公路小橋涵勘測設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、1. 設(shè)計(jì)方案的擬定-1-1.1. 選擇涵洞類型-1-1.2. 進(jìn)出水口形式-1-2. 涵洞水文、水力計(jì)算-1-2.1. 涵洞水文計(jì)算-1-2.1.1. 確定計(jì)算參數(shù)-1-2.1.2. 設(shè)計(jì)洪水量計(jì)算-1-2.2. 涵洞水力計(jì)算Q-1-3. 幾何設(shè)計(jì)-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(jì)算-3-4.2.1. 洞身部分的高程和尺寸-3-4.2.2. 涵長計(jì)算-4-4.2.3. 進(jìn)出水口八字翼墻計(jì)算尺寸-4-4.3. 涵洞平面圖上有關(guān)幾何尺寸計(jì)算-5-4.3.1. 凈跨徑L0-5-4.3.2. 涵

2、臺(tái)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(jì)算-5-4.4.1. 安全帶尺寸-5-4.4.3. 臺(tái)帽厚度-5-4.4.4. 設(shè)計(jì)板厚-5-4.4.5. 橋面鋪裝-5-4.4.6. 涵臺(tái)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n0-6-4.5.2. 翼墻墻身根部斷面與基礎(chǔ)頂面的交線的垂線間夾角8-6-4.5.3. 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e1和e2-7-4.

3、5.7. 八字翼墻的總張口大小B-7-4.5.8. 翼墻基礎(chǔ)平面尺寸計(jì)算-7-參考文獻(xiàn)-9-河南理工大學(xué)公路小橋涵勘測設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書1 .設(shè)計(jì)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(jí)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(jì)流量在10m3/s以下的河流，有后面計(jì)算可知這些涵洞的泄水能

4、力不能滿足本次設(shè)計(jì)；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(jì)需求。結(jié)合各類型涵洞特點(diǎn)和設(shè)計(jì)需求以及達(dá)到總造價(jià)最低的原則，本次設(shè)計(jì)需用鋼筋混凝土蓋板涵。1.2. 進(jìn)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(jià)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(diǎn)和設(shè)計(jì)資料，本次設(shè)計(jì)涵洞進(jìn)出口形式選用八字式洞口。2 .涵洞水文、水力計(jì)算2.1. 涵洞水文計(jì)算本設(shè)計(jì)采用徑流形成法法計(jì)算涵洞的設(shè)計(jì)流量。2.1.1. 確定計(jì)算參數(shù)根據(jù)公路技術(shù)等級(jí)確定設(shè)計(jì)洪水頻率P=工；依據(jù)A=0.13km2,Iz=1.5%,查附

5、25表(1-8)求得地貌系數(shù)巾=0.05根據(jù)匯水面積A=0.13km2,查表(1-11)得匯流時(shí)間.=30min；根據(jù)土壤黏土，確定吸水類屬為R類；由設(shè)計(jì)洪水頻率1P=一、E=30min、U類土、恭雨分區(qū)為3,查表得徑流厚度h=43mm252.1.2. 設(shè)計(jì)洪水量計(jì)算3 4QsK(h-z)2.A5.-.34*-工20.13511=0.05189.570.23=1.85m/s由于匯水面積較小，按簡化公式計(jì)算時(shí)偏差較大，用公式Qs=0.56hA(m3/s)計(jì)算比較，取其中較小者。Qs-0.56430.13-3.13m3/s故取Qs.85m3/s。2.2. 涵洞水力計(jì)算Q河南理工大學(xué)公路小橋涵勘測設(shè)

6、計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書假設(shè)涵洞凈空高度：hd=2.5m；進(jìn)水口和壅水降落系數(shù)：0=0.87;進(jìn)口涵洞凈空高度：.：=0.5m；則涵前水深：H=乜二=竺二竺=2.3m;0.87蓋板涵的涵洞凈寬：B=Qs3=J=0.34m331.575H21.5752.3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(jì)算表確定所選定型涵洞有關(guān)數(shù)據(jù)：跨徑：L=3.00m;凈跨徑：L0=2.40m；凈高：hd=2.5m；臨界水深：hj=1.82m;臨界流速：v4.22ms;泄洪能力：Q-18.43m3s3.幾何設(shè)計(jì)3.1. 尺寸擬定3.1.1. 擬定常規(guī)尺寸(1)涵底縱坡I涵：根據(jù)河溝縱斷面地面線的天然縱坡擬定為1.5%

7、。(2)鋪地厚度h甫底：擬定為30cm厚的漿砌片石。(3)涵底高程H涵：按涵底中心地面高程下挖(清底)2030cm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(jìn)、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h端：以端部露出底面高2040cm推算；墻身根部斷面高度h根：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(tái)帽厚(帽石頂面寬度)取30cm,河南理工大學(xué)公路小橋涵勘測設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書3.1.2. 本涵洞經(jīng)擬定的尺寸1 .八字墻端部露出地面

8、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(jìn)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(jì)，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(jìn)出口截水墻處。4.2. 涵洞縱斷面上有關(guān)尺寸和高程的計(jì)算4.2.1. 洞身部分的高程和尺寸(1)路基設(shè)計(jì)高程根

9、據(jù)地形圖，查算出涵位中心樁號(hào)處的路基設(shè)計(jì)高程分別為：Hts=115.5mH下ta=H上設(shè)=115.5-3.75X1.5%=115.14m(2)涵底高程計(jì)算根據(jù)涵位中心樁號(hào)處原地面高程(在此以H溝表示)減去30cm清底厚度(即h清)得出，即H涵=+-H清=108.5-0.3=108.2m(3)確定進(jìn)出口處的建筑高度及涵洞中心涵臺(tái)高度進(jìn)水洞口高度BH凈進(jìn)=H_t設(shè)-H填-H鋪裝-h板-H巡|-I涵X2W15.14-1.5-0.20-0.08-108.2-3.751.5%=5.10m出水洞口凈高Bh出凈=H下設(shè)-h填-h鋪裝-h板-H/I+I涵X2115.14-1.5-0.20-0.08-108.2

10、3.751.5%=5.22m涵洞中心凈高h(yuǎn)中凈=H中設(shè)-h填-h中涵-(h板+h鋪)115.5-108.2-(0.200.08)=7.02m將以上計(jì)算結(jié)果標(biāo)于設(shè)計(jì)草圖相應(yīng)位置。進(jìn)出水口建筑高度h進(jìn)=h進(jìn)凈+h板+h鋪河南理工大學(xué)公路小橋涵勘測設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書5.060.200.08=5.34mh出-h出凈+h板+h鋪=5.180.200.08=5.46m4.2.2.涵長計(jì)算H=Ht設(shè)-H涵=115.14-108.2=6.9mBm(H1-H?Li=21im3.751.5。二11.5%1.5=6.32mBm(H2-H?cL1=1fm3.751.5-:。二-1-1.5%1.5=6.40m涵洞全長：

11、L=L1L2=6.326.40=12.724.2.3.進(jìn)出水口八字翼墻計(jì)算尺寸翼墻基礎(chǔ)厚本設(shè)計(jì)進(jìn)出水口處八字翼墻基礎(chǔ)埋深與涵身埋深惕深取值相同,度h嗇基=60cmo(1)進(jìn)水口處翼墻根部斷面高度：h進(jìn)根-hfe凈+h反10+(h基深h嗇基)=506+20-10+(120-60)二576cm翼墻端部斷面高度：h進(jìn)端=h基深-h墻基,20=120-6020=80cm20cm為翼上式中10cm為使八字翼墻美觀，在墻頂設(shè)的一個(gè)小平臺(tái)高度,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：河南理工大學(xué)公路小橋涵勘測設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書h出根=必凈+h板一10+(h基深一h嗇基)=51820-10(

12、120-60)二588cm翼墻端部斷面高度：hB端=h基深一h墻基+20=120-6020=80cm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(jì)算4.3.1, 凈跨徑L0根據(jù)流量計(jì)算結(jié)果選擇，本設(shè)計(jì)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖，采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑Lk=3.00m,鋼筋混凝土板在兩邊韓臺(tái)上各搭接30cm,故取L0=2.40m,將此數(shù)據(jù)標(biāo)于平面設(shè)計(jì)草圖上的相應(yīng)位置。4.3.2, 涵臺(tái)半剖面和平面圖上的有關(guān)尺寸(1)涵臺(tái)底面的底寬參考公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)本涵臺(tái)底面的底寬取50cm,(2)基礎(chǔ)襟邊寬度取20cm=將以上

13、數(shù)據(jù)標(biāo)于剖面和半平面圖的設(shè)計(jì)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(jì)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,標(biāo)于相應(yīng)草圖的位置。4.4.2, 涵臺(tái)高度前已算過為537cm,4.4.3, 臺(tái)帽厚度前以取定為30cm=4.4.4, 設(shè)計(jì)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8cm34.4.6, 涵臺(tái)基礎(chǔ)尺寸&=2s必=22050=90cm將上述六項(xiàng)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(jìn)行的進(jìn)

14、出口布置結(jié)果，進(jìn)出口各有一對(duì)八字墻水流擴(kuò)散角P。相同，取3=30：,故本設(shè)計(jì)進(jìn)出水口八字墻左右對(duì)稱。河南理工大學(xué)公路小橋涵勘測設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書4.5.1. 翼墻根部和端部斷面背坡no根據(jù)公式%正=n+S1npicosP=4+S1n30mcos300=3.75（正翼墻）m、1.5）式中：八字墻張角，即P=Po+；：涵洞斜交角，取為0;一：0水流擴(kuò)散角；n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6由公式得：6正=arctan|tanP1一-mA正-因?yàn)楸竞瓰檎缓?，水流擴(kuò)散角皆為301上下游四個(gè)八字墻左、右各堆成因止匕有6正=6反，即:aarctantan30-1二2

15、1471.53.754.5.1, 上下游洞口根部斷面總高度上游洞口：h進(jìn)根=576cm下游洞口：h出根=588cm4.5.2, 翼墻墻身根部與端部斷面墻頂，順端墻方向平面投影寬度c=a/cos:=40/cos30=46cm考慮八字墻根部小平臺(tái)的影響，經(jīng)計(jì)算進(jìn)水口兩個(gè)八字墻根部斷面墻底順墻方向投影寬度d1=d3=c=h進(jìn)根/n0=46+576=195cm375出水口兩個(gè)八字翼墻根部斷面墻底順端墻方向投影寬度d1=d3=c%根/n0=0.46588375二203cm進(jìn)水口兩個(gè)八字翼墻端部斷面墻底順端墻方向投影寬度河南理工大學(xué)公路小橋涵勘測設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書d2=d4=c+域根/n80=46-375

16、二67cm出水口兩個(gè)八字翼墻端部斷面墻底順端墻方向投影寬度?d2=d4=ch出根/n0“80二46375二67cm4.5.3, 翼墻洞口正投影長度mh進(jìn)-ha端)G進(jìn)=1+m.I涵J571511.5%1.5二715cmm(h出根一h出墻)1-m.I涵1.5立由：G出=1+151-1.5%1.5二788cm上式中預(yù)加的15cm為八字墻頂小平臺(tái)的長度。4.5.4, 翼墻基礎(chǔ)襟邊順洞墻端部斷面的平面投影長度e1和e翼墻基礎(chǔ)垂直襟邊寬度e取20cm,則:e1ue/cos:=20/cos30=23cme2=e/cos、=20/cos21.8=22cm4.5.5, 八字翼墻的總張口大小BB進(jìn)=L0+(G進(jìn)

17、xtanP)父2=240+(715父tan300)父2=1066cmB出=1_0+(G出xtanP)父2=240+(788父tan300)父2=1149cm4.5.6, 翼墻基礎(chǔ)平面尺寸計(jì)算進(jìn)水口左翼墻基礎(chǔ)根部寬度:b1=e1d1e2=2319522250cm河南理工大學(xué)公路小橋涵勘測設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書進(jìn)水口左翼墻基礎(chǔ)端部寬度：b2=e1d2e2=236722=122cm進(jìn)水口右翼墻基礎(chǔ)根部寬度：b3=句=250cm進(jìn)水口右翼墻基礎(chǔ)端部寬度：b4-b2-122cm出水口左翼墻基礎(chǔ)根部寬度：b3=e3d3e4=2320322=248cm出水口左翼墻基礎(chǔ)端部寬度：b4=e3d4e4=236722112cm出水口右