12 道路及桥涵工程图
道路及桥涵工程是大土木工程的一个分支,而桥梁、涵洞及隧道往往作为道路工程的主要附属建筑物。本章介绍道路及桥涵工程图的图示内容和方法、画法特点及相关的制图标准。
12.1 道路路线工程图
12.1.1 概述
道路是建筑在地面上供车辆和行人通行的窄而长的带状工程构筑物,道路的位置和形状与所在地区的地形、地貌、地物以及地质等有着很密切的关系。按其使用特点可分为公路、城市道路、厂矿道路和乡村道路等。本节主要介绍公路的图示内容和主要特点。
公路一般是指位于城市郊区及城市以外的道路。
由于道路路线有竖向的高度变化(上坡和下坡——竖曲线)与平面的弯曲变化(左弯和右弯——平曲线),所以从整体来看,道路路线实质上是一条空间曲线。其图示方法与一般的工程图样不完全相同,主要是用路线平面图、路线纵断面图和路线横断面图来表达。
12.1.2 路线平面图
1)图示方法与内容
路线平面图是从上向下投影所得到的水平投影图,也就是用标高投影法所绘制的道路沿线周围区域的地形图。图12-1为某公路K3+300至K5+200段的路线平面图。下面分地形和路线两部分分别介绍其内容和画法特点。
图12-1 路线平面图
(1)地形部分
①比例:道路路线平面图所用比例一般都比较小,根据地形的起伏情况和道路的性质不同,采用不同的比例来表示。通常在城镇区域为1∶500~1∶2000;山岭区域为1∶2000;丘陵和平原地区为1∶5000或1∶10000。
②方向:在路线平面图上应画出指北针或测量坐标网,以便表达出道路路线在该地区的方位与走向。如图12-1是用指北针表示方向的,而图12-2则是用测量坐标网表示的。也可两种同时用。
图12-2 测量坐标网表示路线的方位和走向
③地形地貌:平面图中的地形主要是用等高线表示。图12-1中两根等高线之间的高差为2m,每隔4条等高线画出一条粗的计曲线,并标有相应的高程数字。由图12-1中等高线的疏密情况可以看出,该地区的西南、西北和东北地势较高,其中东北最高且陡,一条白沙河自北向南将中间平原地带分为东、西两部分。
④地物:由于平面图的比例较小,在地形面上的地物如房屋、道路、桥梁、电力线和地面植被等都是用图例表示的。常见的地形、地物图例如表12-1所示。对照图例可知,在白沙河的两岸是水稻田;山坡旱地栽有果树;在河西岸的路南侧有一名为竹坪村的村庄;原有的乡间大路和电力线沿河西岸而行,通过该村;在白沙河上有一座桥梁。
表12-1 常见地形地物图例
续表12-1
(2)路线部分
①设计路线:一般情况下,由于平面图的比例较小,根据《道路工程制图标准》规定,设计路线宜采用加粗的单实线绘制(粗度约2倍左右于计曲线)。有时在平面图上可能还有一条粗虚线,是作为设计路线的方案比较线。
②里程桩:在平面图中,道路路线的前进方向总是从左向右的,其总长度和各段之间的长度是用里程桩号表示的。里程桩分公里桩和百米桩 两种,应从路线的起点至终点依次顺序编号。公里桩宜注写在路线前进方向的左侧 ,用符号 ”表示桩位,直径延伸至路线且与路线垂直,公里数注写在符号上方,如“K4”表示离起点4km;百米桩宜注写在路线前进方向的右侧 ,用垂直于路线的细短线表示,数字注写在细短线的端部,如在K4公路桩的前方注写的4,表示其桩号为K4+400,说明白沙河桥的中点距路线起点的距离为4400m。
③平曲线:道路路线的平面线型主要是由直线、圆曲线及缓和曲线组成,在路线的转折处应设平曲线。最常见、较简单的平曲线为圆弧,复杂一点的往往还设缓和段,其基本的几何要素如图12-3所示。
图12-3 平曲线的几何要素和特征点
A.交角点JD:路线转弯处的转折符号,是曲线两端直线段的理论交点。
B.转折角α:沿路线前进时向左(αZ)或向右(αY)偏转的角度,即延长前一根圆切线与下一根圆切线之间的夹角,表示弯度的大小。
C.圆曲线半径R:平曲线的设计半径,偏角α越小,R越大,表示转弯比较平缓;反之,偏角α越大,R越小,表示转弯比较急。当R<2500时需设计缓和曲线。
D.切线长T:切线的切点与交角点之间的距离。
E.曲线长L:曲线两切点之间的距离。
F.外矢距E:曲线中点至交角点的距离。
以上各要素均可在路线平面图的曲线表中查得(一般在图的右下角)。
另外,在平曲线上还要注出曲线段的起点ZY(直圆)、中点QZ(曲中)、终点YZ(圆直)的位置(如左侧弯道)。如果设置缓和曲线,则将缓和曲线与前、后直线的切点分别标记为ZH(直缓)和HZ(缓直);将圆曲线与前、后缓和曲线的切点分别标记为HY(缓圆)和YH(圆缓),如右侧弯道。
④其他
A.水准点:沿路线附近每隔一定距离就在图中标有水准点的位置,用于施工时测量路线的高程。如,表示路线的第8个水准点,其高程为7.563m。
B.角标:一般路线都比较长,会用多张图纸分段表示。为便于图纸拼接,规定在图纸的右上角注写 或写上“共 张第 张”等,表明各张图纸的编号。
(3)绘制路线平面图的注意事项
①绘制地形图,等高线要求平滑,注意计曲线(b)和首曲线(b/4)的区别,并标注计曲线的高程。
②绘制路线图,路线用2倍(2b)左右于计曲线的粗实线从左向右,曲直平滑连接,并标注里程桩号、曲线几何要素、特征点等,同时绘制曲线表。
③用细线绘制各种图例,注意植物图例方向向上或向北。
④注写图中的文字、水准点、角标、图名和标题栏等。
⑤平面图的拼接。平面图中路线的分段宜在整数里程桩处断开,两端均应画出垂直于路线的细点画线作为拼接线。拼接时路线中心对齐,拼接线重合,并以正北方向为准。
12.1.3 路线纵断面图
路线纵断面图是通过道路中心线,用假想的铅垂剖切面(由平面和曲面组合而成)纵向剖切后并展开而得到的。如图12-4所示。
图12-4 路线纵断面图形成示意图
路线纵断面图主要表达道路的纵向设计线形以及地面的高低起伏状况、地质和沿线设置工程构筑物(如桥梁、涵洞、隧道等)的概况。它主要包括图样和资料表两部分,一般图样画在图纸的上部,资料表布置在图纸的下部,图样与资料表的内容要对应,如图12-5所示。图12-5是某公路从K3+300至K4+400段的断面图,其画法特点与内容如下。
图12-5 路线纵断面图
1)图样部分
(1)比例:纵断面图的水平方向从左向右表示路线的前进方向,即沿路线长度方向展开而得,竖直方向表示设计线和地面的高程。由于路线的高差与其长度相比要小得多,为了清晰地表示路线的高度变化,《道路工程制图标准》(GB/T 50103—2001)规定,长度和高度宜按不同的比例绘制,一般规定竖直方向的比例是水平方向的10倍。如本例竖直方向的比例是1∶200,水平方向的比例为1∶2000,这样就把路线的坡度明显(夸张)地表达出来了。
为了便于画图和读图,一般还应在纵断面图的左侧按竖向比例画出高程标尺。
(2)设计线和地面线:图中的粗实线是道路的设计线,它是路基边缘各高程点的连线;图中不规则的细折线表示原来的地面线,它是路基中心线处原地面上各高程点的连线,即原地面的高。
(3)竖曲线:为保证车辆的顺利行驶,在设计线的纵向变更(变坡点)处,按技术标准的规定应设计圆弧竖曲线,设计线就是由直线和竖曲线共同组成的。竖曲线分为凸曲线和凹曲线两种,样式如图12-6所示,一般画在对应变坡点的上方:中部竖线对准变坡点,在竖线的左侧注写变坡点的里程桩号,右侧注写变坡点的高程;上部水平线两端对准竖曲线的始点和终点,其上注写出竖曲线的各几何要素(R、E、T等,含义同平曲线)。如图12-6在里程桩号为K3+600处有一凹形变坡点,相应地设有凹形竖曲线;在K4+000处有一凸形变坡点,相应地设有凸形竖曲线。
(4)工程构筑物:道路沿线的工程构筑物如桥梁、涵洞等,应在设计线的上方或下方用竖直引出线标注。竖直引出线对准构筑物的中心位置,线的右侧注写里程桩号,线的左侧注写构筑物的名称、大小、位置等。如图12-5在里程桩号为K6+080处有一座直径为100cm的单孔圆管涵洞;在里程桩号为K6+900处有一座跨径为20米的石拱桥。
(5)水准点:沿线还需标注出测量的水准点。竖直引出线对准水准点,在竖线的左侧注写里程桩号,右侧注写其位置,水平线上方注写其编号和高程,如图12-7所示。
图12-6 竖曲线的表示
图12-7 水准点的表示
2)资料表部分
路线纵断面图的实测数据资料表与图样上下对齐布置,以便阅读。这种表示方法较好地反映出纵向设计在各里程桩号处的高程、填挖方工程量、地质条件和坡度以及平曲线和竖曲线的配合关系。
(1)地质概况:根据实测数据,在表中注写出沿线各段的地质情况,是设计、施工的地质资料依据。
(2)坡度和距离:注写设计线各段的纵向坡度和对应的水平距离长度,表格中的对角线方向与实际坡度方向一致,坡度和距离分别注写在对角线的上、下两侧。
(3)标高:表中有设计标高和地面标高两栏,它们与图样所绘高程对应,分别表示设计线和地面线上各点的高程。由此两高程可以确定填、挖方的高度。
(4)填、挖高度:填、挖方的高度数值应该是各对应点的设计高程与地面高程之差的绝对值,设计线在地面线上方时需挖土,设计线在地面线下方时需填土。
(5)里程桩号:桩号的数值应与桩号位置对齐注写,从左向右里程加大,单位为米,各高程、填挖深度等数值应与桩号对齐。在平曲线的始点、中点、终点和桥涵等构筑物的中心点及水准点等处可设置加桩。
(6)平曲线:为了将平面线型与路线纵断面图对照起来,通常在表中画出平曲线的示意图,直线段用水平线表示,道路左转弯用凹折线表示,右转弯用凸折线表示,有时还需注出平曲线各要素的值。当路线的转折角小于规定值时,可不设平曲线,但需画出转折方向,“V”表示左转弯,“∧”表示右转弯。
(7)超高:为了减小汽车在弯道上行驶时的横向作用力,道路在平曲线处需设计成外侧高内侧低的形式,道路边缘与设计线的高差称为超高,如图12-8所示。
图12-8 道路的超高
3)绘制路线纵断面图时的注意事项
(1)路线纵断面图应从左向右按路线前进方向绘制,竖直方向的比例比横向比例大10倍。
(2)当路线坡度发生变化时,变坡点用直径为2mm的中粗线表示,切线用细虚线表示。
(3)在最后一张或每一张图纸的右下角画出标题栏,注明路线名称、纵横比例等,每张图纸的右上角还应标注角标,注明图纸序号及总张数。
12.1.4 路基横断面图
路基横断面图是用假想的剖切平面垂直于道路的中心线剖切而得到的断面图。其作用是表达各中心桩处横向地面的起伏状况及设计路线的形状和尺寸,为路基施工提供资料依据,并为计算土石方量提供面积资料。
1)路基横断面图的基本形式
一般情况下,路基横断面图的基本形式有3种,如图12-9所示:
(1)填方路基,如图12-9(a)所示,整个路基都在地面线上方,全部为填土区,称为路堤。在图下方注有该断面的里程桩号、中心线处的填方高度hT(m)和该断面的填方面积AT(m2)。
(2)挖方路基,如图12-9(b)所示,整个路基都在地面线下方,全部为挖土区,称为路堑。在图下方也注有该断面的里程桩号、中心线处的挖方深度hW(m)和该断面的挖方面积AW(m2)。
(3)半填半挖路基,如图12-9(c)所示,该路基断面一部分在填土区,一部分在挖土区,是前两种路基的综合。在图下方同样注有该断面的里程桩号、中心线处的填(或挖)方深度和该断面的填方和挖方面积。
图12-9 路基横断面图的基本形式
2)路基横断面图的绘制
(1)横断面图的布置:在同一张图纸内绘制的路基横断面图,应按里程桩号的顺序排列,从图纸的左下方开始,先自下而上,再从左向右排列,如图12-10所示。
图12-10 路基横断面图的绘制
(2)图线:横断面图中的路面线、路肩线、边坡线、护坡线等均用粗实线表示;原有地面线用细实线表示;路中心线用点画线表示。
(3)比例:横断面图的水平和高度方向一般采用相同的比例绘制。
(4)角标:每张横断面图的右上角应注明图纸的编号及总张数。
12.1.5 城市道路与高速公路
1)城市道路
城市道路一般由车行道、人行道、绿化带、分隔带、交叉口和交通广场以及高架桥、高速公路、地下通道等各种设施组成。
城市道路的线型设计也是通过路线平面图、路线纵断面图和路基横断面图来表达的,它们的图示方法和特点与公路路线工程图完全相同,不再赘述。但是城市道路所在的地形较野外公路平坦,并且设计是在城市规划和交通规划的基础上实施的,交通情况和组成部分比公路复杂,因此,体现在横断面上,城市道路比公路复杂得多。
城市道路横断面图的主要组成部分有车行道、人行道、绿化带、分隔带等,其布置形式按路面板块划分有一块板、两块板、三块板和四块板4种基本形式,如图12-11所示。
为了计算土石方工程量和施工放样,与公路横断面一样也需绘制各个中心桩处的现状横断面,并加绘设计横断面,标出中心桩的里程和设计标高,称为施工横断面图。
对分期修建的道路不仅要绘制近期设计横断面图,还要绘制远期规划设计横断面图。
图12-11 城市道路横断面图的基本形式
2)高速公路
高速公路是高标准的现代化公路,它的特点是:车速快,通行能力强,有4条以上车道并设中央分离带,采用全封闭立体交叉,全部控制出入,有完备的交通管理设施等。高速公路路基横断面图主要由中央分隔带、车行道、硬路肩、土路肩等组成,常见的横断面形式如图12-12所示。
图12-12 高速公路横断面形式
12.2 桥梁工程图
12.2.1 基本知识
桥梁是道路工程中很重要的附属构筑物。当道路通过河流、湖泊、山川及其他路线(公路或铁路)时,就需要修建桥梁。其作用是既可以保证桥上的交通运行,又可以保证桥下面宣泄水流、船只的通航及公路或铁路的运行。
1)桥梁的分类
桥梁的形式很多,分类方法的不同,其说法往往也不一样。常见的分类形式如下:
(1)按结构形式分,有梁桥、拱桥、钢架桥、桁架桥、悬索桥、斜拉桥等。
(2)按用途分,有公路桥、铁路桥、农桥、人行桥、运水桥(渡槽)等。
(3)按建筑材料分,有钢桥、钢筋混凝土桥、木桥、石桥、砖桥等。
(4)按桥梁全长和跨径的不同分,有特大桥、大桥、中桥、小桥等。
表12-2 大、中、小桥的区分
其中特大桥近年来用得比较多的主要是悬索桥和斜拉桥,它们不仅考虑了桥梁的功能,而且也增设了人文景观。虽然各种桥梁的结构形式和建筑材料有所不同,但图示方法是基本相同的。其中钢筋混凝土桥的应用最为广泛,本节主要介绍这种桥梁的有关知识。
2)桥梁的组成
桥梁由上部结构、下部结构和附属结构三部分组成,如图12-13所示。
图12-13 桥梁的组成
上部结构一般包括上部承重结构(主梁或主拱圈)和桥面系(桥面铺装层、车行道、人行道等)。
下部结构一般包括桥台、桥墩和基础。桥台包括台帽、台身、承台三部分,常用重力式U型桥台,设在桥梁两端。桥墩包括墩帽(上盖梁)、立柱、承台(下盖梁)三部分,设在桥中央,承受桥上传递的荷载。基础通常以桩基础最为常见。
附属结构一般包括栏杆、灯柱、岗亭及护岸和导流结构物等。
设计一座桥梁需要绘制许多图纸,不同的设计阶段有不同的图纸,一般包括桥位平面图、桥位地质断面图、桥梁总体布置图和构件结构图等。
12.2.2 桥位平面图
桥位平面图主要表示道路路线通过江河、山谷时建造桥梁的平面位置,通过地形测量将桥位附近一定范围内的地形、地物、河流、水准点、地质钻探孔等用图样表达清楚,如图12-14所示。它表明了桥梁的位置及其与周围地形地物的关系,是桥梁设计、施工定位的依据。常用比例为1∶500、1∶1000、1∶2000等。
图12-14 桥位平面图
桥位平面图的画法要求与路线平面图基本相同,不同之处在于必须注明为了取得地质资料而设置的钻孔位置和为了控制河道两岸桥台标高而设置的水准点位置。
12.2.3 桥位地质断面图
桥位地质断面图是沿桥位平面轴线用铅垂面剖切而得,实质上是桥位所在位置的地形纵断面图,表示桥梁所在位置的水文、地质情况,包括河床断面线、最高水位线、常水位线和最低水位线,是设计桥梁、桥墩、桥台和计算土石方工程量的依据,如图12-15所示。
图12-15 桥位地质断面图
图中河床断面线是由测量而得,用粗实线表示。水位线取自水文资料,在细实线下方再画三条渐短的细实线。其中洪水位是河床中最大的设计水位,根据桥梁的重要性及公路等级,常以25年、50年、100年一遇的最大水位作为设计洪水位;常水位是河道的经常性水位;枯水位是河道的最低水位。
土质由上而下分层标出,不同层分界线用中实线分开。
钻孔处用粗实线表示,并用引出线(细实线)标注其孔口标高和钻孔深度,在图的下方还有对应的钻孔资料表。
为了清晰地显示地质和河床深度变化的情况,可以将竖向标高比例较水平方向比例放大数倍画出。本图竖向采用1∶200,水平方向采用1∶500。
12.2.4 桥梁总体布置图
桥梁总体布置图主要表明桥梁的形式、跨径、孔数、总体尺寸、各主要构件的相互位置关系,桥梁各部分的标高、材料数量及总的技术说明等,是指导桥梁施工的最主要图样,是施工时确定桥墩、桥台位置及安装构件和控制标高的依据。一般包括平面图、立面图、横剖面图。
图12-16为牧马河胜利桥总体布置图,该桥为三孔钢筋混凝土简支梁桥,总长度为34.90m,总宽度12m,中孔跨径13m,两个边孔跨径10m。桥中间设有2个柱式桥墩,两端为重力式混凝土桥台,桥台和桥墩的基础均采用钢筋混凝土预制打入桩。桥上部承重构件为钢筋混凝土空心板梁。
1)立面图
桥梁一般是左右对称的,所以立面图常常是用半立面图和半纵剖面图组合而成。如图12-17所示,左半立面为左侧桥台、1#桥墩、板梁、人行道栏杆等主要部分的外形视图;右半纵剖面图是沿桥梁中心线纵向剖开而得到的,2#桥墩、右侧桥台、桥面铺装层及河床断面等均应按剖切方法绘制。其中多孔板、立柱、基桩等构件是沿轴线方向剖切的,规定按不剖表示。由于基桩较长,采用折断画法。在左半立面图中,河床断面线以下的结构如桥台、基桩等用虚线表示,右半纵剖面图中该线以下部分均画实线。
图中还标注出了各重要部位的高程,如水位高程、桥面中心标高、梁底标高、桥墩和桥台及基桩重要位置处的标高等,同时还标注了桥梁的纵向尺寸,桥墩的高、宽尺寸,以及基桩的位置尺寸等。
2)平面图
平面图通常从左往右采用分层拆卸画法(桥涵、水工图的常用画法,拆卸掉遮挡部分,将剩下部分作投影),以表达桥梁从上往下各层次的现状和尺寸。
图12-16中,平面图以左右对称线为界,左半部分由上往下直接投影,表达桥面车行道(宽10m)、人行道(两侧各宽2m)、栏杆以及桥下的锥坡;右半部分假想拆卸掉桥梁的上部结构,分别表达2#桥墩的上盖梁、下盖梁和立柱的平面形状及立柱的相对位置,右岸桥台的台帽、台身、承台和基桩的平面形状、桥台的总体尺寸及基桩的排列形式。
3)横剖面图
横剖面图一般以桥梁中心对称线为界,采用分别视向桥墩和桥台的横剖面的合成视图,分别反映桥梁各部分的宽度和高度的形状、尺寸以及桥墩、桥台下基桩的横向排列尺寸。
图12-16所示的横剖面图中,以对称线为界,Ⅰ-Ⅰ剖面图表达的是2#桥墩各组成部分(墩帽、承台、立柱基桩等)的投影;Ⅱ-Ⅱ剖面图表达的是右侧桥台各组成部分(台帽、台身、承台、基桩等)的投影。从Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ所表达的合成视图中可以看出:桥墩、桥台处的上部结构相同,由10块钢筋混凝土预制空心板拼接而成,横向坡度为1.5%,桥墩下的基桩比桥台下的基桩密集。
由于桥梁总体布置图所采用的比例一般较小,桥梁各细部结构的情况很难逐一表达清楚,另外各承重构件的构造情况(如钢筋混凝土构件钢筋的配置情况)也无法表示,所以桥梁施工图除了总体布置图外,还应配以适当数量的构件结构图。
12.2.5 构件结构图
构件结构图主要表达各构件的大小、形状、材料、钢筋配置等情况,常采用比较大的比例,如1∶10、1∶20、1∶30、1∶50,某些局部甚至采用更大的比例,如1∶2、1∶3.、1∶5等,因此,构件结构图也称为详图或大样图。
1)桥台图
桥台属于桥梁的下部结构,主要作用是支撑上部的板梁,并承受路堤填土的水平推力。图12-17所示为“U”形重力式桥台的结构图。该桥台由基桩、承台、侧墙、台身和台帽组成。
桥台图一般由3个视图构成:立面图、平面图和横立面图。立面图一般采用剖面图表达,剖切位置选在台身处,既可表达桥台的内部构造,又可显示其所用材料,如该桥台的台身和侧墙所用材料为混凝土,而台帽和承台则采用的是钢筋混凝土;平面图采用的是视图,正投影,由于尺寸较大,可只画对称的一半;横立面图采用的是1/2台前、1/2台后的合成视图。所谓台前是指人站在桥下正对着桥台观看;台后是指假想拆卸掉路面,人站在路基处正对着桥台观看,一般只画看到的部分。
从图12-17中可以看出,该桥台的长为280cm,宽为1470cm,高为493cm,桥台下的基桩分两列布置,列距为180cm,桩距为150cm,每个桥台有20根桩。
图12-17 桥台构造图
2)桥墩图
图12-18为桥墩构造图,该桥墩由基桩、承台、上盖梁和墩帽组成。
图12-18 桥墩构造图
桥墩图一般也由3个图构成:立面图、平面图和侧面图。由于桥墩是左右对称的,故立面图和平面图只画了对称的一半,其中平面图采用的是剖面画法,剖切位置选在立柱处,实质上为承台平面图。承台的基本形状为长方体,长1500cm,宽200cm,高150cm。承台下的基桩分两列交错(呈梅花形,故工程上称梅花桩)布置,施工时先将预制桩打入地基,下端到达设计深度(标高)后,再浇筑承台,桩的上端伸入承台内部80cm,在立面图中这一段用虚线绘制。承台上有5根圆形立柱,直径为80cm,高为250cm。立柱上面是墩帽,墩帽的全长为1650cm,宽为120cm,高度在中部为116cm,两端为110cm,有一定的坡度,为的是使桥面形成1.5%的横坡。墩帽的两端各有一个20cm×30cm的抗震挡块,是防止空心板移动而设置的。
3)钢筋混凝土空心板梁图
钢筋混凝土空心板梁是该桥梁上部结构中最主要的受力构件,它两端搁置在桥墩和桥台上,中跨为13m,边跨为10m。
图12-19为边跨10m的空心板构造图,由立面图、平面图和断面图组成,主要表达空心板的形状、构造和尺寸。整个桥宽由10块板拼接而成,由中间往两侧分别有中板6块、次边板2块(在中板两侧各一块)和边板2块(两侧的最外边)。因3种板的宽度和构造各不相同,但厚度相同,均为55cm,故只绘制中板的立面图,而分别绘制了各种板的平面图和横断面图。由于板的纵向是对称的,所以立面图和平面图只画了左边一半。边板长名义尺寸与桥的跨径一致,为10m,但减去板的接头缝隙后实际长度为996cm。断面图反映了3种板各自的断面形状和详细尺寸。另外,图中还绘制了板与板之间的铰缝大样图,以表明施工的具体做法。
基桩的外形简单,无需视图表达。但基桩、承台、墩帽及板梁等内部都布置有密集的钢筋,在正式施工图中都应画出其对应的配筋图(这里省略)。
12.3 涵洞工程图
12.3.1 概述
涵洞是宣泄小流量流水的工程构筑物,主要用于排洪、排污水、调节水位等,是道路工程中比较重要的附属构筑物。
按设计标准规定,涵洞与桥梁的区别在于跨径的大小,凡单孔跨径小于5m或多孔跨径小于8m,以及圆管涵、箱涵,不论管径或跨径大小、孔数多少均称为涵洞。但是现实生活中人们的理解是这样的:桥梁是连接路的工程构筑物,也就是说路断了而架桥,桥下面的河流(或路)是贯通的;涵洞是连接水的工程构筑物,即河流断了而设涵洞,涵洞上面的路(或水流)是贯通的。在河流下面过水的涵洞,习惯上又称为地龙。如果既连接路又连接河流(并且能控制水流量)的构筑物一般称为水闸。
涵洞上面一般都有较厚的填土,填土不仅可以保持路面的连续性,而且分散了车辆的集中压力,并减少它对涵洞的冲击力,可以起到很好的保护作用。
涵洞的分类方法很多:按建筑材料分有钢筋混凝土涵、混凝土涵、砖涵、木涵、陶涵、缸瓦罐涵、金属涵等;按构造形式分有圆管涵、盖板涵、拱涵、箱涵等;按洞身断面形式分有圆形涵、卵形涵、拱形涵、梯形涵、矩形涵等;按洞口形式分有一字式(端墙式)、八字式(翼墙式)、领圈式、走廊式等。
各种形式的涵洞一般均由洞口、洞身、基础三部分组成,如图12-20所示。洞口由端墙或翼墙、护坡、缘石、截水墙、底板等组成,进、出水洞口连接着洞身及路基边坡,其主要作用是防渗、保证涵洞和两侧路基免受冲刷,并使水流顺畅,洞口常见的形式有一字式(端墙式)、八字式(翼墙式)、领圈式、走廊式等。洞身是涵洞的主要部分,其主要作用是保证水流量要求、承受路基土及车辆等荷载压力,常见的洞身形式有圆形涵、卵形涵、拱形涵、梯形涵、矩形涵等。基础在整个涵洞下部,承受上部传来的荷载并传递给地基。
图12-20 拱涵的组成示意图
12.3.2 涵洞工程图的内容和表达方法
涵洞的主体结构通常用一张总图来表达,包括纵剖面图、平面图、横断面图等,少数细节及钢筋配置情况在总图中不易表达清楚时应另画详图。现以图12-21为例,介绍涵洞工程图的内容及表达方法。
图12-21 八字式单孔石拱涵构造图
1)纵剖面图
涵洞的纵向是指水流方向即洞身的长度方向,一般规定水流方向为从左往右。纵剖面图是沿着涵洞的中心线纵向剖切的,凡是剖切到的各部分如截水墙、底板、洞顶、防水层、缘石、路基等均按剖切方法绘制,画出相应的材料图例,另外能看到的各部分,如翼墙、端墙、涵台、基础等,也应画出它们的投影。
由于该涵洞进、出口的构造和形式是基本相同的,即整个涵洞的左右是对称的,故纵剖面图只画了左边的一半。一般同类型的涵洞其构造大同小异,仅仅是尺寸大小的区别,因此往往用通用标准图表示。所以这里的路基宽度B0和厚度F,洞身的长度B2和高度H、h2等在图中都没有注出具体数值,可根据实际情况确定。翼墙的坡度一般与路基的边坡相同。整个涵洞较长,考虑到地基的不均匀沉降的影响,在翼墙和洞身之间设有沉降缝,洞身部分每隔4~6m也应设有沉降缝,沉降缝的宽度均为2cm。主拱圈是用条石砌成的,内表面为圆柱面,在纵向剖面图中用上疏下密的水平细线形象地表示其投影。拱顶的上面有15cm厚的粘土胶泥防水层。端墙的断面为梯形,背面不可见用虚线表示,斜面坡度为3∶1。端墙上面有缘石。
2)平面图
与纵剖面图一样,平面图也只画出左边一半,而且采用了半剖画法:后面一半为涵洞的外形投影图,是移去了顶面上的填土和防水层以及护拱等画出的,拱顶圆柱面部分同样用疏密有致的细实线表示,拱顶与端墙背面交线为椭圆曲线;前面一半是沿着涵台基础的上面(襟边)作水平剖切后画出的剖面图,为了突出翼墙和涵台的基础宽度,涵底板没有画出,这样就把翼墙和涵台的位置表示得更清楚了。
3)侧面图
涵洞的侧面图也常采用半剖画法:左半部为洞口部分的外形投影,主要反映洞口的正面形状和翼墙、端墙、基础的相对位置,所以习惯上称为洞口正面图;右半部为洞身横断面图,主要表达洞身的断面形状,主拱、护拱和涵台的连接关系,以及防水层的设置情况等。
4)详图
八字式翼墙是斜置的,与涵洞纵向成30°角。为了把翼墙的形状表达清楚,在两个位置进行了剖切,并且画出了Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ断面图,从这两个断面图可以看出翼墙及其基础的构造、材料、尺寸和斜面坡度等内容。
以上各个图样是紧密相关的,应该互相对照联系起来读图,才能将涵洞工程的各部分位置、构造、形状和尺寸等完全搞清楚。
由于此图是石拱涵的标准通用构造图,适用于矢跨比f0/L0=1/3的各种跨径(L0=1.0~5.0m)的涵洞,故图中一些尺寸是可变的,用字母代替,可根据需要选择跨径、涵高等主要参数,然后从标准图册的尺寸表中查得相应的各部分尺寸。例如确定跨径L0=300cm,涵高H=200cm后,可查得相应的各部分尺寸如下:
拱圈尺寸:f0=100,d0=40,r=163,R=203,x=37,y=15;
端墙尺寸:h1=125,c2=102;
涵台尺寸:a=73,a1=110,a2=182,a3=212;
翼墙尺寸:h2=340,G1=450,G2=465,c3=174。
以上尺寸单位均为cm。
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