CN110359366A - 一种采用透水混凝土的桥梁排水结构及透水混凝土透水率的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用透水混凝土的桥梁排水结构及透水混凝土透水率的计算方法，包括：桥梁结构，桥梁结构的顶板上涂刷防水层，在防水层上，由桥梁中心线向外，依次包括：行车道沥青混凝土桥面铺装层；集水槽，集水槽设置在行车道沥青混凝土桥面铺装层边缘；透水混凝土基础，透水混凝土基础紧邻集水槽设置，防撞护栏设于透水混凝土基础上；人行道沥青混凝土桥面铺装层，人行道沥青混凝土桥面铺装层设置在透水混凝土基础边缘；泄排水管路，包括泄水管和集水管。本申请的排水结构既不影响桥梁结构中纵向预应力的管道布设，又不容易在横向排水管处出现局部积水。
Description
技术领域
本发明属于桥梁排水领域，具体涉及到一种采用透水混凝土的桥梁排水结构及透水混凝 土透水率的计算方法。
背景技术
根据《交通安全设施设计规范》的要求，设计速度大于等于60km/h的道路，人行道应与 行车道之间设置防撞护栏。这种情况下的桥面排水方式，根据泄水管的安装位置及方向，目 前较为常用的有三种：
(1)行车道、人行道分别排水
行车道及人行道边缘分别设置泄水孔，向下排水，参见图1。
(2)人行道集中排水
在分隔护栏上设置横向排水孔，将行车道的雨水在人行道上漫流，然后在人行道设置泄 水管，向下排水，参见图2。
(3)人行道抬高集中排水
通过设置支撑缘石，将人行道抬高，其上设置人行道板。在护栏及缘石上设置横向排水 管，然后在人行道板下设置泄水管，参见图3。
这三种排水方式虽然均能解决桥面排水问题，但是也都各自存在一定缺点：
(1)行车道、人行道分别排水
对于大箱梁，悬臂宽度一般在2.0m至3.5m之间，而人行道宽度一般在2至4m之间，采用行车道排水方案，泄水管布置在翼缘板根部附近，影响纵向预应力的管道布设，且部分宽度较大的人行道，泄水管需布设在箱室内部，泄水孔漏水会引起钢筋及预应力的锈蚀病害， 对主梁耐久性产生不利影响，集中排水时，泄水孔下的集水管设置复杂，施工、养护不便。
(2)人行道集中排水
人行道集中排水，在降雨时，容易在横向排水管处出现局部积水，影响行人和车辆通行， 存在安全隐患。
(3)人行道抬高集中排水
需对人行道进行抬高，额外设置人行道板，构造复杂，造价较高，泄水孔尺寸受到路缘 石高度的限制，泄水孔较小，易被桥面垃圾、泥沙堵塞，泄水孔位于人行道板下，不易检修， 养护不便。
发明内容
本申请旨在提供一种既不影响桥梁结构中纵向预应力的管道布设，又不容易在横向排水 管处出现局部积水的新型桥梁排水结构，本申请提供的一种采用透水混凝土的桥梁排水结构， 包括：
桥梁结构，桥梁结构的顶板上涂刷防水层，在防水层上，由桥梁中心线向外，依次包括：
行车道沥青混凝土桥面铺装层，行车道沥青混凝土桥面铺装层具有向远离桥梁中心线方 向倾斜的2％的坡度；
集水槽，集水槽设置在行车道沥青混凝土桥面铺装层边缘，集水槽是由铺设行车道沥青 混凝土桥面铺装层的材料进行整形得到；
透水混凝土基础，透水混凝土基础紧邻集水槽设置，防撞护栏设于透水混凝土基础上；
人行道沥青混凝土桥面铺装层，人行道沥青混凝土桥面铺装层设置在透水混凝土基础边 缘，具有向远离桥梁中心线方向倾斜的2％的坡度；
泄排水管路，包括泄水管和集水管，其中，泄水管设置在人行道沥青混凝土桥面铺装层 远端，泄水管贯穿桥梁结构的悬臂；集水管连接至泄水管，用于收集泄水管导出的雨水，并 将雨水汇集排出到指定位置。
进一步地，所述透水混凝土基础横截面为矩形。
进一步地，施工时，先在桥梁结构的主梁施工时在适当位置预埋环氧涂层钢筋，然后采 用透水性混凝土浇注透水混凝土基础。
进一步地，透水混凝土基础施工完毕后，再绑扎防撞护栏钢筋，采用普通混凝土在透水 混凝土基础上现浇防撞护栏，为确保结构耐久性，避免钢筋腐蚀，防撞护栏钢筋采用涂覆有 环氧树脂涂层的环氧涂层钢筋。
进一步地，所述桥梁结构为预应力混凝土箱梁。
另一方面，本申请还提供了一种根据上述的采用透水混凝土的桥梁排水结构的透水性混 凝土透水率的计算方法，包括以下步骤：
1)计算Qp,t，其中
Qp,t＝CpCtqn,t
其中，Qp,t为设计重现期P年，设计降雨历时t分钟的设计流量；
Cp为重现期转换系数，为常数，可根据《公路排水设计规范》表9.1.7-1查得；
Ct为降水历时转换系数，为常数，可根据《公路排水设计规范》表9.1.7-2查得；
qn,t为n年一遇的t分钟降雨强度，可根据《公路排水设计规范》图9.1.7-1查得；
2)计算每延米的泄水量Q，其中
Q＝Qp,tM
其中，
Q为每延米的泄水量；
M为每延米的汇水面积，可采用路面宽度进行计算；
3)选取适当的安全系数，计算混凝土的透水率q
q＝γQ/L
其中，q为混凝土的透水率；
γ为安全系数；
L为有效排水高度按扣除人行道铺装后的透水性混凝土基础厚度。
进一步地，根据步骤3)求得的混凝土的透水率q选取适当的透水混凝土浇注透水混凝 土基础。
进一步地，透水混凝土基础采用16cm厚的C30透水混凝土。
本申请的有益效果是：
1、解决了护栏排水口的局部积水问题，有利于行人安全。
2、泄水管至于人行道边缘，不影响主梁预应力布设；
3、无需设置人行道板，施工方便，造价较低；
4、运营过程中，仅需清理桥面垃圾，养护方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术 描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附 图获得其他的附图。
图1为现有技术的行车道、人行道分别排水的结构示意图；
图2为现有技术的人行道集中排水的结构示意图；
图3为现有技术的人行道抬高集中排水的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种采用透水混凝土的桥梁排水结构的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种采用透水混凝土的桥梁排水结构的横截面示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附 图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图4-5所示，本申请实施例的一种采用透水混凝土的桥梁排水结构的具体方案，包括：
桥梁结构1，例如预应力混凝土箱梁，桥梁结构的顶板上涂刷防水层2，在防水层上，由 桥梁中心线向外，依次包括：
行车道沥青混凝土桥面铺装层3，优选为厚度10cm，行车道沥青混凝土桥面铺装层3设 置在桥梁结构1顶板的防水层2上，坡度2％(向远离桥梁中心线方向倾斜)；
集水槽4，集水槽设置在行车道沥青混凝土桥面铺装层边缘，集水槽是由铺设行车道沥 青混凝土桥面铺装层的材料进行整形得到的；
透水混凝土基础5，透水混凝土基础5紧邻集水槽设置，优选厚度16cm，防撞护栏设于 透水混凝土基础上；施工时，先在桥梁结构1的主梁施工时预埋环氧涂层钢筋6，然后浇注 透水性混凝土基础，基础施工完毕后，再绑扎防撞护栏钢筋10，采用普通混凝土在透水性混 凝土上现浇防撞护栏，为确保结构耐久性，避免钢筋腐蚀，防撞护栏钢筋10采用涂覆有环氧 树脂涂层的环氧涂层钢筋；
人行道沥青混凝土桥面铺装层7，优选为厚度4cm，人行道沥青混凝土桥面铺装层设置 在透水混凝土基础边缘，坡度2％(向远离桥梁中心线方向倾斜)；
泄排水管路，包括泄水管8和集水管9，其中，泄水管设置在人行道沥青混凝土桥面铺 装层远端(远离桥梁中心线的一端)，泄水管贯穿桥梁结构的悬臂；集水管连接至泄水管，用 于收集泄水管导出的雨水，并将雨水汇集排出到指定位置。
本申请的采用透水混凝土的桥梁排水结构的透水性混凝土透水率的计算方法，包括以下 步骤：
1)计算Qp,t，其中
Qp,t＝CpCtqn,t
其中，Qp,t为设计重现期P年，设计降雨历时t分钟的设计流量(m3/s)；
Cp为重现期转换系数，为常数，可根据《公路排水设计规范(JTG/TD33)》表9.1.7-1查 得；
Ct为降水历时转换系数，为常数，可根据《公路排水设计规范(JTG/TD33)》表9.1.7-2查 得；
qn,t为n年一遇的t分钟降雨强度，可根据《公路排水设计规范(JTG/TD33)》图9.1.7-1 查得；
2)计算每延米的泄水量Q，其中
Q＝Qp，tM
其中，
Q为每延米的泄水量；
M为每延米的汇水面积，可采用路面宽度进行计算；
3)选取适当的安全系数，计算混凝土的透水率q
q＝γQ/L
其中，q为混凝土的透水率；
γ为安全系数；
L为有效排水高度按扣除人行道铺装后的透水性混凝土基础厚度；
4)根据混凝土的透水率q选取适当的透水混凝土。
在本申请的一个具体实施例中，某市的某桥梁设计，该桥设计标准为二级公路，如采用 行车道、人行道分别排水的形式，将不可避免会对翼缘根部的截面有一定的削弱，且影响纵 向预应力钢束的布设，因此本申请对该桥采用了透水混凝土的护栏设计方案。具体地，该桥 为预应力混凝土箱梁，桥面全宽12m，人行道宽1.5m，翼缘板悬臂宽2.75m，箱梁顶板上完 整涂刷防水层，在防水层上，由桥梁中心线向外，铺设宽度400cm，厚10cm的沥青混凝土作 为桥面，沥青混凝土具有2％的坡度，沥青混凝土边缘设置集水槽，透水混凝土基础紧邻集水 槽设置，透水混凝土基础采用16cm厚的C30透水混凝土，防撞护栏设于透水混凝土基础上， 透水混凝土及防撞护栏内的的纵筋涂覆有环氧树脂涂层；透水混凝土基础另一侧设置有人行 道沥青混凝土桥面铺装层，厚度为4cm，坡度2％；在翼缘板悬臂端设置有泄水管和集水管， 其中，泄水管贯穿桥梁结构的悬臂；集水管连接至泄水管，用于收集泄水管导出的雨水，并 将雨水汇集排出到指定位置。
遇雨水时，降落在桥面行车道上的雨水顺着沥青混凝土构成的桥面横坡汇流到集水槽内， 集水槽紧邻透水混凝土基础，集水槽的雨水可透过护栏，直接漫流到人行道内，然后顺着人 行道沥青混凝土桥面铺装层的坡度流到泄水管，再汇入集水管中，从而解决了护栏排水口的 局部积水问题，有利于行人安全。
本申请实施例的透水性混凝土透水率计算方法：
根据《公路排水设计规范》，查图9.1.7-1可知，5年一遇的10min降雨强度q5，10为2.0mm/min，本项目为二级公路，排水的设计降雨重现期为3年，查表9.1.7-1可知，湖北地区重现期转换系数Cp取0.86，本项目是两车道，降水历时取5min，查表9.1.7-2可知，降水历时转换系数取Ct取1.25，因此
Qp，t＝CpCtq5，10＝2.15mm/min
本项目是双车道桥梁，单向排水宽度为4m，因此，每延米的泄水量Q
Q＝Qp，tM＝8.6×106mm3/min
根据本项目排水设计情况，有效排水高度按扣除人行道铺装后的透水性混凝土基础厚度， 为10cm，同时，设计泄水量考虑2倍的安全系数，因此每延米的设计泄水量Q设
Q设＝0.1q≥2Q
混凝土的透水率q
q≥2.87mm/s
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照 前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前 述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修 改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种采用透水混凝土的桥梁排水结构，其特征在于，包括：
桥梁结构(1)，桥梁结构(1)的顶板上涂刷防水层(2)，在防水层上，由桥梁中心线向外，依次包括：
行车道沥青混凝土桥面铺装层(3)，行车道沥青混凝土桥面铺装层(3)具有向远离桥梁中心线方向倾斜的2％的坡度；
集水槽(4)，集水槽(4)设置在行车道沥青混凝土桥面铺装层边缘，集水槽是由铺设行车道沥青混凝土桥面铺装层(3)的材料进行整形得到；
透水混凝土基础(5)，透水混凝土基础(5)紧邻集水槽(4)设置，防撞护栏设于透水混凝土基础上；
人行道沥青混凝土桥面铺装层(7)，人行道沥青混凝土桥面铺装层设置在透水混凝土基础边缘，具有向远离桥梁中心线方向倾斜的2％的坡度；
泄排水管路，包括泄水管(8)和集水管(9)，其中，泄水管(8)设置在人行道沥青混凝土桥面铺装层(7)远端，泄水管(8)贯穿桥梁结构(1)的悬臂；集水管(9)连接至泄水管(8)，用于收集泄水管(8)导出的雨水，并将雨水汇集排出到指定位置。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述透水混凝土基础(5)横截面为矩形。
3.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，施工时，先在桥梁结构(1)的主梁施工时在适当位置预埋环氧涂层钢筋(6)，然后采用透水性混凝土浇注透水混凝土基础(5)。
4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，透水混凝土基础(5)施工完毕后，再绑扎防撞护栏钢筋(10)，采用普通混凝土在透水混凝土基础(5)上现浇防撞护栏，为确保结构耐久性，避免钢筋腐蚀，防撞护栏钢筋(10)采用涂覆有环氧树脂涂层的环氧涂层钢筋。
5.根据权利要求1-4之一所述的结构，其特征在于，所述桥梁结构(1)为预应力混凝土箱梁。
6.根据权利要求1-5之一所述的采用透水混凝土的桥梁排水结构的透水性混凝土透水率的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)计算Qp,t，其中
Qp,t＝CpCtqn,t
其中，Qp,t为设计重现期P年，设计降雨历时t分钟的设计流量(m3/s)；
Cp为重现期转换系数，为常数，可根据《公路排水设计规范(JTG/TD33)》表9.1.7-1查得；
Ct为降水历时转换系数，为常数，可根据《公路排水设计规范(JTG/TD33)》表9.1.7-2查得；
qn,t为n年一遇的t分钟降雨强度，可根据《公路排水设计规范(JTG/TD33)》图9.1.7-1查得；
2)计算每延米的泄水量Q，其中
Q＝Qp,tM
其中，
Q为每延米的泄水量；
M为每延米的汇水面积，可采用路面宽度进行计算；
3)选取适当的安全系数，计算混凝土的透水率q
q＝γQ/L
其中，q为混凝土的透水率；
γ为安全系数；
L为有效排水高度按扣除人行道铺装后的透水性混凝土基础厚度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据步骤3)求得的混凝土的透水率q选取适当的透水混凝土浇注透水混凝土基础(5)。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，透水混凝土基础(5)采用16cm厚的C30透水混凝土。
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