一种用于桥梁的排水设施及其构造方法与流程

1.本技术涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种用于桥梁的排水设施及其构造方法。


背景技术：

2.排水设施是桥梁的重要组成部分，目前，桥梁通常以等间距设置泄水孔的方式来确保桥面上能及时排水，而泄水孔的直径和间距主要与降雨强度、汇水面积以及桥面纵坡和横坡有关。其中，无砟轨道桥梁通常设人字坡，桥面高程最高点位于中跨内，往两侧梁端方向的桥面高程逐渐降低。
3.一般情况下，桥上的大量雨水会优先通过较大的桥面横坡汇聚到桥梁两侧的泄水孔排出，仅小量雨水通过纵坡汇聚到梁端。但当桥面纵坡较大、降雨强度较大或者泄水孔堵塞的情况下，泄水孔无法及时排出桥上积水，剩余的雨水均汇聚到梁端。梁端处伸缩缝会受到雨水的冲刷作用而影响其结构性能与耐久性，同时雨水下漏到桥墩、桥台等下部结构上，容易引起主梁及支座等锈蚀。若桥台处排水设施不够完善，则桥面汇水从桥台处直接排出，将对路堤造成冲刷破坏。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷之一，本技术的目的在于提供一种用于桥梁的排水设施及其构造方法，以解决相关技术中因排水缺陷给桥梁结构造成不利影响的问题。
5.本技术第一方面提供一种用于桥梁的排水设施，上述桥梁包括桥面板、以及设置于桥面板上的防护墙和轨道结构，上述防护墙和轨道结构之间形成有沟渠，上述沟渠开设有多个泄水孔，每个上述泄水孔内均安装有泄水管；上述排水设施包括：
6.截水结构，其数量与泄水孔的数量相同，每个上述截水结构均设置于上述沟渠内，且分别位于一个泄水孔沿纵桥向的低点边缘，每个上述截水结构的两侧分别连接上述防护墙和轨道结构；
7.上述截水结构的高度被配置为：不低于由沟渠泄水能力确定的第一高度、以及由泄水管泄水能力确定的第二高度。
8.一些实施例中，上述截水结构的高度为：上述第一高度和第二高度中的较大值、或该较大值与预设安全系数的乘积，上述预设安全系数大于1。
9.一些实施例中，上述防护墙为混凝土防护墙，上述轨道结构为无砟轨道板，上述截水结构为混凝土挡块。
10.一些实施例中，上述混凝土挡块朝向邻近泄水孔的侧面为朝该泄水孔方向向下倾斜的斜面。
11.一些实施例中，上述混凝土挡块与桥面板一体浇筑成型、或者通过定位钢筋连接，上述定位钢筋预埋于上述桥面板顶面位于混凝土挡块处。
12.一些实施例中，上述防护墙为钢结构防护墙，上述轨道结构包括设置于桥面板上
的混凝土垫层、和设置于混凝土垫层上的无砟轨道板，上述截水结构为钢挡板，其一侧连接钢结构防护墙，另一侧连接混凝土垫层。
13.一些实施例中，上述钢挡板底部开设有过水小孔。
14.一些实施例中，上述截水结构与上述防护墙和轨道结构的连接处均涂有防水胶。
15.本技术第二方面提供一种上述排水设施的构造方法，其包括步骤：
16.获取由沟渠泄水能力确定的第一高度、以及由泄水管泄水能力确定的第二高度，并根据上述第一高度和第二高度中的较大值确定截水结构的高度；
17.于沟渠内位于每个泄水孔沿纵桥向的低点边缘均设置截水结构，且截水结构的两侧分别连接防护墙和轨道结构。
18.一些实施例中，根据沟渠泄水能力与设计径流量相等的原则确定第一高度；根据泄水管泄水能力与设计径流量相等的原则确定第二高度。
19.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
20.本技术的用于桥梁的排水设施及其构造方法，通过在沟渠内位于每个泄水孔沿纵桥向的低点边缘均设置截水结构，且截水结构的高度不低于由沟渠泄水能力确定的第一高度、以及由泄水管泄水能力确定的第二高度，实现由截水结构分段拦截桥面向梁端汇聚的纵向水流，干预降雨的流量分配，减小流向梁端的水量；同时，截水结构还可将雨水在泄水管处汇聚，增加泄水管处的水头压力差，提高泄水管的泄水能力，以避免桥面积水对桥梁结构耐久性的影响。因此，本技术不仅构造施工便捷，施工成本较低，还能够有效保证排水能力，避免因排水缺陷给桥梁结构带来的不利影响，且几乎不影响桥梁主体结构的施工建造，方便在无砟轨道桥梁上推广应用。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
22.图1为本技术实施例中混凝土挡块的安装示意图；
23.图2为本技术实施例中混凝土挡块安装的横断面图；
24.图3为图2中a-a向剖视图；
25.图4为本技术实施例中钢挡板的安装示意图；
26.图5为本技术实施例中钢挡板安装的横断面图；
27.图6为图5中b-b向剖视图；
28.图7为图6中c-c向剖视图。
29.附图标记：
30.1、混凝土挡块；2、防护墙；3、无砟轨道板；4、泄水管；5、桥面板；6、混凝土垫层；7、钢挡板；8、定位钢筋；9、栅盖；10、构造钢筋。
具体实施方式
31.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
32.如图1和图4所示(图中圆圈部分为截水结构安装处的放大部分)，本技术实施例提供一种用于桥梁的排水设施，还适用于无砟轨道桥梁。上述桥梁包括桥面板5、以及设置于桥面板5上的防护墙2和轨道结构，上述防护墙2和轨道结构之间形成有沟渠，上述沟渠开设有多个泄水孔，每个上述泄水孔内均安装有泄水管4。
33.上述排水设施包括多个截水结构，该截水结构的数量与泄水孔的数量相同。每个截水结构均设置在上述沟渠内，且每个截水结构分别位于一个泄水孔沿纵桥向的低点边缘。每个截水结构的两侧分别连接上述防护墙2和轨道结构。
34.上述截水结构的高度被配置为：不低于由沟渠泄水能力确定的第一高度、以及由泄水管4泄水能力确定的第二高度。即，每个截水结构均位于防护墙2和轨道结构之间，且高度由防护墙2和轨道结构之间的沟渠泄水能力、以及泄水管4泄水能力共同确定。
35.本实施例的排水设施，通过在沟渠内位于每个泄水孔沿纵桥向的低点边缘均设置截水结构，且截水结构的高度不低于由沟渠泄水能力确定的第一高度、以及由泄水管泄水能力确定的第二高度，实现由截水结构分段拦截桥面向梁端汇聚的纵向水流，干预降雨的流量分配，减小流向梁端的水量；同时，截水结构还可将雨水在泄水管处汇聚，增加泄水管处的水头压力差，提高泄水管的泄水能力，以避免桥面积水对桥梁结构耐久性的影响。因此，本技术不仅构造施工便捷，施工成本较低，还能够有效保证排水能力，避免因排水缺陷给桥梁结构带来的不利影响，且几乎不影响桥梁主体结构的施工建造，方便在无砟轨道桥梁上推广应用。
36.在上述实施例的基础上，本实施例中，上述截水结构的高度为：上述第一高度和第二高度中的较大值、或该较大值与预设安全系数的乘积，上述预设安全系数大于1。
37.一些实施例中，上述截水结构的高度为第一高度和第二高度中的较大值。
38.优选地，考虑到一定的安全系数，上述截水结构的高度可在理论高度的基础上适当加高，即上述截水结构的高度为：上述第一高度和第二高度中的较大值与预设安全系数的乘积。
39.在上述实施例的基础上，本实施例中，上述截水结构根据桥面类型确定，当桥面板5为混凝土桥面板时，截水结构优先选用混凝土挡块，当桥面板为钢桥面板时，优先选用钢挡板。
40.本实施例中，每个泄水孔处均设有盖设在泄水管4上的栅盖9。为避免在截水结构与泄水孔之间积水，截水结构的位置应尽可能靠近邻近泄水管的栅盖9，但不影响栅盖的安装与打开。
41.如图2-3所示，可选地，上述防护墙2为混凝土防护墙，上述轨道结构为无砟轨道板3，上述截水结构为混凝土挡块1。优选地，桥面板5为混凝土桥面板。混凝土挡块1的一侧连接混凝土防护墙，混凝土挡块1的另一侧连接无砟轨道板3。
42.优选地，上述混凝土挡块1朝向邻近泄水孔的侧面为朝该泄水孔方向向下倾斜的斜面。通过混凝土挡块1斜面形成的阻水坡，可保证混凝土挡块1与泄水管4之间不积水。
43.可选地，混凝土挡块1的横断面为直角梯形截面，其内部的钢筋可按构造需求配
置，以防止水流冲刷破坏。
44.本实施例中，为起到固定混凝土挡块的作用，可使上述混凝土挡块1与桥面板5一体浇筑成型、或者混凝土挡块1与桥面板5之间通过定位钢筋连接。当混凝土挡块1与桥面板5之间通过定位钢筋连接时，上述定位钢筋预埋在上述桥面板5顶面位于混凝土挡块1处。
45.如图5-7所示，可选地，上述防护墙2为钢结构防护墙，上述轨道结构包括混凝土垫层6和无砟轨道板3。其中，混凝土垫层6设置在桥面板5上，无砟轨道板3设置在混凝土垫层6上。
46.本实施例中，上述截水结构为钢挡板7，钢挡板7的一侧连接钢结构防护墙，钢挡板7的另一侧连接混凝土垫层6。
47.本实施例中，桥面板5为钢桥面板，钢挡板7的底面需保持与桥面横坡一致，钢挡板7的底端与钢桥面板焊接固定。
48.优选地，上述钢挡板7底部开设有过水小孔，以保证钢挡板7与泄水管4间不积水。
49.在上述实施例的基础上，本实施例中，上述截水结构与上述防护墙2和轨道结构的连接处均涂有防水胶。
50.本技术实施例还提供一种上述排水设施的构造方法，该构造方法包括步骤：
51.s1、获取由沟渠泄水能力确定的第一高度、以及由泄水管4泄水能力确定的第二高度，并根据上述第一高度和第二高度中的较大值确定截水结构的高度。
52.s2、于沟渠内位于每个泄水孔沿纵桥向的低点边缘均设置截水结构，且截水结构的两侧分别连接防护墙2和轨道结构。
53.本实施例中，根据沟渠泄水能力与设计径流量相等的原则确定第一高度；根据泄水管4泄水能力与设计径流量相等的原则确定第二高度。
54.由于截水结构的存在，沟渠的过水断面可认为是矩形，截水结构的理论高度即为过水断面高度。因此，按照沟渠泄水能力q
c1
与设计径流量q相等的原则确定第一高度h1。其中，沟渠泄水能力的计算公式为：
[0055][0056]
式中：n为沟壁的粗糙系数，可通过相关规范查表获得；b为防护墙和轨道结构之间的横向距离(m)；i为桥面纵坡坡度。
[0057]
通过适当的变换后，形成第一公式：kh
15-4h
12-4bh
1-b2＝0。
[0058]
其中，上述第一公式为一元五次方程，可通过newton-raphson迭代法或者图形法快速求解得到h1。
[0059]
上述设计径流量q＝16.67ψq
p,t
f。
[0060]
式中：q
p,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，可通过相关规范查表获得；f为汇水面积(km2)。
[0061]
上述设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度q
p,t
＝c
pctq5,10
。
[0062]
式中：q
5,10
为5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度(mm/min)；c
p
为重现期转换系数；c
t
为降雨历时转换系数。q
5,10
、c
p
、以及c
t
均可通过相关规范查表获得。
[0063]
由泄水管泄水能力q
c2
与设计径流量q相等的原则确定第二高度h2。泄水管泄水能力的计算公式为：
[0064][0065]
式中：d为泄水管直径(m)；g为重力加速度值(m/s2)；ζ为拦污栅(即栅盖)的过水率。通过适当的变换后，形成第二公式：
[0066][0067]
本实施例中，截水结构的高度取h1和h2的较大值，即h＝max(h1,h2)
[0068]
具体地，当桥面上铺装混凝土桥面板，并安装有混凝土防护墙和无砟轨道板时，可在泄水孔纵桥向低点的位置设置混凝土挡块1，混凝土挡块1的结构形式优选为直角梯形截面混凝土块，混凝土挡块1位于混凝土桥面板、混凝土防护墙2和无砟轨道板3之间。
[0069]
在纵桥向，为起到固定混凝土挡块1的作用，可将混凝土桥面板与混凝土挡块1一同浇筑成型，或者提前在混凝土桥面板上位于混凝土挡块1的底面中心位置伸出二到三根一定长度的定位钢筋8，待混凝土桥面板浇筑成型后再浇筑混凝土挡块1，通过伸出来的定位钢筋8连接混凝土桥面板和混凝土挡块1，从而将混凝土挡块1固定。在横桥向，混凝土挡块1与混凝土防护墙2和无砟轨道板3垂直相接，不留空隙，并在两者之间的交界处涂上防水胶，避免在桥梁运营阶段，混凝土挡块1脱离混凝土防护墙或无砟轨道板3导致的渗水现象。
[0070]
本实施例中，在上述混凝土桥面板横坡的最低点处开设凹槽以及与凹槽连通的泄水孔，凹槽的槽口大于泄水孔，以便于安放栅盖9。泄水管4安装在泄水孔内，栅盖9的直径不小于泄水管4直径，栅盖9搭放在混凝土桥面板的凹槽内，并盖设在泄水管4上，栅盖9的顶面低于混凝土桥面板顶面一定距离。
[0071]
混凝土挡块1为截面呈直角梯形的挡块，该直角梯形截面上底宽度为10cm左右，下底宽度为15cm左右，高度根据上述第一高度和第二高度确定。混凝土挡块1由构造钢筋10组成其内部骨架。混凝土挡块1尽可能靠近泄水孔边缘，但不影响栅盖9的安装与打开。
[0072]
当在钢桥面板上安装有钢结构防护墙和混凝土垫层6时，可在泄水孔纵桥向低点的位置设置钢挡板7。上述钢挡板7的结构形式为一定厚度的钢板，钢挡板7位于钢桥面板、钢结构防护墙和混凝土垫层6之间。
[0073]
本实施例中，在钢桥面板的横坡最低点处开泄水孔，钢挡板7的一端与混凝土垫层6紧密相连，同样在两者的交界处涂上防水胶，钢挡板7的另一端焊接在钢结构防护墙的内侧，以此阻挡钢结构防护墙与混凝土垫层6之间的水流，并顺桥面横坡引入到泄水孔。可选地，钢挡板7与钢结构防护墙之间也可涂上防水胶，以进一步避免渗水现象。钢挡板7垂直焊接在钢桥面板上。泄水管4安装在泄水孔内，并盖设有栅盖9。栅盖9的直径与泄水管4的外径一致，栅盖9顶面低于钢桥面板顶面一定距离。钢挡板7的底边形状由钢桥面板的横坡决定，厚度可取10mm左右，钢挡板7尽可能靠近泄水孔边缘，但不影响栅盖9的安装与打开。
[0074]
本实施例的构造方式，适用于上述各排水设施，通过多个截水结构分段拦截桥面向梁端汇聚的纵向水流，干预降雨的流量分配，减小流向梁端的水量，并将雨水在泄水管处汇聚，增加泄水管处的水头压力差，提高泄水管的泄水能力。该排水设施不仅构造施工便捷，施工成本较低，还能够有效保证排水能力，避免因排水缺陷给桥梁结构带来的不利影
响。
[0075]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0076]
需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0077]
以上仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种用于桥梁的排水设施，其特征在于，所述桥梁包括桥面板(5)、以及设置于桥面板(5)上的防护墙(2)和轨道结构，所述防护墙(2)和轨道结构之间形成有沟渠，所述沟渠开设有多个泄水孔，每个所述泄水孔内均安装有泄水管(4)；所述排水设施包括：截水结构，其数量与泄水孔的数量相同，每个所述截水结构均设置于所述沟渠内，且分别位于一个泄水孔沿纵桥向的低点边缘，每个所述截水结构的两侧分别连接所述防护墙(2)和轨道结构；所述截水结构的高度被配置为：不低于由沟渠泄水能力确定的第一高度、以及由泄水管(4)泄水能力确定的第二高度。2.如权利要求1所述的用于桥梁的排水设施，其特征在于，所述截水结构的高度为：所述第一高度和第二高度中的较大值、或该较大值与预设安全系数的乘积，所述预设安全系数大于1。3.如权利要求1所述的用于桥梁的排水设施，其特征在于：所述防护墙(2)为混凝土防护墙，所述轨道结构为无砟轨道板(3)，所述截水结构为混凝土挡块(1)。4.如权利要求3所述的用于桥梁的排水设施，其特征在于：所述混凝土挡块(1)朝向邻近泄水孔的侧面为朝该泄水孔方向向下倾斜的斜面。5.如权利要求3所述的用于桥梁的排水设施，其特征在于：所述混凝土挡块(1)与桥面板(5)一体浇筑成型、或者通过定位钢筋连接，所述定位钢筋预埋于所述桥面板(5)顶面位于混凝土挡块(1)处。6.如权利要求1所述的用于桥梁的排水设施，其特征在于：所述防护墙(2)为钢结构防护墙，所述轨道结构包括设置于桥面板(5)上的混凝土垫层(6)、和设置于混凝土垫层(6)上的无砟轨道板(3)，所述截水结构为钢挡板(7)，其一侧连接钢结构防护墙，另一侧连接混凝土垫层(6)。7.如权利要求6所述的用于桥梁的排水设施，其特征在于：所述钢挡板(7)底部开设有过水小孔。8.如权利要求1所述的用于桥梁的排水设施，其特征在于：所述截水结构与所述防护墙(2)和轨道结构的连接处均涂有防水胶。9.一种权利要求1所述排水设施的构造方法，其特征在于，其包括步骤：获取由沟渠泄水能力确定的第一高度、以及由泄水管(4)泄水能力确定的第二高度，并根据所述第一高度和第二高度中的较大值确定截水结构的高度；于沟渠内位于每个泄水孔沿纵桥向的低点边缘均设置截水结构，且截水结构的两侧分别连接防护墙(2)和轨道结构。10.如权利要求9所述排水设施的构造方法，其特征在于：根据沟渠泄水能力与设计径流量相等的原则确定第一高度；根据泄水管(4)泄水能力与设计径流量相等的原则确定第二高度。

技术总结
本申请公开了一种用于桥梁的排水设施及其构造方法，涉及桥梁工程技术领域，该排水设施包括截水结构，截水结构的数量与泄水孔的数量相同，每个上述截水结构均设置于上述沟渠内，且分别位于一个泄水孔沿纵桥向的低点边缘，每个上述截水结构的两侧分别连接上述防护墙和轨道结构：上述截水结构的高度被配置为：不低于由沟渠泄水能力确定的第一高度、以及由泄水管泄水能力确定的第二高度。本申请的排水设施及其构造方法，不仅构造施工便捷，施工成本较低，还能够有效保证排水能力，避免因排水缺陷给桥梁结构带来的不利影响，且几乎不影响桥梁主体结构的施工建造，方便在无砟轨道桥梁上推广应用。上推广应用。上推广应用。


技术研发人员：傅战工 廖轩 何东升 杨永宏 郭子俊
受保护的技术使用者：沪杭铁路客运专线股份有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/7/25