道路涵洞不仅仅是“路下的管道”,而是一个精心设计的结构,由多个相互关联的组件组成,旨在安全输送水流,同时支撑上方的道路。虽然涵洞的设计因类型(管道、箱形、拱形等)和材料(混凝土、金属、高密度聚乙烯等)而异,但许多道路涵洞系统通常都包含以下组件:
1. 进水口
进水口是水进入涵洞的入口。其设计至关重要,因为它会影响水力效率和碎屑控制。进水口的配置多种多样,例如突出式进水口、平齐式(或斜接式)进水口以及带挡土墙的进水口,以最佳地匹配现场条件并将水流平稳地引导至涵洞内。设计不良的进水口可能会增加水头深度或导致碎屑堵塞系统。
2. 涵洞筒体
这是水流经的主要通道或“管道”。涵洞筒体可以是圆形、箱形、椭圆形或拱形。它的设计不仅用于输水,还能承受上方道路施加的结构荷载。所选材料和形状会影响涵洞的水力容量和耐久性。
3. 出水口
涵洞的另一端是出水口。其设计确保水排入下游水渠或排水系统,而不会造成过度侵蚀或水力问题。
4. 端墙
端墙通常建在进水口(有时也建在出水口),具有多种功能:它有助于将水引导至涵洞,提供支撑以抵抗土壤和水的侧压力,并最大限度地减少涵洞入口处的侵蚀。
5. 翼墙
翼墙通常与端墙搭配使用,从涵洞横向延伸。它们有助于将水引入进水口,并通过保持土壤和减轻侵蚀来稳定路堤。
6. 护檐(或底板/底板)
护檐是水平延伸部分(通常位于进水口或出水口),起到保护层的作用。它有助于消能,分散上方道路的荷载,并降低涵洞与自然水道交界处冲刷的风险。
7. 涵顶和底板
① 涵顶:涵顶是涵洞筒体的顶面。其设计目的是抵抗交通和上覆路堤的垂直荷载。
② 底板:底板是涵洞的最低内表面。它决定了有效流道,是水力设计计算的重要参考。
这两个部分都有助于确定涵洞的水力容量并确保正常的输水。
8. 基础(基床)
虽然基础或基床不是涵洞“主体”的一部分,但它至关重要。准备好的基座支撑着涵洞,确保其正确对齐,并将道路荷载均匀分布到下层土壤或岩石中。
9. 道路组件(路堤/路面)
虽然路堤和路面本身并非涵洞的组成部分,但它们却密不可分。它们保护涵洞,帮助将地表径流引导至涵洞入口,并且必须与涵洞系统协同设计。
每个组件都对道路涵洞的整体性能起着至关重要的作用——从控制水流和处理碎屑到抵抗结构荷载和防止侵蚀。具体的设计细节(例如,选择圆形管道还是箱形涵洞)取决于现场条件、水力要求和预算考虑。