更新时间：2022-08-26 10:23
为了迅速的排除桥面积水，防止雨水积滞于桥面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性，在桥梁的设计时，在桥面上除设置纵横坡排水外，桥面需要设置一定数量的泻水管道，以便组成一个完整的排水系统，泻水管的型式一般有金属泻水管，钢筋混凝土泻水管，横向排水管道等。桥面排水系统 桥面应设置纵、横坡及泄水孔，以减少桥面积水，达到防、排结合的目的。
桥面排水系统 桥面应设置纵、横坡及泄水孔，以减少桥面积水，达到防、排结合的目的。桥面横坡一般为1.5%～3.0%，横坡的设置可采用由上部结构或通过桥面铺设混凝土三角垫层形成。
桥上泄水管的数量和孔径，应视桥梁的长度、宽度及桥梁纵坡的大小而定。城市桥梁、立交桥或高速公路上的桥梁，应设置封闭式排水系统，将排水管直接引向地面，并根据所在地区的暴雨强度和汇水面积设计其孔径和数量。
为了迅速的排除桥面积水，防止雨水积滞于桥面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性，在桥梁的设计时，在桥面上除设置纵横坡排水外，桥面需要设置一定数量的泻水管道，以便组成一个完整的排水系统，泻水管的型式一般有金属泻水管，钢筋混凝土泻水管，横向排水管道，封闭式排水系统几种。
随着各地暴雨频率的增加，城市高架桥的桥面排水问题受到了人们的高度关注，对城市高架桥现有排水系统的改进和新型排水系统的研发显得尤为重要。由于城市高架桥距离较长，且处在一个相对封闭的环境中，与外界的水流交换只能通过桥面设置的雨水口进入排水管道最终进入桥下的市政管道。目前城市高架桥桥面排水系统一般采用的排水方式就是桥面水流水通过横纵坡汇流后进入雨水口，继而进入排水管道，最终通过排水立管进入地面排水设施或河流中。传统高架桥桥面排水系统主要由桥面横纵坡、过水断面、雨水口装置和管道系统四部分组成。在高架桥排水系统设计中，桥面设计坡度须根据桥面排水的需要和施工难易程度选取，一般不大于2%，不小于0.5%;桥面进水口应设在行车道边缘处，其尺寸依据桥面宽度和设计泄水流量而定，一般取宽度为10cm-20cm、长度为20~30cm(其中以宽度为10cm的矩形进水口和直径为12cm的圆形进水口最为常见)，进水口间距的确定需考虑降雨强度、桥面汇水面积、桥面横纵坡等因素的影响，一般最大间距不宜超过20m。雨水口上部应采用雨水蓖子，其顶部高度比桥面铺装层低5~10mm。排水管道和桥体外边缘排水槽的布设需考虑桥梁美观的要求，排水管道一般采用铸铁管、塑料管或者钢管，其内径不小于泄水管的内径且不宜小于150mm，同时纵向排水管道或排水槽应保证有不小于0.5%的铺设坡度，以满足水体自净的要求。
传统高架桥桥面排水系统在设计时缺乏对不同口径的进水口泄水能力的计算，没有考虑不同的桥面坡度对排水系统泄水能力的影响，只是简单地依据规范将进水口按照一定的标准间距布置，没有验算进水口间距是否满足泄水要求，另外，管道系统的铺设和管径的取值也都是依据规范要求而定，缺少实际排水系统泄水能力的计算。由于桥面排水系统本身存在不足，在强降雨情况下经常引起桥面积水和漫流现象，加上城市高架桥在运营期间没有对桥面排水系统进行必要的清通，致使桥面排水管道经常堵塞，桥面结构早期破坏现象严重。
在降雨初期，雨水径流量较小，水流通过桥面横纵坡汇集到集水井内。集水井内淹没水深较小时，水流经过雨水斗装置进入排水管道呈自由堰流状态，桥面基本无积水，水流在排水管道内呈附壁流，管道中心空气畅通，管内压强为大气压强，管道内水流掺入空气量较小。随着降雨量的增加，进入集水井的雨水量不断增大，进入排水管道内的水流所携带的空气量也增大，雨水与空气充分混合，水流为气一水两相重力流。随着桥面汇水和降雨时长的进一步增加，集水井内的淹没水深不断增加，水流中的掺气量逐渐下降，当集水井内水深完全淹没雨水斗时，水流中不再掺杂空气，排水管道内水流为满流状态。
根据排水管内水一气流动状态的分析结果，水流特点是:在降雨初期，水流在立管内的流动属于重力附壁流，管道中心空气畅通，管内水流为非满流，此时悬吊管的泄水能力小于立管的泄水能力，管内压强为大气压强。随着泄水流量的增大，管内水流逐渐变为气一水两相重力流，水流的掺气量进一步增大，管内水流逐渐变为有压流。斗前水深淹没雨水斗后，排水管内水流几乎不再掺杂空气，管道内水流为满流。管内形成满流后，斗前水位增加所提供的能量不足以克服流量增大所造成的排水管内水头损失，故管道泄水流量基本不再增大，悬吊管的泄水能力和立管的泄水能力相同，管道系统达到最大泄水流量，此时管道泄水主要依靠管内负压的抽吸作用。
国内外关于城市高架桥桥面排水的方式有很多种，通过对不同高架桥桥面排水系统的归纳和总结，依据排水系统进水口截流方式的不同，可将高架桥桥面排水系统分为以下三类:进水口接泄水管直接下排方式、进水口接排水管和落水管沿桥墩下排方式、防撞栏杆外加排水槽的排水方式。
进水口接泄水管直接下排方式
该种排水方式是较为简单的高架桥桥面排水方式，适用于桥下无车辆通行的情况。桥面雨水通过桥面横纵坡汇集到雨水口，雨水口接横向排水管道(空心板时)或竖向排水管道(连续梁时)将雨水直接冲淋到桥下。目前，在国内外的高架桥排水设计规范中没有对桥面直接泄水的垂直高度给出明确规定，桥面径流中可能会带有腐蚀性的致污物，直接冲淋到桥梁构件会使其腐蚀或形成污垢，对高架桥结构造成不良影响。
进水口接排水管和落水管沿桥墩下排方式
该种排水方式是在进水口接泄水管直接下排方式的基础上增加了一定的排水管和落水管，桥面雨水通过排水管道排至桥下排水沟或排水口内，适用于桥下有车辆通行的情况。一些发达国家对桥面径流的排放有明确规定，要求采用排水管道和泄水管道将桥面水流引至桥下排水口。
在这种排水系统中，进水口的尺寸及间距选择会影响排水系统的泄水能力。如果进水口尺寸较小，就须减小雨水口间距(我国的桥面排水设计最小间距为5m)以能满足桥面排水的要求;当雨水口间距较小时，跨中雨水口截流的雨水需经过相当长度的纵向排水管才能到达桥墩处的落水管，在纵向排水管过长且铺设坡度较小的情况下，管内水流无法达到自净流速，水流中的杂质易在排水管道内沉淀，导致管道堵塞排水不畅。若只在桥墩处设置雨水口，桥面雨水口间距变大，纵向排水管道长度较短且铺设坡度较大，管内水流速度较大，满足水流自净的要求，不易形成管道阻塞，但进水口的尺寸也必须同时增大，宽度一般取为40cm左右。
防撞栏杆外加排水槽的排水方式
对于桥下有车辆通行的情况，为保证排水系统的维护和清通工作的便利，常在高架桥防撞墙外现浇一条排水槽，断面尺寸一般取30cmx SOcm。桥面雨水口接横向排水管道将桥面水流排至排水槽，水流经过排水槽通过横向排水管道和落水管道，沿桥墩排至高架桥桥下排水沟或排水口。该种方法的优点在于即使发生阻塞现象，也能及时发现并维护，但防撞栏杆外加排水槽对桥梁外观有一定影响。
综合传统桥面排水系统的泄水原理、设计特点以及其改进方法可以看出，传统高架桥桥面排水系统进水口多是依靠重力作用截流桥面水体，且现有的针对桥面排水系统的改进方法也多体现在泄水管线和排水口的布置方式及管道孔径大小等方面，不能摆脱重力流原理泄水的束缚，无法满足强降雨条件下对高架桥排水系统泄水能力的要求。基于城市高架桥的结构设计特点和泄水形式，结合高架桥排水系统的研究现状，传统高架桥桥面排水系统存在水流速度慢、掺气量大、泄水能力弱、管内泥沙沉积、更换疏通管道困难等问题。
在高架桥桥面雨水排水系统设计中，桥面横纵坡的取值是影响桥面泄水流速和流量的重要因素，我国公路排水设计规范‘”规定高架桥桥面应具有不大于2%、不小于0.5%的排水坡度。在实际高架桥排水系统设计中，桥面坡度过小会导致桥面水流速度小、单位时间内汇水流量小，严重影响桥面排水系统的泄水效率，引起桥面积水;桥面坡度设计过大，单位时间内桥面的汇水流量较大，桥面汇水流量超过雨水口的泄水流量同样会造成桥面积水，且桥面坡度过大不利于行车安全。因此，高架桥桥面坡度的取值应综合考虑泄水流量与桥面积水的问题，在满足行车安全和规范要求的前提下，最大限度地为排水系统的泄水流量服务。
除了桥面坡度的取值，雨水口参数设计也是影响桥面泄水流量的因素，雨水口设计参数主要包括雨水口的尺寸、位置和间距。根据公路排水设计规范规定:桥面排水一般采用宽度为200-300mm、长度为300~400mm的矩形雨水口，顶部采用格栅盖板;雨水口的位置宜设在桥面行车道边缘处，最大泄水间距不宜超过20m。在雨水口设计中应满足桥面泄水流量的要求，避免造成雨水口浪费或不足。传统高架桥排水系统在雨水口顶部设置雨水蓖子，虽能拦截较大体积的杂物，但仍有部分杂物会通过雨水蓖子进入排水系统，沉积在排水横管内，堵塞排水管道，降低排水效率。因此，在高架桥排水系统设计中，应充分考虑排水系统的防堵问题，除采用雨水蓖子外还应在雨水口内增加防杂物的其他设施。
高架桥桥面排水不畅除了桥面坡度及雨水口的设置问题外，还有雨水口内漩流形成的掺气、雨水口的堵塞、排水管道泥沙沉积等问题，桥面坡度和雨水口设计只是改善传统高架桥排水的外部因素，若要从根本上解决强降雨条件下高架桥桥面上的积水问题，必须从原理上改变传统排水系统重力流的泄水方式。屋面虹吸排水系统的研究现状表明，在具有一定高差的条件下，排水系统中引进雨水斗装置能有效减少管内水流中的掺气量，使管内水流达到满流从而产生虹吸作用。城市高架桥在自身高度上具有一定的优势，满足产生虹吸作用的所需的高差，若要使其排水系统产生虹吸作用，关键在于去除水流中的空气达到满流。因此，高架桥排水系统设计时应在雨水口处设置一定的雨水斗装置，使水流中的水气分离，达到防旋流的目的，这是高架桥排水系统形成虹吸作用的关键。