《公路小橋涵勘測設(shè)計》課程設(shè)計計算書

1、河南理工大學(xué) 公路小橋涵勘測設(shè)計課程設(shè)計計算書1.設(shè)計方案的擬定- 1 -1.1.選擇涵洞類型- 1 -1.2.進出水口形式- 1 -2.涵洞水文、水力計算- 1 -2.1.涵洞水文計算- 1 -2.1.1.確定計算參數(shù)- 1 -2.1.2.設(shè)計洪水量計算- 1 -2.2.涵洞水力計算Q- 1 -3.幾何設(shè)計- 2 -3.1.尺寸擬定- 2 -3.1.1.擬定常規(guī)尺寸- 2 -3.1.2.本涵洞經(jīng)擬定的尺寸- 3 -4.2.涵洞縱斷面上有關(guān)尺寸和高程的計算- 3 -4.2.1.洞身部分的高程和尺寸- 3 -4.2.2.涵長計算- 4 -4.2.3.進出水口八字翼墻計算尺寸- 4 -4.3.涵洞

2、平面圖上有關(guān)幾何尺寸計算- 5 -4.3.1.凈跨徑- 5 -4.3.2.涵臺半剖面和平面圖上的有關(guān)尺寸- 5 -4.4.半洞身和洞口立面圖上有關(guān)尺寸計算- 5 -4.4.1安全帶尺寸- 5 -4.4.3臺帽厚度- 5 -4.4.4設(shè)計板厚- 5 -4.4.5橋面鋪裝- 5 -4.4.6涵臺基礎(chǔ)尺寸- 5 -4.5.局部剖面圖的尺寸- 5 -4.5.1.翼墻根部和端部斷面背坡- 6 -4.5.2.翼墻墻身根部斷面與基礎(chǔ)頂面的交線的垂線間夾角- 6 -4.5.3.上下游洞口根部斷面總高度- 6 -4.5.4.翼墻墻身根部與端部斷面墻頂，順端墻方向平面投影寬度- 6 -4.5.5.翼墻洞口正投影長

3、度- 7 -4.5.6.翼墻基礎(chǔ)襟邊順洞墻端部斷面的平面投影長度和- 7 -4.5.7.八字翼墻的總張口大小- 7 -4.5.8.翼墻基礎(chǔ)平面尺寸計算- 7 -參考文獻- 9 - 9 -1. 設(shè)計方案的擬定1.1. 選擇涵洞類型由地形圖可知需要在某三級公路上擬建一道交通涵洞，假設(shè)地區(qū)為第3暴雨分區(qū)，由地形圖可確定匯水面積為A=0.13km2，匯水區(qū)表土為黏土，主河溝平均縱坡Iz=1.5%，匯水區(qū)內(nèi)主要為山區(qū)水稻田。涵洞類型有石拱涵、石蓋板涵、鋼筋混凝土蓋板涵、鋼筋混凝土圓管涵、鋼筋混凝土箱涵、倒虹吸管涵波紋管涵、磚拱涵。這些涵洞類型中，石拱涵、石蓋板涵、鋼筋混凝土圓管涵都只適用于設(shè)計流量在10

4、m3/s以下的河流，有后面計算可知這些涵洞的泄水能力不能滿足本次設(shè)計；而倒虹吸管涵是用于灌溉的因此也不符合；而磚拱涵的承載能力很低，因此也不符合本次設(shè)計需求。結(jié)合各類型涵洞特點和設(shè)計需求以及達(dá)到總造價最低的原則，本次設(shè)計需用鋼筋混凝土蓋板涵。1.2. 進出水口形式八字式洞口構(gòu)造簡單，建筑結(jié)構(gòu)美觀，施工簡單造價較低。常用于河溝平坦順直、無明顯溝槽，且溝底與涵底高差變化不大的情況。結(jié)合以上各洞口類型特點和設(shè)計資料，本次設(shè)計涵洞進出口形式選用八字式洞口。2. 涵洞水文、水力計算2.1. 涵洞水文計算本設(shè)計采用徑流形成法法計算涵洞的設(shè)計流量。2.1.1. 確定計算參數(shù) 根據(jù)公路技術(shù)等級確定設(shè)計洪水頻率

5、；依據(jù)A=0.13km2，Iz=1.5%，查附表（1-8）求得地貌系數(shù)=0.05；根據(jù)匯水面積A=0.13km2，查表（1-11）得匯流時間；根據(jù)土壤黏土，確定吸水類屬為類；由設(shè)計洪水頻率、類土、暴雨分區(qū)為3，查表得徑流厚度h=43mm。2.1.2. 設(shè)計洪水量計算由于匯水面積較小，按簡化公式計算時偏差較大，用公式計算比較，取其中較小者。故取。2.2. 涵洞水力計算Q假設(shè)涵洞凈空高度：；進水口和壅水降落系數(shù)： ；進口涵洞凈空高度： ；則涵前水深： ；蓋板涵的涵洞凈寬： 根據(jù)公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖鋼筋混凝土蓋板涵泄水能力及水力計算表確定所選定型涵洞有關(guān)數(shù)據(jù)：跨徑： ;凈跨徑： ;凈高： ;臨界水深： ;

6、臨界流速： ;泄洪能力： 3. 幾何設(shè)計3.1. 尺寸擬定3.1.1. 擬定常規(guī)尺寸(1) 涵底縱坡：根據(jù)河溝縱斷面地面線的天然縱坡擬定為1.5%。(2) 鋪地厚度：擬定為30cm厚的漿砌片石。(3) 涵底高程：按涵底中心地面高程下挖（清底）推算。(4) 涵洞埋深（從鋪地算起往下至基礎(chǔ)底面）：要大于當(dāng)?shù)貎錾?.0m。(5) 進、出水洞口形式采用八字墻，洞口尺寸：八字墻垂直頂寬a=40cm；墻身與其基礎(chǔ)垂直襟邊e取20cm；墻身背面垂直背坡取4:1；墻身端部斷面的高度：以端部露出底面高推算；墻身根部斷面高度：按帽石底面算起至基礎(chǔ)之高差；本涵橋面板厚20cm，鋪裝層厚8cm，臺帽厚（帽石頂面寬度）

7、取30cm。3.1.2. 本涵洞經(jīng)擬定的尺寸1. 八字墻端部露出地面的高度擬定為20cm，根部高度以其基礎(chǔ)頂面自安全帶出檐的下緣降低10cm考慮，八字墻垂直頂寬取40cm，垂直背坡取為4:1，墻身基礎(chǔ)與涵身基礎(chǔ)等厚為60cm，并與涵身做成同一坡度，即2%，標(biāo)于進出水口的端部。2. 基礎(chǔ)埋深根據(jù)當(dāng)?shù)貎錾畲_定為120cm，標(biāo)于出口端部相應(yīng)位置處。3. 基礎(chǔ)厚度擬定為60cm，填土高度120cm。4. 涵底鋪砌擬定為30cm厚的漿砌片石。5. 涵身與基礎(chǔ)按同一坡度設(shè)計，坡度取為2%，標(biāo)于相應(yīng)鋪底頂面。6. 截水墻寬度取為40cm，埋深與基礎(chǔ)同深，并將其寬度標(biāo)于進出口截水墻處。4.2. 涵洞縱斷面上有

8、關(guān)尺寸和高程的計算4.2.1. 洞身部分的高程和尺寸(1) 路基設(shè)計高程根據(jù)地形圖，查算出涵位中心樁號處的路基設(shè)計高程分別為：H設(shè)=115.5mH下設(shè)=H上設(shè)=115.5-3.75×1.5%=115.14m(2) 涵底高程計算根據(jù)涵位中心樁號處原地面高程（在此以表示）減去30cm清底厚度（即）得出，即 H涵=H溝-H清=108.5-0.3=108.2m(3) 確定進出口處的建筑高度及涵洞中心涵臺高度 進水洞口高度H凈進=H上設(shè)-H填-H鋪裝-h板-H涵-I涵× 出水洞口凈高h(yuǎn)出凈=H下設(shè)-h填-h鋪裝- h板-H涵+I涵× 涵洞中心凈高h(yuǎn)中凈=H中設(shè)-h填-h中涵

9、-（h板+h鋪）將以上計算結(jié)果標(biāo)于設(shè)計草圖相應(yīng)位置。 進出水口建筑高度h進=h進凈+h板+h鋪h出=h出凈+h板+h鋪4.2.2. 涵長計算H=H上設(shè)-H涵=115.14-108.2=6.9m涵洞全長：4.2.3. 進出水口八字翼墻計算尺寸本設(shè)計進出水口處八字翼墻基礎(chǔ)埋深與涵身埋深取值相同，翼墻基礎(chǔ)厚度。（1） 進水口處翼墻根部斷面高度： 翼墻端部斷面高度：上式中10cm為使八字翼墻美觀，在墻頂設(shè)的一個小平臺高度，20cm為翼墻端部斷的露出地面的高度。（2）出水口處翼墻根部斷面高度：翼墻端部斷面高度：其中10cm為根部高度自安全帶出檐降低10cm；120cm為埋深；60cm為基礎(chǔ)厚度；20cm

10、為翼墻端部露出地面的高度。4.3. 涵洞平面圖上有關(guān)幾何尺寸計算4.3.1. 凈跨徑根據(jù)流量計算結(jié)果選擇，本設(shè)計依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖，采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑，鋼筋混凝土板在兩邊韓臺上各搭接30cm，故取，將此數(shù)據(jù)標(biāo)于平面設(shè)計草圖上的相應(yīng)位置。4.3.2. 涵臺半剖面和平面圖上的有關(guān)尺寸（1）涵臺底面的底寬參考公路橋涵設(shè)計手冊本涵臺底面的底寬取50cm。（2）基礎(chǔ)襟邊寬度取20cm。將以上數(shù)據(jù)標(biāo)于剖面和半平面圖的設(shè)計草圖相應(yīng)位置。4.4. 半洞身和洞口立面圖上有關(guān)尺寸計算4.4.1安全帶尺寸板涵邊部快件采用預(yù)制和安全帶一起澆筑，故安全帶長度與板長相同，板長取300cm，扣除兩側(cè)的預(yù)留縫隙各2cm，因此取296cm，

11、標(biāo)于相應(yīng)草圖的位置。4.4.2涵臺高度前已算過為537cm。4.4.3臺帽厚度前以取定為30cm。4.4.4設(shè)計板厚前以取定為20cm。4.4.5橋面鋪裝前以取定為6cm防水混凝土加2cm瀝青混凝土鋪裝，共8cm。4.4.6涵臺基礎(chǔ)尺寸將上述六項的尺寸標(biāo)于洞身剖面圖上。4.5. 局部剖面圖的尺寸根據(jù)現(xiàn)場地形進行的進出口布置結(jié)果，進出口各有一對八字墻水流擴散角相同，取，故本設(shè)計進出水口八字墻左右對稱。4.5.1. 翼墻根部和端部斷面背坡根據(jù)公式式中：八字墻張角，即； 涵洞斜交角，取為0； 水流擴散角； 翼墻背坡。4.5.2. 翼墻墻身根部斷面與基礎(chǔ)頂面的交線的垂線間夾角由公式得：因為本涵為正交涵

12、，水流擴散角皆為，上下游四個八字墻左、右各堆成。因此有，即：4.5.3. 上下游洞口根部斷面總高度上游洞口： h進根=576cm下游洞口： h出根=588cm4.5.4. 翼墻墻身根部與端部斷面墻頂，順端墻方向平面投影寬度考慮八字墻根部小平臺的影響，經(jīng)計算進水口兩個八字墻根部斷面墻底順墻方向投影寬度d1=d3=c1=h進根/n0=出水口兩個八字翼墻根部斷面墻底順端墻方向投影寬度進水口兩個八字翼墻端部斷面墻底順端墻方向投影寬度出水口兩個八字翼墻端部斷面墻底順端墻方向投影寬度4.5.5. 翼墻洞口正投影長度 G出= 上式中預(yù)加的15cm為八字墻頂小平臺的長度。4.5.6. 翼墻基礎(chǔ)襟邊順洞墻端部斷面的平面投影長度和翼墻基礎(chǔ)垂直襟邊寬度取20cm,則：4.5.7. 八字翼墻的總張口大小B進=L0+（G進×tan ） 2=240+(715tan300) 2=1066cmB出=L0+（G出×tan ） 2=240+(788tan300) 2=1149cm4.5.8. 翼墻基礎(chǔ)平面尺寸計算進水口左翼墻基礎(chǔ)根部寬度： 進水口左翼墻基礎(chǔ)端部寬度： 進水口右翼墻基礎(chǔ)根部寬度： 進水口右翼墻基礎(chǔ)端部寬度： 出水口左翼墻基礎(chǔ)根部寬度： 出水口左翼墻基礎(chǔ)端部寬度： 出水口右翼墻基礎(chǔ)根部寬度：出水口右翼墻