排水沟盖板详细设计

张海霞

(成都西南交通大学设计研究院有限公司, 四川成都 610031)



排水沟盖板详细设计

张海霞

(成都西南交通大学设计研究院有限公司, 四川成都 610031)

在道路、铁路设计过程中，一般路的一侧或两侧会同时设有排水沟，需要考虑水沟盖板的形式。文章详细介绍各种工况下水沟盖板的设计全过程。

水沟盖板；荷载；铁路；公路；行人；配筋

实际工程中经常遇到铁路或者公路两侧设有排水沟的情况，水沟盖板的设计图纸一般参考已有图集，不再具体详细计算。由于铁路、公路、桥梁等相关规范随时间推移均有不同程度的修改、更新，既有的许多参考图集已不符合现有规范的规定，亟待针对具体工况重新计算、配筋、校核。本文旨在根据一系列现有规范，计算在各种工况下不同型号水沟盖板的具体受力情况，并进行配筋及校核，以确保其安全性及耐久性，并详细介绍了盖板的具体设计过程。

1　盖板参数

沿排水沟纵向每块盖板设计长度为50 cm，横向跨度根据排水沟宽度一般取60～120 cm不等。盖板厚度则根据荷载大小及配筋情况取值，经计算，盖板最小厚度取6 cm，最大取至17 cm。混凝土均选用C30混凝土，钢筋选取HRB400(主要受力钢筋)及HPB300钢筋(一般架立钢筋)。

2　工况划分及荷载计算

(1)在铁路排水沟设计中，水沟盖板分碴底式及碴顶式盖板。 碴底式是指盖板顶面与道碴底面齐平；碴顶式则指盖板顶面与道碴顶面齐平(为方便后期检修时抽换轨枕，一般取盖板顶面低于轨枕底面3 cm)。道碴厚度分250 mm及500 mm两种情况。

列车活载均采用TB 10002.1-2005《铁路桥涵设计基本规范》第4.3.1条规定的中-活载，即轮载集中力取为最大值250 kN，换算为施加至盖板上的竖向均布力，再根据不同的列车种类(运行速度、线路等级)采用不同的冲击系数计算公式。铁路车辆换算竖向均布荷载，根据《铁路桥涵设计基本规范》第4.3.4条规定取为:

总的竖向荷载还应计入盖板及上覆道碴的自重。

对于普通列车竖向活载冲击系数取《铁路桥涵设计基本规范》第4.3.5条关于钢筋混凝土构件顶上填土厚度h<1 m时的计算公式:

其中：

α=4(1-h)≤2

对于客运专线列车荷载，则应根据铁建设[2005]140号 《新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定》第6.2.2条分别计算剪力及弯矩动力系数φ。

对于高速铁路荷载，则应根据TB 10621-2014《高速铁路设计规范》第7.2.9条计算动力系数:

(2)对于公路排水沟，汽车荷载采用CJJ 11-2011《城市桥梁设计规范》第10.0.2条，最大轮重取100 kN，换算为施加至盖板上的竖向均布力。并根据JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》第4.3.2条，取局部加载冲击系数:

(3)对于仅承受人行荷载的盖板，根据《城市桥梁设计规范》第10.0.5条，人群荷载按5 kPa均布荷载或1.5 kN的竖向集中荷载作用在一块构件上，分别计算，取其不利者。经计算比较，最终确定采用效应值较大的1.5 kN竖向集中荷载。

3　受力分析计算及配筋情况

有了明确的工况划分，就可以针对不同的工况分别计算不同尺寸盖板的受力情况，并进行配筋及校核。按照简支梁计算，本文跨度分别取60 cm、70 cm、80 cm、90 cm、100 cm、110 cm、120 cm。计算构件的纵向及横向受力钢筋，使其具有足够的承载能力，且经济可靠。

(1)经计算，铁路荷载(包括普通列车、客运专线、高速铁路)下的水沟盖板厚度取10～12 cm不等，板底纵向受力主筋及横向箍筋配置φ12的HRB400钢筋，板顶配置φ8的HPB300架立钢筋。

图1为普通铁路荷载作用下净孔b=0.8 m排水沟盖板的详细设计图；图2为客运专线铁路荷载作用下净孔b=0.8 m排水沟盖板的详细设计图；图3为高速铁路荷载作用下净孔b=0.8 m排水沟盖板的详细设计图。由于工况及盖板尺寸类型较多，受篇幅所限，公路荷载及人行荷载作用下也仅示出净孔b=0.8 m排水沟盖板的详细设计图。

图1　净孔b=0.8 m普通列车通过排水槽盖板设计

图2　净孔b=0.8 m客运专线列车通过排水槽盖板设计

图3　净孔b=0.8 m高速铁路列车通过排水槽盖板设计

图4　净孔b=0.8 m汽车通过排水槽盖板设计

图5　净孔b=0.8 m行人通过排水槽盖板设计

(2)公路荷载下的水沟盖板厚度则取12～17 cm不等，钢筋配置与铁路荷载下的盖板相同，分别配置φ12的HRB400主要受力钢筋及φ8的HPB300架立钢筋。图4为汽车荷载作用下净孔b=0.8 m排水沟盖板的详细设计图。

(3)只有行人荷载的水沟盖板厚度取6 cm，仅在盖板内埋设一层φ8的钢筋网即可。图5为仅有人行荷载作用下净孔b=0.8 m排水沟盖板的详细设计图。

4　结束语

综上所述，根据排水沟的宽度不同，水沟盖板的跨度从60 cm到120 cm不等；盖板厚度则因其上所承受荷载大小的不同，有6 cm(仅承受行人荷载)到17 cm不等。盖板内配置钢筋，根据计算结果，除仅有行人通过的水沟盖板外，纵向及横向受力主筋均配置φ12的HRB400钢筋，混凝土规格不低于C30。另外，为方便工人后期施工安装，制作盖板时应作明显标示以区分盖板正反面。

[1]TB 10002.1-2005 铁路桥涵设计基本规范[S].

[2]铁建设[2005]140号 新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定[S].

[3]TB 10621-2014 高速铁路设计规范[S].

[4]CJJ 11-2011 城市桥梁设计规范[S].

[5]JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范[S].

张海霞(1981～)，女，硕士研究生，工程师，从事道桥设计工作。

U449.36

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[定稿日期]2016-04-18