小型生產橋設計要點探討

【摘要】隨著山區農村經濟的快速發展和生產條件的巨大變化，小型生產橋的修建也較為普遍。在保證安全、經濟、方便的情況下，生產橋合理的設計及生產橋荷載的計算就尤為重要。本文就小型生產橋的選址及設計要點進行探討。

【關鍵詞】生產橋；設計

近年來，隨著我國對農村建設多方面的投入，新農村建設，村村通道路改建，農田水利，農業綜合開發，土地綜合整治等工程建設，使農村經濟得到快速發展，農業機械化和農村生產交通隨之發展，使用較廣泛的生產橋的建設也迫在眉睫。生產橋的建設需保證安全，經濟實惠，方便施工，滿足當地群眾生產生活。

1、生產橋選址

生產橋是道路跨越小河溝、灌排渠道的交叉建筑物。生產橋位置確定可參考如下幾點：生產橋位置應根據交通要求、結合溝道及灌排渠系，選擇地形條件適宜和地質條件良好的地點；生產橋宜與溝道及灌排渠系正交，支撐結構不應影響溝道及灌排渠系過水斷面或過水能力。生產橋的長度應與跨越溝道及灌排渠的寬度相適應，其跨徑應根據橋位處地形、地質條件、溝道、渠道過水斷面等因素確定。

2、生產橋設計

2.1 生產橋橋高及跨徑確定

①生產橋橋高：生產橋凈空高度應根據設計洪水頻率下，小河溝水位及灌排渠道水位加安全超高確定。即：

H=h設+h超

式中：H為橋凈空高度（m）；h設為設計洪水頻率下的水深（m）；h超為安全超高（h超≥0.5m）。

②生產橋跨徑：生產橋單跨不宜超過6m，另外可根據同一洪水位下的橋下過水面積與天然河溝過水斷面積相等來確定跨徑。橋結構型式和基礎處理方案應根據地形、地質條件、建材來源、施工技術水平等因素確定。

2.2 生產橋基礎埋深

生產橋基礎埋置深度，在河床無沖刷處，應在河床以下至少埋深1米，除巖石地基外；如有沖刷，橋基礎埋置深度應不小于橋基礎埋深安全值1米加上河床的沖刷深度。

2.3 生產橋橋板荷載計算

生產橋多采用簡支鋼筋混凝土板橋，允許通過小型生產機具，集中荷載P不超過10噸（100KN）；人群荷載規定3.0KN/m2。

1）永久荷載計算

取板寬1米進行計算。

①板帶的延米重力

式中：鋼筋混凝土板的容重（KN/m3）；b梁、板寬（m）；h梁、板高（m）。

②構件或板帶的板面鋪裝每延米重力

式中：為鋪裝到板面水泥混凝土面的容重（KN/m3）。

③附加（邊緣欄體）自重分配到每延米重力

/B

式中：欄體混凝土的容重（KN/m3）；b1欄體高（m）；h1欄體寬（m）；B橋寬（m）。

④構件每延米或板帶每延米的永久作用總合

⑤構件或板帶的永久作用效應

跨中彎矩：

式中：lo為計算跨徑（m）。

2）可變荷載計算

可變荷載為移動荷載。

①可變集中荷載計算

Pk=100KN

②可變人群荷載計算

gk=3.0KN/m2

③可變荷載效應

跨中彎矩：

3）荷載組合計算

跨中彎矩組合：

式中：rG為永久荷載分項系數；MG為永久荷載跨中彎矩；rq為可變荷載分項系數；Mq為可變荷載跨中彎矩；

2.4 生產橋橋板配筋計算

① 計算截面有效高度（假定）h0

公式：h0=h-a0

式中：h為截面高度（mm）；a0為鋼筋保護層厚度（mm）。

②計算截面抵抗矩系數αs

αs=rd·r0·Mud/（fcd·b·h20）

式中：rd為結構系數（鋼筋混凝土取1.2）；r0為結構重要性系數（安全等級為三級取0.9）；fcd為混凝土軸心抗壓強度設計值（MPa）；b為橋板寬度（mm）；h0為截面有效高度（mm）。

③計算相對受壓區高度ζ

ζ=1-（1-2αs）^0.5

計算ζ=0.12﹤ζb =0.56 說明不會發生超筋破壞。

④計算鋼筋面積As

As=fcd·b·ζ·h0/fsd

式中：fsd為鋼筋抗拉強度設計值（MPa）。

⑤查表選配鋼筋直徑及間距

可查《結構設計原理》（葉見曙主編）附表1-7，根據鋼筋截面面積選擇鋼筋直徑及間距。

2.5 生產橋設計要點

生產橋的設計一般必須進行設計計算，或直接采用或套用現行的標準設計圖集。當直接采用和套用標準設計圖時，應掌握以下要點：

①根據道路勘察確定的橋位、類型、孔徑、基礎埋置深度、水文地質、沿線材料、道路等級、橋載重技術標準等，選定相關生產橋的標準圖集；

②根據橋的標準圖集橋載重技術標準、橋的類型、孔徑、路基高度、計算水位、基礎埋置深度等，查定出橋的各部尺寸；

③根據查定的橋各部尺寸，繪制出所設計橋的設計圖，并查定出橋各部結構或整座橋的工程量、材料數量；

④根據橋設計圖的工程數量、材料數量、確定的施工方法、工藝等，編制施工組織設計、預算書。

⑤當橋標準圖基礎對地基容許承載力的要求小于橋基礎所處土層的容許承載力或相同時，橋標準圖的基礎寬度和長度可直接采用。當橋基礎所處土層的容許承載力小于橋標準基礎對地基容許承載力的要求時，基礎尺寸需要適當加厚、加大面積或采取小木樁密植的辦法加固土壤的措施或換土。必要時可通過計算，改用鉆孔樁基礎。

⑥套用橋標準圖的孔徑，一般易大，不易小。

⑦設計橋的墻身高度大于或小于標準圖的墻身高度時，橋各部相關的結構尺寸，應進行修改，并按修改的尺寸，繪制設計圖、計算工程數量和材料數量。

3、結語

在山區農村，小型生產橋的建設，雖面大量廣，不僅需要從生產橋的設計到施工等環節依據科學，還需在建設過程中根據實際情況總結經驗，使建設的生產橋科學、安全、經濟，造福與當地百姓。

參考文獻：

[1]《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）

[2]《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2004）