《公路小桥涵勘测设计》课程设计计算书

1、河南理工大学 公路小桥涵勘测设计课程设计计算书1.设计方案的拟定- 1 -1.1.选择涵洞类型- 1 -1.2.进出水口形式- 1 -2.涵洞水文、水力计算- 1 -2.1.涵洞水文计算- 1 -2.1.1.确定计算参数- 1 -2.1.2.设计洪水量计算- 1 -2.2.涵洞水力计算Q- 1 -3.几何设计- 2 -3.1.尺寸拟定- 2 -3.1.1.拟定常规尺寸- 2 -3.1.2.本涵洞经拟定的尺寸- 3 -4.2.涵洞纵断面上有关尺寸和高程的计算- 3 -4.2.1.洞身部分的高程和尺寸- 3 -4.2.2.涵长计算- 4 -4.2.3.进出水口八字翼墙计算尺寸- 4 -4.3.涵洞

2、平面图上有关几何尺寸计算- 5 -4.3.1.净跨径- 5 -4.3.2.涵台半剖面和平面图上的有关尺寸- 5 -4.4.半洞身和洞口立面图上有关尺寸计算- 5 -4.4.1安全带尺寸- 5 -4.4.3台帽厚度- 5 -4.4.4设计板厚- 5 -4.4.5桥面铺装- 5 -4.4.6涵台基础尺寸- 5 -4.5.局部剖面图的尺寸- 5 -4.5.1.翼墙根部和端部断面背坡- 6 -4.5.2.翼墙墙身根部断面与基础顶面的交线的垂线间夹角- 6 -4.5.3.上下游洞口根部断面总高度- 6 -4.5.4.翼墙墙身根部与端部断面墙顶，顺端墙方向平面投影宽度- 6 -4.5.5.翼墙洞口正投影长

3、度- 7 -4.5.6.翼墙基础襟边顺洞墙端部断面的平面投影长度和- 7 -4.5.7.八字翼墙的总张口大小- 7 -4.5.8.翼墙基础平面尺寸计算- 7 -参考文献- 9 - 9 -1. 设计方案的拟定1.1. 选择涵洞类型由地形图可知需要在某三级公路上拟建一道交通涵洞，假设地区为第3暴雨分区，由地形图可确定汇水面积为A=0.13km2，汇水区表土为黏土，主河沟平均纵坡Iz=1.5%，汇水区内主要为山区水稻田。涵洞类型有石拱涵、石盖板涵、钢筋混凝土盖板涵、钢筋混凝土圆管涵、钢筋混凝土箱涵、倒虹吸管涵波纹管涵、砖拱涵。这些涵洞类型中，石拱涵、石盖板涵、钢筋混凝土圆管涵都只适用于设计流量在10

4、m3/s以下的河流，有后面计算可知这些涵洞的泄水能力不能满足本次设计；而倒虹吸管涵是用于灌溉的因此也不符合；而砖拱涵的承载能力很低，因此也不符合本次设计需求。结合各类型涵洞特点和设计需求以及达到总造价最低的原则，本次设计需用钢筋混凝土盖板涵。1.2. 进出水口形式八字式洞口构造简单，建筑结构美观，施工简单造价较低。常用于河沟平坦顺直、无明显沟槽，且沟底与涵底高差变化不大的情况。结合以上各洞口类型特点和设计资料，本次设计涵洞进出口形式选用八字式洞口。2. 涵洞水文、水力计算2.1. 涵洞水文计算本设计采用径流形成法法计算涵洞的设计流量。2.1.1. 确定计算参数 根据公路技术等级确定设计洪水频率

5、；依据A=0.13km2，Iz=1.5%，查附表（1-8）求得地貌系数=0.05；根据汇水面积A=0.13km2，查表（1-11）得汇流时间；根据土壤黏土，确定吸水类属为类；由设计洪水频率、类土、暴雨分区为3，查表得径流厚度h=43mm。2.1.2. 设计洪水量计算由于汇水面积较小，按简化公式计算时偏差较大，用公式计算比较，取其中较小者。故取。2.2. 涵洞水力计算Q假设涵洞净空高度：；进水口和壅水降落系数： ；进口涵洞净空高度： ；则涵前水深： ；盖板涵的涵洞净宽： 根据公路桥涵标准图钢筋混凝土盖板涵泄水能力及水力计算表确定所选定型涵洞有关数据：跨径： ;净跨径： ;净高： ;临界水深： ;

6、临界流速： ;泄洪能力： 3. 几何设计3.1. 尺寸拟定3.1.1. 拟定常规尺寸(1) 涵底纵坡：根据河沟纵断面地面线的天然纵坡拟定为1.5%。(2) 铺地厚度：拟定为30cm厚的浆砌片石。(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（从铺地算起往下至基础底面）：要大于当地冻深1.0m。(5) 进、出水洞口形式采用八字墙，洞口尺寸：八字墙垂直顶宽a=40cm；墙身与其基础垂直襟边e取20cm；墙身背面垂直背坡取4:1；墙身端部断面的高度：以端部露出底面高推算；墙身根部断面高度：按帽石底面算起至基础之高差；本涵桥面板厚20cm，铺装层厚8cm，台帽厚（帽石顶面宽度）

7、取30cm。3.1.2. 本涵洞经拟定的尺寸1. 八字墙端部露出地面的高度拟定为20cm，根部高度以其基础顶面自安全带出檐的下缘降低10cm考虑，八字墙垂直顶宽取40cm，垂直背坡取为4:1，墙身基础与涵身基础等厚为60cm，并与涵身做成同一坡度，即2%，标于进出水口的端部。2. 基础埋深根据当地冻深确定为120cm，标于出口端部相应位置处。3. 基础厚度拟定为60cm，填土高度120cm。4. 涵底铺砌拟定为30cm厚的浆砌片石。5. 涵身与基础按同一坡度设计，坡度取为2%，标于相应铺底顶面。6. 截水墙宽度取为40cm，埋深与基础同深，并将其宽度标于进出口截水墙处。4.2. 涵洞纵断面上有

8、关尺寸和高程的计算4.2.1. 洞身部分的高程和尺寸(1) 路基设计高程根据地形图，查算出涵位中心桩号处的路基设计高程分别为：H设=115.5mH下设=H上设=115.5-3.75×1.5%=115.14m(2) 涵底高程计算根据涵位中心桩号处原地面高程（在此以表示）减去30cm清底厚度（即）得出，即 H涵=H沟-H清=108.5-0.3=108.2m(3) 确定进出口处的建筑高度及涵洞中心涵台高度 进水洞口高度H净进=H上设-H填-H铺装-h板-H涵-I涵× 出水洞口净高h出净=H下设-h填-h铺装- h板-H涵+I涵× 涵洞中心净高h中净=H中设-h填-h中涵

9、-（h板+h铺）将以上计算结果标于设计草图相应位置。 进出水口建筑高度h进=h进净+h板+h铺h出=h出净+h板+h铺4.2.2. 涵长计算H=H上设-H涵=115.14-108.2=6.9m涵洞全长：4.2.3. 进出水口八字翼墙计算尺寸本设计进出水口处八字翼墙基础埋深与涵身埋深取值相同，翼墙基础厚度。（1） 进水口处翼墙根部断面高度： 翼墙端部断面高度：上式中10cm为使八字翼墙美观，在墙顶设的一个小平台高度，20cm为翼墙端部断的露出地面的高度。（2）出水口处翼墙根部断面高度：翼墙端部断面高度：其中10cm为根部高度自安全带出檐降低10cm；120cm为埋深；60cm为基础厚度；20cm

10、为翼墙端部露出地面的高度。4.3. 涵洞平面图上有关几何尺寸计算4.3.1. 净跨径根据流量计算结果选择，本设计依据标准图，采用标准跨径，钢筋混凝土板在两边韩台上各搭接30cm，故取，将此数据标于平面设计草图上的相应位置。4.3.2. 涵台半剖面和平面图上的有关尺寸（1）涵台底面的底宽参考公路桥涵设计手册本涵台底面的底宽取50cm。（2）基础襟边宽度取20cm。将以上数据标于剖面和半平面图的设计草图相应位置。4.4. 半洞身和洞口立面图上有关尺寸计算4.4.1安全带尺寸板涵边部快件采用预制和安全带一起浇筑，故安全带长度与板长相同，板长取300cm，扣除两侧的预留缝隙各2cm，因此取296cm，

11、标于相应草图的位置。4.4.2涵台高度前已算过为537cm。4.4.3台帽厚度前以取定为30cm。4.4.4设计板厚前以取定为20cm。4.4.5桥面铺装前以取定为6cm防水混凝土加2cm沥青混凝土铺装，共8cm。4.4.6涵台基础尺寸将上述六项的尺寸标于洞身剖面图上。4.5. 局部剖面图的尺寸根据现场地形进行的进出口布置结果，进出口各有一对八字墙水流扩散角相同，取，故本设计进出水口八字墙左右对称。4.5.1. 翼墙根部和端部断面背坡根据公式式中：八字墙张角，即； 涵洞斜交角，取为0； 水流扩散角； 翼墙背坡。4.5.2. 翼墙墙身根部断面与基础顶面的交线的垂线间夹角由公式得：因为本涵为正交涵

12、，水流扩散角皆为，上下游四个八字墙左、右各堆成。因此有，即：4.5.3. 上下游洞口根部断面总高度上游洞口： h进根=576cm下游洞口： h出根=588cm4.5.4. 翼墙墙身根部与端部断面墙顶，顺端墙方向平面投影宽度考虑八字墙根部小平台的影响，经计算进水口两个八字墙根部断面墙底顺墙方向投影宽度d1=d3=c1=h进根/n0=出水口两个八字翼墙根部断面墙底顺端墙方向投影宽度进水口两个八字翼墙端部断面墙底顺端墙方向投影宽度出水口两个八字翼墙端部断面墙底顺端墙方向投影宽度4.5.5. 翼墙洞口正投影长度 G出= 上式中预加的15cm为八字墙顶小平台的长度。4.5.6. 翼墙基础襟边顺洞墙端部断面的平面投影长度和翼墙基础垂直襟边宽度取20cm,则：4.5.7. 八字翼墙的总张口大小B进=L0+（G进×tan ） 2=240+(715tan300) 2=1066cmB出=L0+（G出×tan ） 2=240+(788tan300) 2=1149cm4.5.8. 翼墙基础平面尺寸计算进水口左翼墙基础根部宽度： 进水口左翼墙基础端部宽度： 进水口右翼墙基础根部宽度： 进水口右翼墙基础端部宽度： 出水口左翼墙基础根部宽度： 出水口左翼墙基础端部宽度： 出水口右翼墙基础根部宽度：出水口右翼墙