东莞市交通规划勘察设计院有限公司 广东东莞 523000
摘要：伴随城市经济的增长，城市内部的环城路线也越来越多，各种立交系统也在日益扩大建设规模。所以，对交通组织及安全措施也提出了很多新的要求。基于此，本文以东莞市环城南路公路段雅园跨线桥为例，针对其中的排水问题，提出了新设悬吊U型排水沟的建议，仅供参考。
关键词：U型排水沟；悬吊形式；跨线桥
引言：
在现代交叉交通网中，针对跨线桥，需要充分确保经济适用性及运营安全性，以充分确保桥上的行车安全性，所以，对桥面的排水体系设置无疑是一种巨大的考验。在东莞市环城南路公路段雅园跨线桥上，便存在排水问题。考虑到悬吊U型排水沟的应用优势，为了方便清理，便提议新设悬吊U型排水沟，以优化改善路桥排水系统。
一、东莞市环城南路公路段雅园跨线桥排水现状
2020.6.10上午10点多去环城路看了下现场，听公路局的工作人员介绍说，这个位置一到下雨天，老是积水，需要解决问题。到现场发现以下几个问题：
1、肉眼看去，桥面与路面发现不了高差。暴雨发生时，路面来不及排走的雨水会顺势排至桥面，造成桥面积水。
2、桥面的排水口不少已经被泥沙、树叶、其他杂物给堵住。
3、桥面雨水收集管道破损不少。
二、有效解决排水问题的方法
针对以上问题，建议采用以下方法进行解决：
通过现场观察，及查阅之前的竣工图，发现桥面处于该条道路标高低点，道路上的水往桥面上排。重新进行设计计算。因之前的圆管悬吊管老是堵塞，为了便于清理，甲方建议新设置的悬吊管为U型水沟。同时道路上的雨水口要注意定期清理维护，以保水流通畅。
下面进行设计计算分析：
（一）、设计原则：
1、根据《建筑给水排水设计标准》的5.2.5.2条要求，重要建筑屋面雨水工程与溢流设施的总排水能力不应小于50年重现期的雨水量的要求，本设计重现期按东莞地区50年计算。
2、桥面集水采用U型沟形式，雨水由置于桥面内的已有的排水孔和新建在人行道内排水方沟集中排放。
3、设计从建筑美观、施工安全、日常维护与保养出发，雨水立管采用明装。
（二）、设计参数：
1、设计重现期按50年一遇计算、降雨历时为5分钟、径流系数为0.90、暴雨强度为789.78升/（秒·公顷）。根据道路图纸，分析其情况，得出其总汇水面积为8202m2。其暴雨强度采用东莞市暴雨强度公式：
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（1）
分析雨水流行距离，取，t=5(min)。
（三）、流态与计算分析：
1、先分析雨水系统YL-1，在行车道边上的防撞墙上开洞直径150，里面布置直径110的PVC—U排水管，一直排至悬吊的U型水沟，其总长为1.37米。
当雨量较小时，其管中的水流为重力流；当雨量逐渐加大时，管中雨水达到临界流量即5.5L/S时，充满整个管道，会变成满管虹吸流；当雨量下降时，系统排水能力超过汇水量，开始有部分空气进入系统，形成气水混合流，脉冲流，最终转换成重力流。
设孔管前水面为1-1断面，管道排出口断面为2-2断面，两断面的高差设为H(管中心)，由伯努力方程可知：
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；
假定孔管前水面为1-1断面的流速为0，则：
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（2）；
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（3）；
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（4）；
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；其中：
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；
当液体的运动黏滞系数ν =1.3×10-6m2/s（水温为10摄氏度）时，将其带入公式，求得水力坡降：
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；
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（5）；
沿程损失Hy=iL （6）；
采用下式公式计算局部损失：
hj=ζV2/2g （m） （7）
式中，ζ为局部阻力系数。不同的管件有不同的局部阻力系数，而且局部阻力系数基本上都是通过实验获得，而没有解析算法。
还有一种计算局部损失的方法是采用等效管长，用计算沿程阻力的方法计算局部阻力。
参考《建筑给水排水设计标准》GB 50015-2019中的附录D，可得，直径110的90度弯头折算管道长度为4.3米，45度弯头为2.4米，根据以下大样图，可估算总的管段局部损失可折算补偿长度为12.72米。
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将流速转换成流量，便于进行计算，
V=Q/A=Q/(πd2/4)
V2/(2g)=0.0827 Q2/d4
当桥面没有积水时，其H=0.832米；
当雨水为满管流时，V2=V，将上述数值带入公式，进行迭代计算，
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可得Q=0.0167m3/s。
与下表系统排量要求比较，发现16.7＞13.6L/S，YL-1满足设计要求。
其速度V=2.06m/s。
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直径110管道出口方向与U型悬吊水沟相平行，水流跌落至水沟，会造成一
些动能损失，粗略估算，排至水沟时，其速度V3=V·cos40o=2.06×0.866=1.58m/s。
其平面布置见下图：
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与下表中U型悬吊水沟中的水流速度比较，过流能力比较，发现跌落至水沟的雨水都能及时足量的排出，满足要求。
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根据计算得的悬吊管流量，查 《建筑屋面雨水排水系统技术规程》CJJ142—2014，第7.2.5条，壁厚5.9mm的de200的立管最大泄流量为62.8L/S＞40.80L/S，满足要求。
立管管径取de200。
埋地管的尺寸同立管的尺寸。
2、其它雨水系统的分析与计算，可参考YL-1雨水系统。在此不多叙述。
（四）、系统设计：
1、桥面设置24个系统。
2、除人行道在原有排水孔的位置设置排水方沟外，其他位置都是利用现有的排水孔。
3、悬吊设施采用铝合金U型沟。
4、系统的排水立管靠墙、柱敷设，并单独排出室外。
5、埋地雨水管覆土不小于0.6米，按平面图上标注的坡度进行敷设。
6、雨水经现有的检查井连接后排至市政雨水系统。
结语
总之，相较于其他种类的排水管，悬吊U型排水沟拥有十分独特的优势特点。所以，针对东莞市环城南路公路段雅园跨线桥排水现状，就提议新设悬吊管为U型水沟，以便通过充分发挥U型排水沟的重要作用，来有效解决此处排水问题，充分确保南路公路段的行车安全性。
参考文献：
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