排水溝蓋板詳細設計

張海霞

(成都西南交通大學設計研究院有限公司, 四川成都 610031)

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排水溝蓋板詳細設計

張海霞

(成都西南交通大學設計研究院有限公司, 四川成都 610031)

在道路、鐵路設計過程中，一般路的一側或兩側會同時設有排水溝，需要考慮水溝蓋板的形式。文章詳細介紹各種工況下水溝蓋板的設計全過程。

水溝蓋板；荷載；鐵路；公路；行人；配筋

實際工程中經常遇到鐵路或者公路兩側設有排水溝的情況，水溝蓋板的設計圖紙一般參考已有圖集，不再具體詳細計算。由于鐵路、公路、橋梁等相關規范隨時間推移均有不同程度的修改、更新，既有的許多參考圖集已不符合現有規范的規定，亟待針對具體工況重新計算、配筋、校核。本文旨在根據一系列現有規范，計算在各種工況下不同型號水溝蓋板的具體受力情況，并進行配筋及校核，以確保其安全性及耐久性，并詳細介紹了蓋板的具體設計過程。

1　蓋板參數

沿排水溝縱向每塊蓋板設計長度為50 cm，橫向跨度根據排水溝寬度一般取60～120 cm不等。蓋板厚度則根據荷載大小及配筋情況取值，經計算，蓋板最小厚度取6 cm，最大取至17 cm。混凝土均選用C30混凝土，鋼筋選取HRB400(主要受力鋼筋)及HPB300鋼筋(一般架立鋼筋)。

2　工況劃分及荷載計算

(1)在鐵路排水溝設計中，水溝蓋板分碴底式及碴頂式蓋板。 碴底式是指蓋板頂面與道碴底面齊平；碴頂式則指蓋板頂面與道碴頂面齊平(為方便后期檢修時抽換軌枕，一般取蓋板頂面低于軌枕底面3 cm)。道碴厚度分250 mm及500 mm兩種情況。

列車活載均采用TB 10002.1-2005《鐵路橋涵設計基本規范》第4.3.1條規定的中-活載，即輪載集中力取為最大值250 kN，換算為施加至蓋板上的豎向均布力，再根據不同的列車種類(運行速度、線路等級)采用不同的沖擊系數計算公式。鐵路車輛換算豎向均布荷載，根據《鐵路橋涵設計基本規范》第4.3.4條規定取為:

總的豎向荷載還應計入蓋板及上覆道碴的自重。

對于普通列車豎向活載沖擊系數取《鐵路橋涵設計基本規范》第4.3.5條關于鋼筋混凝土構件頂上填土厚度h<1 m時的計算公式:

其中：

α=4(1-h)≤2

對于客運專線列車荷載，則應根據鐵建設[2005]140號 《新建時速200-250公里客運專線鐵路設計暫行規定》第6.2.2條分別計算剪力及彎矩動力系數φ。

對于高速鐵路荷載，則應根據TB 10621-2014《高速鐵路設計規范》第7.2.9條計算動力系數:

(2)對于公路排水溝，汽車荷載采用CJJ 11-2011《城市橋梁設計規范》第10.0.2條，最大輪重取100 kN，換算為施加至蓋板上的豎向均布力。并根據JTG D60-2004《公路橋涵設計通用規范》第4.3.2條，取局部加載沖擊系數:

(3)對于僅承受人行荷載的蓋板，根據《城市橋梁設計規范》第10.0.5條，人群荷載按5 kPa均布荷載或1.5 kN的豎向集中荷載作用在一塊構件上，分別計算，取其不利者。經計算比較，最終確定采用效應值較大的1.5 kN豎向集中荷載。

3　受力分析計算及配筋情況

有了明確的工況劃分，就可以針對不同的工況分別計算不同尺寸蓋板的受力情況，并進行配筋及校核。按照簡支梁計算，本文跨度分別取60 cm、70 cm、80 cm、90 cm、100 cm、110 cm、120 cm。計算構件的縱向及橫向受力鋼筋，使其具有足夠的承載能力，且經濟可靠。

(1)經計算，鐵路荷載(包括普通列車、客運專線、高速鐵路)下的水溝蓋板厚度取10～12 cm不等，板底縱向受力主筋及橫向箍筋配置φ12的HRB400鋼筋，板頂配置φ8的HPB300架立鋼筋。

圖1為普通鐵路荷載作用下凈孔b=0.8 m排水溝蓋板的詳細設計圖；圖2為客運專線鐵路荷載作用下凈孔b=0.8 m排水溝蓋板的詳細設計圖；圖3為高速鐵路荷載作用下凈孔b=0.8 m排水溝蓋板的詳細設計圖。由于工況及蓋板尺寸類型較多，受篇幅所限，公路荷載及人行荷載作用下也僅示出凈孔b=0.8 m排水溝蓋板的詳細設計圖。

圖1　凈孔b=0.8 m普通列車通過排水槽蓋板設計

圖2　凈孔b=0.8 m客運專線列車通過排水槽蓋板設計

圖3　凈孔b=0.8 m高速鐵路列車通過排水槽蓋板設計

圖4　凈孔b=0.8 m汽車通過排水槽蓋板設計

圖5　凈孔b=0.8 m行人通過排水槽蓋板設計

(2)公路荷載下的水溝蓋板厚度則取12～17 cm不等，鋼筋配置與鐵路荷載下的蓋板相同，分別配置φ12的HRB400主要受力鋼筋及φ8的HPB300架立鋼筋。圖4為汽車荷載作用下凈孔b=0.8 m排水溝蓋板的詳細設計圖。

(3)只有行人荷載的水溝蓋板厚度取6 cm，僅在蓋板內埋設一層φ8的鋼筋網即可。圖5為僅有人行荷載作用下凈孔b=0.8 m排水溝蓋板的詳細設計圖。

4　結束語

綜上所述，根據排水溝的寬度不同，水溝蓋板的跨度從60 cm到120 cm不等；蓋板厚度則因其上所承受荷載大小的不同，有6 cm(僅承受行人荷載)到17 cm不等。蓋板內配置鋼筋，根據計算結果，除僅有行人通過的水溝蓋板外，縱向及橫向受力主筋均配置φ12的HRB400鋼筋，混凝土規格不低于C30。另外，為方便工人后期施工安裝，制作蓋板時應作明顯標示以區分蓋板正反面。

[1]TB 10002.1-2005 鐵路橋涵設計基本規范[S].

[2]鐵建設[2005]140號 新建時速200-250公里客運專線鐵路設計暫行規定[S].

[3]TB 10621-2014 高速鐵路設計規范[S].

[4]CJJ 11-2011 城市橋梁設計規范[S].

[5]JTG D60-2004 公路橋涵設計通用規范[S].

張海霞(1981～)，女，碩士研究生，工程師，從事道橋設計工作。

U449.36

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[定稿日期]2016-04-18