊緣旋轉(zhuǎn)（2） 超高緩和段長(zhǎng)度為了行車的舒適性和排水的需求，對(duì)超高緩和段必須加以控制，超高緩和段長(zhǎng)度按下是進(jìn)行計(jì)算：B39。從直線上的路拱雙坡斷面到圓曲線上具有超高橫坡度的單坡斷面，由一個(gè)逐漸變化的過渡路段，這一逐漸變化的過渡路段稱為超高緩和段，二級(jí)公路的超高緩和段原則上利用緩和曲線段，但是由于本次設(shè)計(jì)沒有緩和曲線段，所以在圓曲線上直接設(shè)置超高緩和段。本設(shè)計(jì)的半徑都小于2500m，所以必須設(shè)置超高。 彎道的超高與加寬 彎道的超高為迅速排除路面水，一般把公路路面修筑成具有一定橫向坡度的路拱形式，這樣在圓曲線路段的彎道上，當(dāng)汽車沿著雙向橫坡的外側(cè)車道行駛時(shí)，由于車重的平行路面分力與離心力的平行路面分力的方向相同，且均指向曲線外側(cè)，將影響行車的橫向穩(wěn)定。（5）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算因?yàn)椤＃禾盍蟽?nèi)摩擦角（度）： ，外摩擦角（度）：基底摩擦系數(shù)：基地容許承載力(KPa)：擋土墻分段長(zhǎng)度（m）：：（1）求破裂角假設(shè)破裂面交與荷載內(nèi)，采用相應(yīng)的公式計(jì)算：擋墻的總高度：，擋墻的基地水平總寬度：，其中則驗(yàn)算破裂面是否交于荷載的中部：堤頂破裂面至墻踵：荷載內(nèi)緣至墻踵：荷載外緣至墻踵：故破裂面交于荷載的中部，與原假設(shè)相符，所以選用公式正確。 擋土墻驗(yàn)算：墻面高度（m）：墻背坡度（+，）：墻面坡度：墻頂寬度（m）：墻趾寬度（m）：墻趾高度（m）：基地內(nèi)傾坡度：污工砌體容重（KN/m179。經(jīng)以上分析，本公路大部分處在山區(qū),這些路段需設(shè)擋土墻，它可起到收縮坡角,防止路基滑動(dòng)等作用。(5)