高速路涵洞方案比選研究范文
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《北方交通》2014年第五期
1涵洞設(shè)計(jì)流量計(jì)算
1.1徑流形成法徑流形成法是從分析匯水區(qū)域的形成和影響地面徑流的因素(如暴雨強(qiáng)度、匯水面積、匯水時(shí)間、土壤類(lèi)別、地表植被等)入手，建立相關(guān)因素和設(shè)計(jì)流量的關(guān)系。
1.2暴雨推理法暴雨推理法是一種半理論半經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算方法，通過(guò)損失參數(shù)和匯流時(shí)間來(lái)計(jì)算設(shè)計(jì)流量，公式體現(xiàn)我國(guó)南北方的地區(qū)差異性，其中各地的雨力等值線、土壤分類(lèi)等參數(shù)可以查詢相關(guān)圖表。
1.3地區(qū)經(jīng)驗(yàn)法國(guó)內(nèi)大多省份在考慮到各地的流域特征、氣候等多種因素基礎(chǔ)上，建立起了當(dāng)?shù)氐挠?jì)算小流域面積洪水流量的方法，誤差范圍較小，也有一定的參考價(jià)值。
2涵洞泄水能力確定
在經(jīng)過(guò)多種水文計(jì)算比較，確定涵洞設(shè)計(jì)流量之后，下一步最重要的就是確定涵洞的孔徑，也就是涵洞的水力計(jì)算。但目前的《公路涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則》對(duì)水力計(jì)算的影響參數(shù)考慮過(guò)多，應(yīng)用較為不便。所以本文將參考相關(guān)資料，給出適合北方地區(qū)的流量計(jì)算公式。另外，已有的《公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖》中對(duì)于蓋板涵的泄水能力計(jì)算，給出的涵洞凈跨徑和目前常用的凈跨徑不符，所以本文將結(jié)合實(shí)際，對(duì)原有的標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)行補(bǔ)充和完善。高速公路新建涵洞必須設(shè)計(jì)為無(wú)壓力式的，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，涵洞內(nèi)頂點(diǎn)至洞內(nèi)設(shè)計(jì)洪水頻率標(biāo)準(zhǔn)水位的凈高應(yīng)符合表1。采用式(4)～式(7)，對(duì)目前高速公路中常用尺寸的涵洞，給出相應(yīng)的泄水能力計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2～表4，該表的出現(xiàn)，對(duì)設(shè)計(jì)人員在已知設(shè)計(jì)流量情況下，擬定涵洞尺寸，具有極其重要的意義。
在求出高速公路常用尺寸的涵洞泄水能力后，對(duì)涵洞方案比選就比較簡(jiǎn)單了。本文作者結(jié)合多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮各種涵洞的優(yōu)缺點(diǎn)、適應(yīng)性、安全性及經(jīng)濟(jì)性，分類(lèi)別給出了涵洞位于不同區(qū)段、不同地質(zhì)條件、不同填方高度的方案比選結(jié)論。(1)涵洞位于軟土地基無(wú)通行需求時(shí)，采用波紋管涵;有通行需求時(shí)，選用箱型通道，需配合地基處理。(2)Qp處于(0～10m3/s)互通、樞紐范圍時(shí)，優(yōu)先采用鋼筋混凝土圓管涵;正常段落時(shí)，考慮后期養(yǎng)護(hù)，優(yōu)先采用2m跨徑的蓋板涵。(3)Qp處于(10～20m3/s)高填土路基段，優(yōu)先采用2m跨徑的拱涵;正常段落時(shí)，優(yōu)先采用3m跨徑的蓋板涵。(4)Qp處于(20～40m3/s)高填土路基段，優(yōu)先采用3m跨徑的拱涵;正常段落時(shí)，優(yōu)先采用4m跨徑的蓋板涵。(5)當(dāng)Qp在40m3/s以上時(shí)，可考慮多孔涵洞與小橋的方案比較。需要強(qiáng)調(diào)的是，多孔涵洞的經(jīng)濟(jì)性及泄洪能力較小橋差。
4結(jié)論
高速公路涵洞方案的最終確定，受現(xiàn)場(chǎng)地形、地物、荷載等級(jí)、填土高度、地基承載力、通行需求、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧稀⒐こ淘靸r(jià)等諸多因素影響，單獨(dú)考慮一個(gè)或者兩個(gè)因素，很難最終確定一個(gè)涵洞的建設(shè)方案，本文僅從涵洞最基本的功能—排水入手，研究出對(duì)于不同設(shè)計(jì)流量范圍，應(yīng)選用的涵洞結(jié)構(gòu)型式，旨在為廣大設(shè)計(jì)人員提供一定的參考。
作者：王東單位：山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院