在公路桥梁建设中，圬工结构因其经济实用、耐久性强的特点而被广泛应用。《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）作为我国公路工程领域的权威标准之一，为圬工桥涵的设计提供了科学依据和技术指导。本文将通过一个具体的算例，展示如何依据该规范进行圬工桥涵的设计。

项目背景

某高速公路跨越一条小型河流，需修建一座圬工拱桥以满足通行需求。根据地形条件和交通流量分析，该桥采用单跨石拱桥形式，主跨径为20米。设计荷载等级为公路-I级，设计基准期为100年。

设计参数

1. 材料选择

- 砌体材料：采用强度等级不低于MU30的片石。

- 砂浆：使用M7.5水泥砂浆。

- 钢筋：局部受力部位使用HPB300级钢筋。

2. 几何尺寸

- 拱圈净跨径L=20m，矢跨比f/L=1/4。

- 拱脚宽度B=2m，拱顶宽度b=1.5m。

- 拱圈厚度按1/10跨度布置，两端逐渐过渡至基础。

3. 荷载组合

- 恒载：包括自重、拱圈内填料重量及栏杆重量。

- 活载：按照公路-I级汽车荷载标准计算。

- 温度作用：考虑温度变化引起的附加应力。

设计步骤

1. 荷载计算

根据JTG D61-2005的规定，首先计算恒载和活载对拱圈产生的弯矩与剪力。恒载主要包括砌体自重（γ=23kN/m³）和填料重量（γ=20kN/m³）。活载则依据车道数和车辆分布情况进行精确模拟。

2. 内力分析

利用有限元软件建立拱桥模型，输入上述荷载数据后，得到拱圈各截面的最大弯矩Mmax和最大剪力Vmax。结果表明，最大弯矩出现在拱顶附近，最大剪力位于拱脚处。

3. 截面验算

参照JTG D61-2005第4章的要求，对拱圈截面进行抗压、抗剪以及局部承压验算：

- 抗压验算：确保砌体承受的最大压力不超过其允许值。

- 抗剪验算：验证砌体抗剪强度是否满足要求。

- 局部承压验算：检查拱脚区域的局部承压能力。

4. 构造措施

为提高结构的整体性和稳定性，采取以下构造措施：

- 设置变形缝，减少温度变化带来的不利影响；

- 增设锚固钢筋，增强砌体间的连接效果；

- 在拱圈顶部铺设防水层，并设置排水系统。

结论

通过以上步骤，本案例成功完成了基于《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）的圬工拱桥设计。实践证明，遵循规范要求能够有效保证圬工结构的安全性与耐久性。此外，在实际工程中还需结合具体情况进行适当调整，以实现经济效益和社会效益的最佳平衡。

本文通过对典型算例的详细描述，旨在帮助读者更好地理解和掌握JTG D61-2005的应用方法，同时为类似项目的实施提供参考。