高速公路桥面排水设计总结

赵立岩

(辽宁省交通规划设计院，辽宁 沈阳 110166)

高速公路桥面排水设计总结

赵立岩

(辽宁省交通规划设计院，辽宁 沈阳 110166)

桥面排水是高速公路设计过程中一项非常重要的内容，排水是否顺畅直接影响到行车的安全，甚至影响到结构的耐久性和使用寿命。一般设计过程中，都是根据经验选用排水措施，缺乏精细计算。按照规范的要求，介绍桥面排水的简易设计方法，并针对设计中常见的典型情况，给出相关结论和建议，为设计人员提供参考。

桥面排水；泄水管；截水管；设计径流量；降雨强度

1 概 述

高速公路桥面排水系统主要由泄水口、泄水管及截水管等部分组成。泄水口的主要作用是将路面水集中到泄水管中，而泄水管的作用是将桥面水集中排至桥下。但部分桥梁需要跨越铁路、高速公路、市政路等高等级道路，为保证桥下道路的通行要求，避免因桥上落水对桥下道路行车安全造成影响，需要设置雨水收集系统，将桥面上的水集中后再沿着桥梁纵向统一排至所跨道路的路基宽度以外再排至地面。

从目前的工程情况上看，截水管是最为常见的一种雨水收集措施。它具有结构简单、施工方便、维修简便、造价低等优点。常见的截水管材料有金属管、PVC管等种类，常见的截水管断面形式有圆形、方形等形式。

目前设计中，泄水管的间距、尺寸，截水管的形式、管径等通常是根据桥长、桥宽、桥面纵坡等数据按经验确定，缺乏对降雨、汇流、纵坡等数据的详细计算和考虑。本文以辽宁省新建4车道高速公路为例，依据《公路排水设计规范》9.1节中的计算方法，详细介绍高速公路桥面排水的设计过程。

2 设计径流量

本文以单孔30 m跨径桥梁为例进行设计径流量的计算，其他已知条件为桥面横坡2%，桥面纵坡2%，桥面净宽10.5 m，沥青混凝土桥面的径流系数为0.95。根据《公路排水设计规范》中路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量计算公式9.1.1计算径流量

Q=16.67×Ψ×qp,t×F

(1)

式中：Q为设计径流量，m3/s；qp,t为设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，mm/min；Ψ为径流系数；F为汇水面积，km2。

由于没有自记雨量计资料，故需利用降雨强度等值线图和有关转换系数计算降雨强度：qp,t=cpctq5,10，其中cp为重现期转换系数，可由规范表9.1.7.1查取。根据规范规定，高速公路路面和路肩表面排水的设计降雨重现期为5年，故cp=1.00。ct为降雨历时转换系数，计算ct首先要计算降雨历时t，因本文算例以单向2车道为例，故t=5 min，查表9.1.7.2，ct=1.25。根据图9.1.7-1，查得q5,10在2.0～2.5之间，偏安全考虑，取q5,10=2.5 mm/min，故q=1×1.25×2.5=3.125 mm/min。汇水面积F=10.5×30×1×10-6km2。综合以上数据，设计径流量Q=16.67×0.95×3.125×30×10.5×1×10-6=0.015 6 m3/s=15.6 L/s。

3 泄水管尺寸及间距

常规设计时，当桥梁长度较小(<50 m)且宽度较小时，可不在桥梁上设置泄水管，而是将路面水自然汇流至桥梁两侧路基泄水槽处排除。但一般情况下，只有高速公路天桥满足上述要求。而对于高速公路主线桥梁，均需要设置泄水管。

根据设计经验，一般来说，桥上泄水管的间距不大于5 m；对于桥上纵坡较小的情况，应适当加密泄水管间距至3～4 m；对于位于凹曲线内的桥梁，其泄水管间距一般按2～3 m布设。按照《建筑给排水设计规范》表4.9.22中要求，若采用直立塑料管排水，选择公称直径90 mm的管，其排水能力为7.4 L/s，故需要在30 m单孔范围内设置3道竖向塑料泄水管可以满足泄水要求。高速公路桥面排水一般情况下采用直通铸铁泄水管，公称直径100 mm。其排水能力为9.5 L/s，故需要在30 m单孔范围内设置2道竖向铸铁泄水管可以满足泄水要求。但考虑实际运营过程中的进口堵塞等因素，实际设计过程中通常会适当加密泄水管间距。

4 截水管尺寸

现以某桥为例，介绍截水管的计算步骤，假定需要排水的桥长为500 m，桥面净宽10.5 m，桥面横坡和纵坡均按2%计算。

t2=500/60/2.513=3.316 min

因此，降雨历时t=t1+t2=5+3.316=8.316 min。查表9.1.7-2，其中本地区c60=0.4，按线性插值ct=1.084，q5,10可查图9.1.7-1，本区域位于2.0～2.5区域间，偏于安全考虑，取2.5，故qp,t=cpctq5,10=1.084×1×2.5=2.71 mm/min。另外，公式(1)中的Ψ查表3.0.8得0.95，F可以认为等于桥面面积为10.5×500=5 250 m2。因此Q=16.67×Ψ×q×F=16.67×0.95×2.71×5 250×10-6=0.225 m3/s。而流速v经前面计算等于2.513 m/s，所以需要的过水面积S=0.225/2.513=0.089 5 m2。直径30 cm的PVC管截面面积为0.070 7 m2，不能满足要求。现假设取直径40 cm的PVC管，经计算，此时需要的过水面积为0.073 6 m2，直径40 cm的PVC管截面面积为0.125 7 m2，管的利用率为0.073 6/0.125 7=0.586，利用率较低。综上，取PVC管的直径为35 cm较为合适，此时利用率是0.854。

按照以上的计算方法，对各种典型情况的截水管管径进行试算，得出不同桥长及纵坡时时所取PVC排水管的理想直径。

表1 PVC截水管理想直径

表1管道的利用率均在60%～90%之间。从表1结果中可以看出，截水管的管径与桥长成正比与桥面纵坡成反比。为了不使截水管的直径较大，对于纵坡较小的情况，应该考虑对长桥分段设置截水管。

5 应用实例

现以某大桥为例，介绍泄水管与截水管的设置情况。

桥梁基本情况如下：15孔30 m小箱梁结构，桥梁全长456 m，桥面横坡2%，桥面位于凸曲线上，小桩号侧平均纵坡0.983%，大桩号侧平均纵坡-1.121%。设计时速100 km/h，路基宽度26 m，桥面净宽11.25 m。因桥梁跨越水源地河流，故全桥设置截水管，将桥面水分别排至大、小桩号侧桥头的蒸发池中。

根据上述条件计算如下：设计径流量：Q=16.67×Ψ×qp,t×F=16.67×0.95×3.125×11.25×30×10-6=0.016 7 m3/s=16.7 L/s。根据理论计算结果，采用内径10 cm的铸铁管，需要在单孔30 m范围内设置2道泄水管，但考虑实际情况与理论计算之间的差别，最终设计时按间距5 m设置泄水管。

截水管直径，按照上述条件计算，小桩号侧的管径采用0.3 m，其利用率达到86.3%。大桩号侧的管径采用0.3 m，其利用率达到78.2%。综合以上因素，本桥截水管采用直径0.3 m的PVC圆管。具体形式见图1、图2。

图1 泄水管设置情况

图2 截水管设置情况

6 结 语

(1)泄水管间距应根据实际情况在计算的基础上进行加密，一般间距4～5 m，对于纵坡较小或位于凹曲线内的桥梁，泄水管间距可加密至2～3 m。

(2)截水管的管径与桥长成正比与桥面纵坡成反比。为了不使截水管的直径较大，对于纵坡较小的情况，应该考虑对长桥分段设置截水管。

[1] 公路排水设计规范(JTG/T D33-2012)[S].

[2] 建筑给排水设计规范(GB50015-2010)[S].

The summary of the deck drainage on highway bridge design

ZHAO Li-yan

(Liaoning Provincial Communication Planning & Design Institute,Shenyang，Liaoning 110166,China)

Deck drainage is a very important part of the design of highway. It directly influence the safety of driving and even the durability and the service life of the structure. The designers usually select the drainage measures by design experience and lack the fine calculation in general design. this paper introduces the design method of deck drainage and gives the relevant conclusions and recommendations aimed at the typical cases in the design which will provide some beneficial references for the designers.

deck drainage;drain pipe;intercepting drain;design runoff amount;rainfall intensity

2016-05-01

赵立岩(1981-)，男，辽宁东港人，高级工程师，研究方向：桥梁与隧道工程。

U442.5

C

1008-3383(2017)02-0003-02