公路小桥涵设计

公路小桥涵设计

净跨径: 桥梁相邻两个桥墩或桥台之间的净距离。

计算跨径: 梁式桥、板式桥涵指一跨之间支座中心线之间的水平距离; 拱式桥涵指一跨之间两个拱脚截面形心之间的水平距离。

标准跨径: 梁式桥、板式桥涵以两桥（涵）墩中线间距离或桥（涵）墩中线与台背前缘间距为准；

拱式桥涵、箱涵、圆管涵以净跨径为准。

1、什么小桥与涵洞？

2、小桥涵的作用？

①保证“路基”连续②保证水流畅通③保证行车无阻。

3、小桥涵设计原则？设计原则（“十字方针”）

安全：行车安全；

适用：使用要求；

经济：建设和运营费用最低；

美观：与周围景观环境相协调；

环保：取弃土的问题，防止水土流失。

4、小桥涵设计要求？

行车要求：①满足平、纵、横面线形标准要求。

②满足强度、刚度、稳定性要求。

③满足桥涵净空的要求。

排水要求：①保证设计流量顺利宣泄

②保证桥下一定的净空高度

通航要求，跨线要求：①跨越铁路、公路、人行通道

②管线并行、交叉（电力、电信、油气等）

荷载要求：满足设计荷载的要求：①高速和一级公路满足公路- Ⅰ级②二级及以下等级满足公路- Ⅱ

级桥上线形及桥头引道要求：①纵坡要求

②引道路基的高度要求

5、小桥涵测设包括小桥涵外业勘测和内业设计。

外业勘测＋内业设计：完成两套图两套表小桥设计图，小桥工程

数量表，涵洞设计图，涵洞工程数量表。

6、小桥涵测设内容与步骤？

①资料收集及勘测准备

②小桥涵结构类型选择

③小桥涵位置选择

④拟建小桥涵址处测量

⑤小桥涵址调查内业设计

⑥流量计算及孔径计算

⑦小桥涵主要尺寸拟定

⑧小桥涵立面布置

⑨工程数量计算及施工图预算编制。

7、常见小型排水构造物有哪？

纵向：边沟、截水沟、排水沟。

横向：路拱、小桥、涵洞、漫水桥、过水路面、透水路堤、

倒虹吸涵洞、渡槽。

8、小桥与涵洞主要区别在于单孔跨径和多孔跨径总长。

其它微小区别：①桥与路基断开，涵可看为路基的一部分；

②桥为窄长，涵为宽短；

③桥有桥面系，涵洞没有。

9、漫水桥用于容许短时中断交通的三、四级公路。

10、过水路面用于容许短时中断交通的三、四级公路。

11、透水路堤一般只在水流较小，水流含砂量较小的低等级公路上使用，在寒冷冰冻地区，不宜采用。

12、小桥涵如何分类。

按建筑材料分：木桥涵、石桥涵、钢桥涵、砼桥涵、钢筋砼桥涵、

其他材料组成的涵洞

按填土高度分：明涵：填土高度＜50cm 常用于低路堤和挖方地

段的涵洞，浅沟渠。

暗涵：填土高度≥50cm 常用于填方较高的路堤，

深沟渠。

按桥涵孔数分：单孔，双孔，多孔。

按水力性质分：无压力式涵洞半压力式涵洞压力式涵洞

按涵洞洞身形式分：进口不太高式涵洞斜置式斜坡涵

平置式斜坡涵。

按桥涵使用功能分：排洪涵灌溉涵渠涵交通涵

13、石拱桥

优点：①造价低；②施工工艺简单；③坚固，寿命长；

缺点：①建筑高度大；②无法预制安装，工期长，不易修复；

③对地基要求高。

使用条件：石料丰富；跨径≥2m；设计流量＞10m3/s；路堤填土高度≥2~2.5m。

14、石盖板涵

优点：①造价低；②建筑高度小；③地基要求低；④施工简单、便于修复，

缺点：①力学性能差；②泄水能力差。

使用条件：跨径＜2m；设计流量＜10m3/s ；路堤填土高度≥2~2.5m

15、钢筋混凝土板桥

优点：①建筑高度小；②地基要求低；③能工厂化预制安装，质量有保证；④施工简单、便于修复。

缺点：①造价较高；

使用条件：缺乏石料；填土高度受限；高等级公路

16、钢筋混凝土圆管涵

优点: ①力学性能好；②构造简单，不需墩台，地基要求低；

③能工厂化预制安装，质量有保证；④施工简单、便于修复，

缺点：①孔径小(0.5~2m) ，泄水能力较小；

使用条件：设计流量＜10m3/s ；

17、钢筋混凝土箱涵

优点：①整体性好；②对地基要求低；

缺点：①造价高；②施工难度大。

使用条件：一般用在高等级道路的人行通道。

18、倒虹吸涵洞

优点：①流量较大；②接头少，整体性好，渗漏少；

缺点：①施工复杂、造价高；②维修、养护困难。

使用条件：不得已情况下用在流量较大的渠道上，尽可能用桥梁代替。

19、钢波纹管涵

优点：①造价较低；②构造简单，不需墩台，施工简单；

③能工厂化生产拼装，施工速度快；④地基要求低；

缺点：①用钢量大；②耐久性问题需考虑。

使用条件：地基条件差的地区适合采用。

20、砖拱涵

优点：①造价低；②不需要加工石料，施工方便；

缺点：①砖强度低，承载能力低；②抗冻、抗碱能力低。

使用条件：车辆荷载小的农村公路，不能用于水含碱量大或冰冻地区。

21、小桥涵选型原则

①安全、适用、经济、美观、有利于环保

②应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展需要，按照适用、经济、安全、美观和有利于环保的总原则进行设计。

③因地制宜、就地取材、便于施工、养护。（标准化）

④公路桥涵应适当考虑农田排灌的需要。

⑤地形、地质、水文条件相适应。

22、小桥涵选型要考虑的因素。

①道路的等级、性质和任务

②地形、地质、水文和水力条件

③工程造价

④筑路材料

⑤施工条件

⑥养护维修条件

⑦其他因素

23、各种不同小桥涵的优缺点。

1）石拱桥优点：①造价低；②施工工艺简单；③坚固，寿命长；缺点：①建筑高度大；②无法预制安装，工期长，不易修复；

③对地基要求高。

使用条件：石料丰富；跨径≥2m；设计流量＞10m3/s；路堤填土高度≥2~2.5m。

2）石盖板涵优点：①造价低；②建筑高度小；③地基要求低；

④施工简单、便于修复，

缺点：⑤力学性能差；⑥泄水能力差。

使用条件：跨径＜2m；设计流量＜10m3/s ；路堤填土高

度≥2~2.5m

3）钢筋混凝土板桥优点：①建筑高度小；②地基要求低；

③能工厂化预制安装，质量有保证；

④施工简单、便于修复。

缺点：①造价较高；使用条件：缺乏石料；

②填土高度受限；高等级公路

4）钢筋混凝土圆管涵优点: ①力学性能好；②构造简单，不需墩台，地基要求低；③能工厂化预制安装，质量有保证；

④施工简单、便于修复，

缺点：①孔径小(0.5~2m) ，泄水能力较小；

使用条件：设计流量＜10m3/s ；

5）钢筋混凝土箱涵优点：①整体性好；②对地基要求低；

缺点：③造价高；④施工难度大。

使用条件：一般用在高等级道路的人行通道。

6）倒虹吸涵洞优点：①流量较大；②接头少，整体性好，渗漏少；缺点：①施工复杂、造价高；②维修、养护困难。

使用条件：不得已情况下用在流量较大的渠道上，尽可能

用桥梁代替。

7）钢波纹管涵优点：①构造简单，不需墩台，施工简单；

②能工厂化生产拼装，施工速度快；

③造价较低；

④地基要求低；

缺点：①用钢量大；②耐久性问题需考虑。

使用条件：地基条件差的地区适合采用。

8）砖拱涵优点：①造价低；②不需要加工石料，施工方便；

缺点：①砖强度低，承载能力低；②抗冻、抗碱能力低。

使用条件：车辆荷载小的农村公路，不能用于水含碱量大或冰

冻地区。

24、小桥涵选型原则

①应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展需要，按照适用、经济、安全、美观和有利于环保的总原则进行设计。

②因地制宜、就地取材、便于施工、养护。（标准化）

③公路桥涵应适当考虑农田排灌的需要。

④地形、地质、水文条件相适应。

25、各种涵洞适用跨径有哪些？

26、小桥涵勘测的目的、内容及要求。

目的：收集地质、地形、水文、气象资料，为内业设计做准备。

内容：①拟建小桥（涵洞）址处和形态断面处的测量和水文勘测。

②工程地质和地貌调查。

③气象尤其是洪水期暴雨资料的收集。

④建筑材料的供源调查。

⑤原有桥涵构造物和水利设施的情况。

⑥当地对拟建小桥涵的要求。

要求：①测绘地形图的要求。

②河沟横断面测量要求。

③河沟纵断面测量要求。

勘测准备：资料准备，仪器准备，人员准备。

27.小桥涵择位的原则。

①小桥涵位置应服从路线走向。

②地质条件好，河床稳定的河段。

③水文、水力条件好的河段。

④总体工程数量最省原则。

⑤涵洞方向位置应与水流方向一致。

⑥考虑施工、养护、维修的要求。

⑦考虑地形、地貌、水文及农田灌溉，间距不小于50m。

28.小桥涵设置地点。

①天然河沟与路线相交处。

②农田灌溉渠与路线相交处。

③路基边沟排水渠。

④路线交叉处

⑤其他设涵情况a. 平原地区路线经过较长的低洼区。

b. 平原地区穿过积水区，要求路基两侧水位平衡。

c. 靠近村镇的设涵排除村镇地面汇水。

d. 山区的地下水出口处。

29、小桥位置的确定

①桥轴线与河道方向垂直。

②河道顺直、水流平稳处。

③地质条件好处。

④河道狭窄，岔流少处。

⑤桥位应在大河倒灌影响之外。

⑥跨河换岸位置与路线线形配合。

30、涵洞位置的确定

①平原区涵位、

②适当改沟、

③注意农田灌溉涵洞、

④路线通过较长低洼、泥沼地段

31、山岭区及丘陵区涵位

①顺沟设涵、②改沟设涵、③路基排水涵、

④岸坡设涵⑤改沟合并

32、桥涵位中桩敷设

①切线支距法②偏角法

33、桥涵址地形测量目的：测绘桥涵址处局部地形图

34、小桥涵水文勘测目的：为小桥涵流量计算孔径计算收集水文参数、地形、土壤、植被、气象、农田水利方面的资料

34、计算流量需要收集资料：

①汇水面积（A）②主河沟平均纵坡(Iz) ③主河沟长度(L)

④汇水区平均宽度(B) ⑤汇水区平均横坡(lh)

⑥汇水区土壤类属汇水区地表特征与植被情况。

35、小桥涵工程地质调查

目的：调查地质条件，确定地基承载力。

内容：调查地基土壤名称、颜色、所含水分、密实度、含水率、

地下水情况、岩石走向、风化程度等。

方法：调查为主，钻探挖探为辅。

36、小流域通常是指汇水面积小于100km2的小型沟，谷的范围，

由于汇水面积小，小流域汇水区具有以下水文特征:

①洪水暴涨暴露，破坏性较大；

②缺乏水文观测资料；

③流量小，洪水历时短暂；

④暴雨是形成洪峰流量的根本原因。

37、径流: 陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流的通称。

水位: 自由水面相对于某一基面的高程。流速: 水的质点在单位

时间沿流程移动的距离，通常用m/s 计量。

流量: 单位时间内通过河渠或管道某一过水断面的水体体积，通常用m3/s 计量。

流速：指水的质点在单位时间内沿流程移动的距离

暴雨: 降雨强度和降雨量均相当大的雨。1h 雨量等于大于16mm 或24h 内雨量等于或大于50mm的雨。

洪水: 流量大，水位高且具有一定灾害的大水。洪峰流量、洪水总量及洪水过程通称洪水三要素。

流域面积: 流域分水线与河口断面之间所包围的平面面积。

降雨强度: 单位时间的降水量，mm/h或mm/d计量。

雨量: 一定时段内，从大气降落到地面的液态降水量，mm计量。设计流量: 与设计洪水频率相应的流量（m3/s ）

38、设计流量的计算方法

①根据调查历史洪水位推算设计流量原理: 形态调查法、直接类比法

②根据暴雨成因的原理推算设计流量：暴雨推理法、径流形成法

③暴雨推理法：一次暴雨降雨量在满足了植物滞留、洼地蓄水和表土储存后，当后续降雨强度超过入渗能力时，超渗的雨

量将沿着坡面汇流进入河网。因而决定小流域洪峰流

量大小的主要因素一般有降雨情况和下垫面情况。

径流形成法：降雨过程分为流域蓄渗、坡面漫流、河槽集流和消退四个阶段。在一次降雨过程中，并非全部降雨都流入

桥涵，而有一部分水流消耗于植物截留，填洼，土壤

入渗及蒸发等，这部分消耗的雨量称为损失，损失后

剩余的雨量称为净雨。

形态调查法：①设置形态断面；②形态断面调查；

③形态断面处流量Qx 计算；④频率换算。

⑤桥（涵）址换算。

水流类型：缓流、临界流、急流、自由流、

非自由流

直

接

类比法：①调查原有桥涵

②计算通过原有桥涵下的洪峰流量Qg

③折算原有桥涵处天然河床的流量Qt

④频率周期换算，将Qt 换算为设计频率的流量Qts

⑤桥涵址换算, 将原有桥涵处设计流量Qts ，换算为

拟建桥涵的设计流量Qs 。

运用条件:①到可靠的桥涵前洪水积水高度及相应的洪水频率； ②桥涵对水流压缩较大，或较大洪水时在桥涵处产生临界水流； ③桥涵下无淤积或冲刷坑等现象；

④无大河倒灌，无水坝，漂流物或其他原因使河段阻塞或水位 壅高等现象；

的增大而减小随＞＜急流：为最小＝＝临界流：的增大而增大

随＜＞缓流：H E v v h H E v v h H H E v v h H k k k k k k 000,,,,,,

⑤无泥石流现象；

⑥洪水不漫出沟槽或很少漫出沟槽；⑦原有桥涵与拟建桥涵应

处于同一水系。

39、孔径是指桥涵下过水净空的大小, 它是桥涵设计的基本尺寸。

40、桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；

涵洞孔径用孔数、单孔跨径和涵台高度表示；

圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。

41、同一设计流量往往可有多种跨径和孔数的方案。

42、小桥涵水力计算的内容：

①确定小桥涵孔径和孔数；

②确定河床加固的类型和尺寸，上下游需设各种消能( 力) 设施

的类型和尺寸；

③计算并确定壅水高度, 小桥桥面最低标高或小桥涵顶上的最

低路堤标高；

④确定桥( 涵) 跨布孔方案。

43、小桥的跨径与台高之间无一定比例关系, 因而小桥孔径计算主要是解决跨径长度问题。

44、涵洞的跨径与台高应有一定的比例关系, 其经济比例通常为1:1-1:1.5 。为此, 涵洞孔径计算除解决跨径及涵洞高度。

45、小桥沿水流方向的长度较小, 因此桥身断面的过水阻力较小, 在进行水力计算时一般沿程阻力可忽略不计算。

46、涵洞孔径小, 孔道长, 涵底具有一定的纵向排水坡度, 水流经过

涵洞时所受阻力较大, 计算涵洞孔径时要考虑洞身过水阻力的

影响。

47、小桥孔径较大, 为减少河床加固，允许不冲刷流速是小桥孔径计算的重要控制条件。

48、涵洞孔径较小, 通常都采取人工加固河床的措施来提高流速, 以缩小孔径。控制涵前水深和孔径断面的高宽比例是涵洞孔径计算的

控制条件。

49、小桥孔径较大，水流都不会淹没整个桥孔( 漫水桥除外), 孔径计算时都要求保证设计水位距桥梁底部有一定净空高度。

50、涵洞为提高泄水能力，最大限度地缩小孔径，在孔径计算中要考虑水流充满洞身的情况。

51、小桥（L≤20m）常用的形式有简支板桥和拱桥。

标准跨径：（21 种）0.75m 、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m （管涵）2.5m 、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、10m、13m、16m、20m （板桥涵）25m、30m、35m、40m、45m、50m （梁桥）

52、钢筋混凝土简支板桥外形上像一薄板而得名. 其建筑高度小，外

形简单，制做方便，方便施工，但跨径较小。根据截面形式可分为：整体式板桥、装配式板桥

整体式板桥适用范围：常用在10 米左右跨径、不规则桥梁。

截面形式：实心板、矮肋板、异形板。

施工方法：整体现浇。截面形式：实心板、矮肋式、异形板。

装配式板桥适用范围：中小跨径公路桥梁。

截面形式：实心板、空心板（单孔、双孔）。

施工方法：预制安装。

截面形式：实心板、空心板

装配式板桥横向连接企口铰：圆形、棱形、漏斗形、钢板连接

53、拱桥分为上部结构和下部结构两部分。

54、涵洞分为洞身和洞口建筑两部分。

洞身作用：①保证水流通过

②承受荷载压力和填土压力，并将其传递给地基。

组成：承重结构、涵台、基础、防水层、伸缩缝等

洞口作用：①使水流进入涵洞顺畅；

②确保路基边坡稳定，免受水流冲刷。

组成：进水口、出水口、沟床加固三部分。

55、圆管涵组成：管身、基础、接缝、防水层

圆管涵管身圆管涵用孔径d0：50cm、75cm、100cm、125cm、150cm、200cm

对应的管壁厚度d：6cm、8cm、10cm、12cm、14cm、15cm

管身多采用预制安装，其预制长度通常有50cm和100cm两种。

管身直径：d0＜50cm 可用素砼，

d0=50cm 采用单层钢筋，

d0=75cm~200cm 采用双层钢筋

基础及适用条件：①砼或浆砌片石基础（软弱地基）

②垫层基础（良好地基，砂砾、卵石、碎石、密实粘土）

③砼平整层（岩石地基）圆管涵接口平接套接企口接

注：公路涵洞多用平接

圆管涵接口方式：平接、套接、企口接

刚性接口：用于地基密实，土质均匀处；岩石地基。

半刚性接口：用于软弱地基（地基处理过）

柔性接口：用于填方上的管涵；地基不均匀或地基处理后依然会有加大不均匀沉降处；非刚性基础。

56、盖板涵组成：盖板、涵台、基础、铺底、沉降缝、防水层

57、盖板涵沉降缝设置要求：

①涵洞与急流槽、端墙、翼墙等结构分段出设沉降缝。

②地基土质发生变化处，或基础埋置深度不同、基础地基压力发

生较大变化以及基础填挖交界处，设沉降缝。

③无地基变化时，沿洞身3~6m设置一道。

④填石地基每不大于3m设沉降缝。

⑤完整岩石地基上，可不设沉降缝。

⑥斜交正做涵洞，沉降缝与涵洞中心线垂直；斜交斜做涵洞，沉

降缝与路中线平行。

58、沉降缝的处理：

①基础襟边以下，填嵌沥青木板或沥青沙板，也可用粘土填入捣实，并在流水面边缘用1:3 水泥砂浆填塞，深15cm。

②基础襟边以下，沉降缝外侧以热沥青浸制麻筋填塞，深约5cm，内侧以1:3 水泥砂浆填塞，深约15cm，中间用粘土填实。

③基础襟边以上，顺沉降缝周围设粘土保护层，厚约20cm。

59、防水层做法：

①各钢筋混凝土洞身和端墙，在基础面以上，被土掩埋部分的表

明，均涂两层热沥青，每层厚1~1.5cm。

②混凝土及石砌涵洞，被掩埋部分只需将圬工表明做平，无凹不

存水即可。

③钢筋混凝土明涵顶，采用2cm厚防水砂浆或4~6cm厚防水混凝土。

④石盖板涵盖板顶采用10~15cm厚草筋胶泥糊顶。

60、拱涵组成：基础、铺底、墩台、拱圈、护拱、拱上侧墙、沉降缝、排水设施

61、箱涵涵身：跨径2m、2.5m、3m、4m、5m

翼墙：钢筋混凝土薄壁结构,

组成：涵身、翼墙、基础、变形缝。.

基础：下层为砂砾垫层厚40~70cm,上层为混凝土基础厚10cm,

变形缝：一条位于洞身中部

62、倒虹吸管涵组成：入口、出口、管身入口、出口

按结构形式不同分为：竖井式、缓坡式、斜管式

管身：钢筋混凝土管、预应力混凝土管、钢管、预应力钢筒混凝土管63、钢波纹管涵管身结构：每片波板边缘都冲有螺栓孔或铆钉孔，以备连接组装用，管壁2~8mm不等。

管座: ：在波纹管底，不管其地基条件如何，都需要设置管座，使管座和管身紧密贴合，受力均匀。

64、钢波纹管涵与钢筋混凝土圆管涵相比优势如下：

优点：①钢筋混凝土圆管涵管径一般为0.5m~2m，而钢波纹管管径范围更大，达0.5m~16m，适用性更强。

②钢筋混凝土圆管涵如与软弱地基需设混凝土或浆砌片石基

础，而钢波纹管涵没有专门的基础。

③钢筋混凝土圆管涵管节连接需要专门的接口构造，且连接效

果不易保证，而钢波纹管涵管片良好连接后，成为一个整体，

抗渗性好，渗漏的可能性小；

④钢波纹管涵管壁薄，自重小，运输和施工方便。

65、钢波纹管涵与钢筋混凝土盖板涵相比优势如下：

优点：①钢筋混凝土盖板涵跨径一般为1.5m~5m，钢波纹管管径范围更大，最大可达16m 。

②钢筋混凝土盖板涵有专门的涵墩（台）、基础及洞身铺底，钢

波纹管涵没有专门的墩台、基础和铺底。

③钢筋混凝土盖板涵需设置沉降缝，以防止不均匀沉降。钢波

纹管涵不需设沉降缝，故涵洞渗漏的可能性小。

④钢波纹管管片小，自重轻，几乎不需要起重设备，施工简单。

66、钢波纹管涵与钢筋混凝土箱涵相比优势如下：

优点：①钢筋混凝土箱涵的跨径一般为2m~5m，钢波纹管管径最大可达16m 。

②钢筋混凝土箱涵有专门的基础，钢波纹管涵没有。

③钢筋混凝土箱涵一般需在涵洞中部设置一道变形缝，而钢

波纹管涵没有，减少了渗漏的可能性。

④钢筋混凝土箱涵是薄壁结构，一般采用现场浇筑法施工，

施工困难，工期长。钢波纹管采用工厂批量生产，现场拼装，

生产条件好，施工速度快，质量有保证。

缺点：①管壁粗糙，过水能力比同孔径的钢筋混凝土管涵小；

②用钢量较大。

67、钢波纹管涵（桥）施工：见流程图

68、钢波纹管涵（桥）地基处理：

①优质土地基砂，碎石，砂砾土以及砂质土地基，可不做处理直

接作为基础，但需清除10cm 以上的石块等硬物。

②一般性土质地基，需设一定厚度的基础。若将涵底基槽原状土