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桥梁纵坡取值问题,该如何理解?看专家的解读……

发布于:2021-05-14 08:35:14 来自:道路桥梁/桥梁工程 [复制转发]

编前语: 今天看有朋友在问,桥梁纵坡限值多少的问题。大多数比较困惑 最大纵坡的取值,特整理本文,希望对设计师有所帮助。





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《规范》桥梁纵坡要求略有不同,该如何理解



《公路路线设计规范》P41第 8.2.4条第1款“ 小桥处的纵坡应随路线纵坡设计 。”与《公路桥涵设计通用规范》P13第3.5.1条第1款 “桥上纵坡不宜大于4%,桥头引道纵坡不宜大于5% ;桥头两端引道的线形应与桥梁的线形相匹配”的 描述是否表述不统一呢?小桥的纵坡该如何确定呢? 还有, 为什么公路要限制桥梁的纵坡,为什么不能完全与路基段同坡呢?

专家回复:

1、《规范》为什么限制桥梁和桥头引道纵坡?

据追溯,我国《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》对桥梁纵坡和桥头引道纵坡的限制性要求,主要从以下几个因素考虑提出:

1)桥梁结构与施工安全

位于较大纵坡或纵坡底部的桥梁,由于桥梁自身结构重力和车辆下坡时产生的冲击作用力,会对桥梁、墩台、伸缩缝等产生一定的单向冲击影响,特别是在桥梁支座未保持水平的状态下。而且,较大的纵坡会对桥梁施工和长期维养与健康也带来一定的难度或负面影响。

尽管上述问题或影响,在我国当前的设计和施工技术条件下,完全能够有效避免或解决,但 综合论证认为,《规范》仍有必要适当限制桥梁纵坡不宜过大,特别是对于特大、大型和中型桥梁。

2)人车交通通行便利性

首先,从人、车交通上、下桥梁的便利性角度,《规范》建议“桥头引道的纵坡不宜大于5%”。其次,对于城镇混合交通繁忙的路段,考虑到行人、自行车桥梁通行时的便利性( 有专题研究显示,大于3%以上的纵坡,行人和自行车等就会存在明显通行困难 ), 《规范》要求“桥上和桥头引道纵坡均不得大于3%”。

3)积雪冰冻地区通行条件

对于存在积雪、冰冻现象的路段(或地区),由于桥梁结构多处于架空状态,桥面与两端的路基温度变化不同,桥面结冰现象早于路基,而桥面融冰又慢于路基。虽然,无论是公路路基,还是桥梁,都不可能在路面(桥面)结冰的前提下,还能保障行车安全,但考虑到上述桥梁与路基的差异影响,《规范》建议结合项目实际情况和建设条件,“宜”适当减小桥上纵坡(但并未给出具体的纵坡限制数值)。  

2、《路线规范》第8.2.4条条文拟定的思路

作为指导公路选线、定线的指导性文件,《路线规范》不仅给出各专业的具体指标,而且特别重视对路线设计方法和选线定线原则等的阐述。具体到第8.2.4条中, 实际上,《路线规范》在这里首先强调(回答)的是“路服从桥”,还是“桥服从路”、宏观的路线设计原则。

因此,才有该条第1款“小桥处的纵坡应随路线纵坡设计”和第2款对于中桥及以上的桥梁则“......应与路线总体布设相协调....”。其次,在明确设计原则之后,才给出了不同条件下具体纵坡的指标要求,即桥上纵坡和桥头纵坡等指标。

如果把《路线规范》第4.3.7的第2款、第5.0.2条等内容,与这里的第8.2.4条连贯起来理解时,就会相对清楚地把握到上述《路线规范》条文拟定的初衷和思路了。因为,到底“路桥隧,谁服从谁”对于一条公路设计而言,是关键性的原则问题,会影响到一条公路方案合理性和规模等很多方面。但对于其他专业规范(例如《桥梁规范》),可能并不会特别关注这一点。


3、两本《规范》对桥梁纵坡要求的差异

虽然,仅从两本《规范》条文的文字内容上,我们看到《路线规范》第8.2.4条提到了“小桥”、“桥梁”和“大、中桥”,而《桥梁规范》仅提到了“桥梁”,如果理解“桥梁”应该包括“小桥”时,会觉得两本《规范》在桥梁纵坡上条文内容是不完全一致的,但当我们把上文中《路线规范》条文拟定的初衷和思路综合起来时,就会发现,两本《规范》对桥梁纵坡的规定初衷和内容在实质上、主体上是一致的。

具体对比,《桥涵规范》第3.5.1条关于桥梁、桥头引道等的纵坡,其主体指标(数值)与《路线规范》是相同的。而《路线规范》第8.2.4条的条文内容,包含了《桥涵规范》第3.5.1条的内容,并且很明确—— 《路线规范》对桥涵纵坡的要求更为细化、具体,专门分类提到了小桥、大、中桥等的情况。 另外,据了解,《桥梁规范》对纵坡的指标要求,应该来源于《标准》和《路线规范》。

4、项目中应如何执行桥梁及引道纵坡要求?

在不同等级的公路项目中,如何执行两本《规范》对桥梁和桥头引道纵坡的指标要求呢?我认为应该从以下两个层面:

1) 由于《桥梁规范》和《路线规范》对桥梁纵坡的指标和要求主体上是一致的,但《路线规范》内容更完整、分类更具体,因此,建议按照《路线规范》来执行。(不论是高等级公路,还是低等级公路项目) 对于小桥的纵坡,主体遵循路线设计,不另外加以限制。

2) 无论是《标准》、《路线规范》还是《桥梁规范》,对桥梁和引道等纵坡的要求(位于城镇路段的桥梁情况除外),并非强制性规定和要求,程度用语均采用了“宜”或“不宜”。按照公路标准规范体系对程度用语的界定,“宜”或“不宜”属于明确的推荐性质,即有条件时,这样做更好,并非强制性规定。因此, 建议结合不同项目、建设条件、纵坡条件和桥梁结构方案等,因地制宜地论证采用。

3) 再进一步阐述就是:一方面,如果能够保证桥梁受力安全、施工安全, 桥梁纵坡即便些许超过《规范》推荐值也是可行的 。另一方面, 作为工程师尤其是路线总体设计人员,应在路线设计中随时关注到桥梁及各类构造物布设的影响因素 。如果有条件,应尽量使得桥梁布置在较为平缓的纵坡上,或者选择有利于桥梁结构安全、有助于降低施工难度、有利于桥梁维护等的路线方案。





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互通立交区主线纵坡如何掌握?



《路线规范》互通立交章节11.1.9规定 了互通式立体交叉范围内主线的线形指标,比如在100km/h,主线最大纵坡一般值为2%,最大值3%。 条文解释11.1.9中“互通式立体交叉范围内主线的最大纵坡,主要控制变速车道处于出口下坡段、入口上坡段的主线纵坡值”。是否可以理解为:

1、 出口上坡段和入口下坡段(两种有利组合)在一般情况下主线纵坡也要小于3%,特殊情况下可以大于3%;

2、枢纽互通范围内没有设置变速车道的正常 主线行驶段最大纵坡可以大于3%。

高速接高速的枢纽互通属于重大节点工程,对路线方案影响较大。某个项目为新建高速与既有高速十字交叉设置枢纽互通。既有高速设计速度100km/h,由于方案受限制因素较多,选择的 枢纽位置在既有高速影响范围内设置变速车道的主线段最大纵坡小于3%,没有设置变速车道的主线正常行驶段有一处纵坡3.3%。请问该方案是否可行?

专家回复:

1、《规范》互通立交区主线几何指标的来源

我认为,要讨论在高速公路互通式立交设计中,如果掌握《规范》对主线几何指标的要求,首先,需要了解《规范》相关指标要求的来源。

在高速公路普通路段,公路几何设计最主要的控制性要素是——停车视距。选用停车视距与车辆在高速公路一般路段行驶的驾驶需求、任务和特点直接相关。在一段路段,相对于判识车道上其他同向行驶的车辆状态(驾驶任务),驾驶员需要及时发现前方路面障碍物是相对不利的工况条件。而停车视距就可以保证驾驶员及时发现障碍物,并采取制动、减速、停车等一系列操作任务需求,从而避免发生碰撞事故。

但当车辆行驶进入互通式立交范围后,驾驶员的任务和需求就发生了变化。驾驶员不仅要识别同向车道上的其他车辆、及时发现前方路面上的障碍物,而且,同时还需要通过对标志、标线等预告、提醒信息地获取分析,准确判识出入口的位置和距离,及时合理地完成换道、减速、驶离主线等驾驶操作。

因此,为保证互通式立交范围驾驶员能够安全、从容地完成上述操作,公路几何设计要求互通式立交范围应采用识别视距进行设计和检验,即采用识别视距控制设计。识别视距虽然视点高度与停车视距相同, 但是物点高度从路面障碍物的高度(10cm),落到了路面上(零高度,即标线的高度)。通常,识别视距是停车视距2倍以上。

综上,《规范》对互通式立交范围主线几何指标的专门性要求,主要是从上述互通式立交区域车辆通行的实际需求、任务和特点等角度提出的,主要目的在于保障互通式立交范围有开阔的视线条件和良好的视距条件。这些几何指标包括最小圆曲线半径、最大纵坡和最小竖曲线半径等。


2、条件受限时,可采取的灵活处理方法

关于互通式立交范围主线指标采用与掌握,我认为,按照《规范》对用词用语(程度用语)的界定,第11.1.9条“互通式立体交叉范围内主线线形指标应符合表11.1.9的规定”,即在各类项目设计中,通常情况下互通式立交范围主线的几何指标应满足表11.1.9的要求,包括新建或改扩建的高速公路项目。

但从上述指标提出的原理和依据角度,当改扩建项目或因新建高速项目需要在既有高速某路段设置互通式立交时,如果确实受到综合条件限制,包括因地形、空间等因素,互通式立交选址存在限制时,也可以在局部指标上不满足表11.1.9的规定,但必须对该互通式立交各出入口位置的识别视距进行检查、检验,确保识别视距满足对应《规范》要求。这样,即便项目设计在个别指标上低于《规范》的要求,但实际上能够保障车辆在互通式立交范围高速行驶时的任务和需求,即保障行驶的安全条件。毕竟,表11.1.9的各项几何指标提出的主要依据就是满足识别视距条件。

对于这种情况(个别几何指标不满足《规范》要求时),建议应该专门编制设计说明和视距检查、检验报告,以支撑性说明设计仍然是满足交通安全等条件的。

3、《规范》提醒应重视出口下坡和入口上坡的不利组合

我理解,《规范》在第11.1.9条的条文说明中,特别提到“主要控制变速车道处于出口下坡段、入口上坡段的主线纵坡值”,是因为:当车辆经过主线减速车道出口路段时,其主要目的是有效减速并驶离主线,但当其正好处于下坡段时,(与上坡或平坡比较)车辆要实现减速、分流的目的会稍有不易;当车辆从匝道进入主线(入口段)时,需要尽快加速、并择机汇流进入主线,但当正好处于上坡段时,(与下坡或平坡比较)车辆要实现快速加速、汇流的目标会稍有不易。因此, 《规范》在条文说明中,特别强调在这两种相对不利组合下,应特别重视主线纵坡指标控制。

尽管,《规范》没有把你提到的、与上述情况相反的两种组合——“出口上坡段和入口下坡段”,界定为不利组合,还是有利组合,但肯定不能理解出“在这两种有利组合下,指标可以超过《规范》对主线几何指标的要求”。 也就说,不论处于那种组合,在设计速度100km/h的路段,互通立交范围的主线纵坡一般应控制在2%及以下,特殊情况时应控制在3%及以下。 同时,也不能理解为《规范》对互通式立交范围主线纵坡指标的规定 仅适用于有变速车道的位置 。否则,《规范》第11.1.9条的正文内容(规定)岂不是落空了吗?!

4、我们不能对具体项目提供咨询意见

抱歉!我们仅对《标准》《规范》相关的条文内容进行解释和说明,不对具体工程项目提供技术咨询服务,所以,不能对你提到的实际项目给出“方案可行或不可行”的意见啦!何况,要讨论一个互通式立交方案可行与否,必然涉及到除主线纵坡指标之外的很多方面,仅凭你提到的部分信息,是无法判识一个方案是否可行的。




0 3
《标准》、《规范》对平均纵坡要求



《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)第4.020.条第3款规定了二级及二级以下公路越岭线纵坡设计时的平均纵坡指标。 即纵坡设计应同时满足“相对高差指标”的要求和“任意连续3km路段”的要求 这里《标准》的程度用语是“不应大于”,属于严格级别。

但是,《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)第8.3.4条虽然条文规定的内容与上面《标准》的内容基本相同, 但对“任意连续3km路段”平均纵坡的要求的程度用语却是“宜不大于5.5%”,属允许稍有选择的级别。

由于在山区低等级公路设计中,平均纵坡是非常关键的控制性指标。请问,《标准》和《规范》在“任意连续3km路段”平均纵坡要求上,为什么出现了用词差异?在具体项目中,该如何执行呢?  望释疑!

专家回复:

关于“任意连续3km路段”的平均纵坡指标要求,《标准》和《规范》在程度用语上是不同,但这却是一个解释起来比较拗口、复杂的问题。如果你关心和纠结这个问题,请您耐心阅读以下回复吧。

1、最大坡长指标可以突破吗?

首先,在之前版本的《标准》和《规范》中,对于低等级公路的平均纵坡,同时提出了两个控制指标,前者是从“相对高差”(简称为“条件1”)角度要求的,后者是从“任意连续3km路段”(简称为“条件2”)角度要求的。虽然条件1和条件2是并列的,且要求同时满足,但实际上,条件2往往比条件1来得更为严格(即要求的纵坡更小)。请参阅下面的示意图。


2、适用的范围不同

如上图所示,在基本相同的平均纵坡数值前提下(对应低等级公路项目的特点,5%和5.5%对方案的影响是很少的),条件1和条件2影响和控制的范围是不同的。条件1按照以5%的纵坡和高差500米测算,其控制和影响的范围可以在10km以上。应用条件1,在 具体项目中,设计人员可以在10km的范围内,根据地形条件变化,让陡者更陡,缓者更缓,灵活性相对较大。

而条件2则要求在上面10km范围内,任意3km的平均纵坡不大于5.5%。以上面的示意图为例,虽然整段(10km)纵坡设计可以满足条件1,但却可能没有满足条件2。由此可见,条件2实际上比条件1来得更严格,要求的平均纵坡值更小。

3、存在一定的逻辑矛盾

当这两个并列的限制条件均为“应”的严格级别时,那么,最终实际上发挥控制性作用的必然只是条件2了,即“任意连续3km”的规定。这也就意味着条件1—“相对高差”的规定就失去了存在的意义。

所以,早期版本中《规范》关于平均纵坡的并列性要求,存在逻辑上的矛盾。但从《规范》第8.3.4条提出的针对性和出发点上,条件1显然更为贴合越岭线设计等实际情况与需要,因此,为了提高条件1的适用性,应当降低条件2的严格程度。于是,经过讨论,新版《规范》对条件2的程度用语应从“不应大于......”修订为了“宜不大于......”。

4、全面理解平均纵坡指标要求?

结合前面对最大纵坡、最大坡长和平均纵坡等指标来源和适用条件等的解释说明,我们可以这样完整的理解《规范》第8.3.4条:

条件1,即“相对高差指标”的要求,应视作指导越岭线路段的局部路线纵坡设计时的基本控制指标。具体就是在结合地形进行展线、定线时,首先按照条件1的平均纵坡值进行一段段的试坡展线、定线。通常,这个过程可在地形图等高线的基础上,通过CAD软件的“试坡展线”功能来逐段操作完成。

条件2,即“任意连续3km路段的平均纵坡指标”,可视为对整个项目的纵坡检验性指标,即在项目纵坡设计方案完成之后,对全线平均纵坡进行检验性的指标。

5、为什么《规范》规定了条件1,还要给出条件2呢?

前文讨论到条件1和条件2的差异,首先控制和影响的范围不同,条件1可能控制到10km,而条件2只是控制任意3km;其次,条件1适用于指导越岭路段具体展线设计,而条件2适用于整个山区公路项目全线纵坡检查检验。

前文的分析讨论说明,实际上“条件2”是对“条件1”的补充,《规范》提出“条件2”的目的在于防止在越岭线的局部路段,纵坡过大、过陡的现象。具体可参加前文中的图示说明。

6、具体项目如何执行?

以上是对《标准》和《规范》中,“任意连续3km”平均纵坡指标程度用语变化的说明和解释。结合《标准》、《规范》对条规定中程度用语的调整过程,我认为:《标准》和《规范》对低等级公路平均纵坡的指标要求,核心是相同的,目标是一致的,但在具体项目设计中,建议应按照《规范》(的程度用语)落实和执行。





0 4
大于3%的桥梁纵坡怎么调坡?



桥梁纵坡大于多少需要调坡?

桥面纵坡 的决定性因素首要是线性的竖曲线,为桥面在沿道路方向的斜度,设置桥面纵坡首要要有利于排水,其次满足桥下净空需求,满足这些需求后,应降低墩台标高,削减桥头引道土方量,纵坡通常以 不跨越3% 为宜。 大于3% 需要进行桥梁调坡

桥梁纵坡怎么调坡处理?

桥梁纵坡的调整首要体现在桥梁下部结构,即由墩台及垫石标高来实现。 梁板制造进程应充分考量纵坡影响,在梁底设置三角楔块,保证梁下支座水平放置。而箱梁架设时也应留心桥梁纵坡的调整。


在施工进程中,桥梁墩顶纵坡通常会被忽略,临时救场的支座高度直接按照墩顶高程来定,型号、长度、方向保持一个标高,这样架出来的梁会致使梁板上纵坡不契合方案需求,然后使桥面铺装厚度出现偏差。 所以,临时支座的搭建直接影响墩上纵坡的调整。


关于简支转连续桥梁,桥梁公共墩需要安装上永久支座,墩上纵坡的高差由支座垫石根据中心间距来定。接连对墩上纵坡进行调整,首先 要确保临时支座的坐标准确 ,这就需要每个临时支座的中心点有必要放样,然后根据支座中心距墩中心间距、桥面坡度来判断一块垫石的型号、长度及临时支座高度。


当然,由于箱梁制造长度的原因,临时支座的方位通常不能按照原方案方位摆放,这时应根据具体的间隔情况来判断临时支座的高度。 桥面横坡的调整是箱梁搭建以及桥面铺装施工过程中的重中之重。

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这个家伙什么也没有留下。。。

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