CN111005312A - 一种山区公路桥梁排水口的安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及提供一种山区公路桥梁排水口的安装方法，通过确定桥面上合成坡度的最小值为排水口位置，并在排水口位置开设有集水槽，集水槽底端连通有鹅型管，集水槽与鹅型管之间安装有间歇排水装置。通过采用上述技术方案，将排水口安装于计算得出的桥梁的最低点处，从而有利于将积水从排水口排出，提高了排水速率，并且减少积水在桥面上积累，减少对行车带来和桥梁的耐久性造成的影响。其中通过鹅型管形成强制虹吸，有利于提高积水通过鹅型管的速度，从而在虹吸作用下减少积水中的泥土、树叶等残留在鹅型管或集水槽中，起到防堵的效果，进一步有利于桥面排水。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁排水的技术领域，尤其是涉及一种山区公路桥梁排水口的安装方法。
背景技术
目前，山区公路一般情况很少设置竖曲线桥梁，但是有些山区公路受地形条件限制，并且需要满足路线起终点接线顺畅的要求，特别是国道、省道以及低等级的县乡道路，不可避免地需要在竖曲线上设置桥梁，而且该桥梁在平曲线上还是小半径。由于小半径的曲线桥梁存在超高横坡，再加上桥梁纵坡，从而导致桥梁存在合成坡度。
现桥梁设计相关规范未对山区公路凹型竖曲线桥梁排水做出具体设计方法，特别是位于竖曲线纵坡及平曲线超高段的桥梁，通常在桥面凹型竖曲线最低点及其前后3～5m处各设置一个泄水口，而对于凹型竖曲线及超高平曲线上如何确定最低点没有给出具体计算公式，导致桥面排水不畅。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：设置排水口时往往未考虑桥梁合成坡度的影响，将会导致凹型竖曲线桥梁排水困难，桥梁不能及时通过泄水孔排水，将会给行车带来安全隐患，甚至将影响桥梁的耐久性，因此，存在改进空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种山区公路桥梁排水口的安装方法，具有将排水口开设于桥面最低点的效果，从而提高桥梁上的排水效率。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种山区公路桥梁排水口的安装方法，包括以下步骤：
步骤一：测量桥梁的横坡坡度ih、正常超高横坡坡度iE，旋转轴向上为正，旋转轴向下为负；
测量桥面纵坡坡度iz，沿前进方向坡度向上为正，沿前进方向坡度向下为负；
测量计算点到旋转轴线的垂直距离b；
测量计算点到超高过渡段起点或终点在旋转线投影的距离L；
测量超高过渡段长度Lc；
测量计算点纵向超高渐变率p；
计算合成坡度iH：
步骤二：选定排水口位置(L，b)，当
时，合成坡度有极小值，该点横坡为
其中得
b＝bh，bh为桥梁平曲线内侧行车道边缘至桥梁旋转轴线的垂直距离，平曲线外侧为超高段；
步骤三：在排水口位置开设有集水槽，所述集水槽底端连通有鹅型管，所述集水槽与鹅型管之间安装有间歇排水装置。
通过采用上述技术方案，根据合成坡度公式，可以知道当b为定值时，合成坡度iH可以看作
的函数，该函数存在极小值，经计算当
时，合成坡度有极小值。当L为定值时，b＝bh时，bh为桥梁平曲线内侧行车道边缘至桥梁旋转轴线的垂直距离，平曲线外侧为超高段，该处为桥梁横向排水最低处。因此，当平曲线为正常超高段(超高横坡不变)或非超高段，桥面排水口应设置在竖曲线交点处；当平曲线为超高渐变段时，桥面泄水口设置位置的平面坐标为(L，bh)，该点横坡为
其中
bh为桥面内侧边缘到旋转轴线的垂直距离。L应在同一侧的纵坡上，否则应按照竖曲线另外一侧纵坡计算。通过将排水口安装于计算得出的桥梁的最低点处，从而有利于将积水从排水口排出，提高了排水速率，并且减少积水在桥面上积累，减少对行车带来和桥梁的耐久性造成的影响。其中通过在排水口开设集水槽，集水槽收集汇聚而来的积水，并在间歇排水装置的作用下间歇性地将积水导入鹅型管，大量的积水通过鹅型管并从鹅型管下方排出时，通过鹅型管形成强制虹吸，有利于提高积水通过鹅型管的速度，从而在虹吸作用下减少积水中的泥土、树叶等残留在鹅型管或集水槽中，起到防堵的效果，进一步有利于桥面排水。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述鹅型管包括两组相互连通的U型管，两组所述U型管的弯头朝向相反设置，其中与所述集水槽连通的所述U型管的弯头朝向竖直朝上设置，另一U型管的弯头高度低于所述集水槽的槽底。
通过采用上述技术方案，鹅型管包括两组弯头朝向相反的U型管，从而当积水流过鹅型管时形成强制虹吸效果，减少积水中的泥土、树叶等残留在鹅型管或集水槽中，起到防堵的效果，进一步有利于桥面排水。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述间歇排水装置包括一端与所述集水槽的侧壁铰接的挡板，所述挡板与所述集水槽之间安装有弹性件，所述挡板封堵于所述集水槽与所述鹅型管之间，所述挡板上滑动连接有重块，所述重块的滑动方向与所述挡板的铰接点的轴线垂直。
通过采用上述技术方案，挡板的设置对集水槽内的积水进行截流，使积水在集水槽中持续积累，并在弹性件的作用下是挡板具有一定的承载能力。其中挡板上滑动的重块在挡板因承重过高翻转时，能朝向远离挡板的铰接点的方向运动。从而提高挡板的翻转速度，进而提高了积水冲击鹅型管的速度，使积水中的杂物更难在鹅型管和挡板上沉积，起到防堵的效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述挡板自铰接点向另一端倾斜向上设置，所述挡板处于封堵所述集水槽的状态时，所述重块靠近所述挡板的铰接点设置。
通过采用上述技术方案，将挡板倾斜向上设置，从而使重块在重力的作用下位于靠近挡板铰接点的一端并积蓄重力势能，在挡板翻转时重块向远离铰接点的方向运动，并将重力势能转化为动能，从而提高挡板翻转的速度，并使挡板在积水流光前保持开启状态。从而有利于将大量积水流过鹅型管，使鹅型管产生虹吸效应，有利于减少积水中的杂物堆积在鹅型管和集水槽内。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述集水槽槽底开设有与所述鹅型管连通的通道，所述挡板的投影面积大于并覆盖所述通道的投影面积。
通过采用上述技术方案，通过将挡板的投影面积设置为大于并覆盖通道的投影面积，实现通过挡板对集水槽进行封堵，使集水槽进行储水，并使储蓄的一定量的积水快速通过鹅型管，形成虹吸效应，实现防堵。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述挡板与所述通道的边缘接触的部分固定有橡胶条，所述橡胶条在所述弹性件施加的压力作用下发生形变。
通过采用上述技术方案，橡胶条在弹性件的压力作用下发生形变，有利于填补挡板与通道之间的间隙，提高挡板的挡水能力，减少泄露降低鹅型管的虹吸效应。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述弹性件为套接在所述挡板与集水槽的铰接点上的扭簧，所述扭簧一端与所述挡板固定，另一端与所述集水槽的侧壁固定；所述扭簧对挡板施加朝向所述通道方向运动的扭力。
通过采用上述技术方案，弹性件采用扭簧对挡板施加扭力，并且扭簧设置为对挡板持续施加扭力，有利于使挡板压紧橡胶垫，提高了在挡板开启之前挡板的挡水能力，减少积水泄露。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述挡板自铰接点向另一端向下倾斜时，所述重块滑动至远离所述挡板铰接点的一端。
通过采用上述技术方案，当挡板倾斜时重块向远离铰接点的一端滑动，通过滑块自身的重力势能转化为其自身的动能，从而加快了挡板转动的速度，并且在重块的重力作用下使挡板保持一定时间的开启状态，直至集水槽中的积水流光后才复位，从而有利于减少积水中的杂物在集水槽中沉积。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过步骤一和步骤二实现确定平曲线为正常超高段、非超高段或超高渐变段时的最佳排水口位置，通过对合成坡度计算公式转化成函数求极限值问题，推导得到桥面最小合成坡度的位置，通过将排水口安装于计算得出的桥梁的最低点处，从而有利于将积水从排水口排出，提高了排水速率，并且减少积水在桥面上积累，减少对行车带来和桥梁的耐久性造成的影响；
2.通过设置间歇排水装置和鹅型管，从而在积水积累到一定量时间歇排水装置将积水导入鹅型管中，使鹅型管快速流水并产生虹吸效应，从而加快水流流过鹅型管的速度，进而减少积水中的杂质沉积在集水槽或鹅型管中。
附图说明
图1为本实施例中桥面的平面位置关系图(为了便于理解，旋转轴线以直线代替)；
图2为本实施例中桥梁横断面横坡示意图；
图3为本实施例中平曲线超高渐变段的泄水口立面位置示意图；
图4为本实施例中正常超高或非超高路段的泄水口立面位置示意图；
图5为本实施例的结构示意图；
图6为本实施例中排水口的局部剖视图；
图7为本实施例中挡板的结构示意图。
附图标记：1、集水槽；11、通道；12、排水口；13、滤板；2、鹅型管； 21、U型管；3、挡板；31、弹性件；32、重块；33、橡胶条；4、桥面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至图4所示，本发明公开的一种山区公路桥梁排水口的安装方法，包括以下步骤：
步骤一：测量桥梁的横坡坡度ih、正常超高横坡坡度iE，旋转轴向上为正，旋转轴向下为负；
测量桥面纵坡坡度iz，沿前进方向坡度向上为正，沿前进方向坡度向下为负；
测量计算点到旋转轴线的垂直距离b；
测量计算点到超高过渡段起点或终点在旋转线投影的距离L；
测量超高过渡段长度Lc；
测量计算点纵向超高渐变率p；
计算合成坡度iH：
步骤二：选定排水口位置(L，b)，当
时，合成坡度有极小值，该点横坡为
其中得
b＝bh，bh为桥梁平曲线内侧行车道边缘至桥梁旋转轴线的垂直距离，平曲线外侧为超高段；
如图5至图6所示，步骤三：在排水口12位置开设有集水槽1，所述集水槽1底端连通有鹅型管2，所述集水槽1与鹅型管2之间安装有间歇排水装置。
如图5至图6所示，通过将排水口12选定在合成坡度最小的地方，从而有利于桥面4积水像排水口12汇聚，进而提高了积水流动速度，有利于快速排水，也有利于减少桥面4上积水，降低对桥面4行车和桥体寿命的影响。
如图5至图6所示，在排水口12安装点处开设有集水槽1，集水槽1槽底开设有通道11，通道11联通有鹅型管2。其中鹅型管2包括两根相互连通的U 型管21，两根U型管21的弯头朝向相反设置，其中与集水槽1连通的U型管 21的弯头朝向竖直朝上设置，另一U型管21的弯头高度低于集水槽1的槽底。
如图6至图7所示，其中集水槽1与鹅型管2之间安装有间歇排水装置，间歇排水装置包括一端与集水槽1的侧壁铰接的挡板3，挡板3与集水槽1的侧壁通过转轴铰接。挡板3与集水槽1之间安装有弹性件31，弹性件31为套接在挡板3与集水槽1铰接的转轴上的扭簧，扭簧一端与挡板3固定，另一端与集水槽1的侧壁固定，所述扭簧对挡板3施加朝向所述通道11方向运动的扭力。
如图6至图7所示，集水槽1槽底开设有与鹅型管2连通的通道11，挡板3封堵于集水槽1与鹅型管2之间，所述挡板3的投影面积大于并覆盖所述通道 11的投影面积。挡板3自铰接点向另一端倾斜向上设置，挡板3上滑动连接有重块32，重块32的滑动方向与挡板3的铰接点的轴线垂直，挡板3上可以开设有导轨，将重块32选用与导轨卡接滑动的圆球，从而降低重块32相对挡板3 滑动的摩擦力。挡板3处于封堵所述集水槽1的状态时，重块32靠近挡板3的铰接点设置。挡板3自铰接点向另一端向下倾斜时，重块32滑动至远离挡板3 铰接点的一端。
如图6至图7所示，其中挡板3与通道11的边缘接触的部分固定有橡胶条 33，橡胶条33在弹性件31施加的压力作用下发生形变，填补挡板3与集水槽1 的通道11之间的间隙，进而提高了挡板3的防水性能，减少积水泄露。
本实施例的实施原理为：
通过该山区公路桥梁排水口12的安装方法，实现确定平曲线为正常超高段、非超高段或超高渐变段时的最佳排水口12位置，通过对合成坡度计算公式转化成函数求极限值问题，推导得到桥面4最小合成坡度的位置。通过将排水口12 安装于计算得出的桥梁的最低点处，从而有利于将积水从排水口12排出，提高了排水速率，并且减少积水在桥面4上积累，减少对行车带来和桥梁的耐久性造成的影响。
其中排水口12内的间歇排水装置在使用过程中，先通过挡板3截留存储一定量的积水在集水槽1中，当集水槽1中的积水重量大于扭簧的扭力使挡水板略微向下倾斜时，重块32向远离挡板3与集水槽1铰接点的一端滑动，从而将重块32的重力势能转化为其自身的动能，有利于挡板3快速翻转，使积水快速导入鹅型管2中，有利于鹅型管2形成虹吸效应，提高流经鹅型管2的积水的流速，减少积水中的杂物在挡板3和鹅型管2中沉积。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种山区公路桥梁排水口的安装方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一：测量桥梁的横坡坡度ih、正常超高横坡坡度iE，旋转轴向上为正，旋转轴向下为负；
测量桥面纵坡坡度iz，沿前进方向坡度向上为正，沿前进方向坡度向下为负；
测量计算点到旋转轴线的垂直距离b；
测量计算点到超高过渡段起点或终点在旋转线投影的距离L；
测量超高过渡段长度Lc；
测量计算点纵向超高渐变率p；
计算合成坡度iH：
步骤二：选定排水口位置(L，b)，当
时，合成坡度有极小值，该点横坡为
其中得
b＝bh，bh为桥梁平曲线内侧行车道边缘至桥梁旋转轴线的垂直距离，平曲线外侧为超高段；
步骤三：在排水口(12)位置开设有集水槽(1)，所述集水槽(1)底端连通有鹅型管(2)，所述集水槽(1)与鹅型管(2)之间安装有间歇排水装置。
2.根据权利要求1所述的一种山区公路桥梁排水口(12)的安装方法，其特征是：所述鹅型管(2)包括两组相互连通的U型管(21)，两组所述U型管(21)的弯头朝向相反设置，其中与所述集水槽(1)连通的所述U型管(21)的弯头朝向竖直朝上设置，另一U型管(21)的弯头高度低于所述集水槽(1)的槽底。
3.根据权利要求1所述的一种山区公路桥梁排水口(12)的安装方法，其特征是：所述间歇排水装置包括一端与所述集水槽(1)的侧壁铰接的挡板(3)，所述挡板(3)与所述集水槽(1)之间安装有弹性件(31)，所述挡板(3)封堵于所述集水槽(1)与所述鹅型管(2)之间，所述挡板(3)上滑动连接有重块(32)，所述重块(32)的滑动方向与所述挡板(3)的铰接点的轴线垂直。
4.根据权利要求3所述的一种山区公路桥梁排水口(12)的安装方法，其特征是：所述挡板(3)自铰接点向另一端倾斜向上设置，所述挡板(3)处于封堵所述集水槽(1)的状态时，所述重块(32)靠近所述挡板(3)的铰接点设置。
5.根据权利要求3所述的一种山区公路桥梁排水口(12)的安装方法，其特征是：所述集水槽(1)槽底开设有与所述鹅型管(2)连通的通道(11)，所述挡板(3)的投影面积大于并覆盖所述通道(11)的投影面积。
6.根据权利要求5所述的一种山区公路桥梁排水口(12)的安装方法，其特征是：所述挡板(3)与所述通道(11)的边缘接触的部分固定有橡胶条(33)，所述橡胶条(33)在所述弹性件(31)施加的压力作用下发生形变。
7.根据权利要求5所述的一种山区公路桥梁排水口(12)的安装方法，其特征是：所述弹性件(31)为套接在所述挡板(3)与集水槽(1)的铰接点上的扭簧，所述扭簧一端与所述挡板(3)固定，另一端与所述集水槽(1)的侧壁固定；所述扭簧对挡板(3)施加朝向所述通道(11)方向运动的扭力。
8.根据权利要求4所述的一种山区公路桥梁排水口(12)的安装方法，其特征是：所述挡板(3)自铰接点向另一端向下倾斜时，所述重块(32)滑动至远离所述挡板(3)铰接点的一端。
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