河南理工大学道桥公路小桥涵课程设计docx

《公路小桥涵勘测设计》课程设计说明书专业名称：土木工程年级班级：学生姓名：指导教师：河南理工大学土木工程学院二○一四年六月30日一：设计资料1.0设计资料贵州山岭重丘区四级公路J30D弯道QZ处需设置一道涵洞，测得断面资料如下：沟心处地面高638.46m，沟床为密实的砾石土，路线设计资料为：平曲线半径zR=40m，纵坡i=+3%，路基宽度为7.5m，路面宽度6.0m，路拱纵坡2%，路肩横坡3%，挖方边坡1:0.75,填方边坡1:1.5。设计荷载：公路-Π级设计洪水频率：1/25最大冰冻深度：1.0m地震烈度:8度1.1设计任务完成一道2×2m，石板涵设计，包括涵洞的纵剖面图和洞身横断面图，比例1:100涵洞类型选用2×2m，石板涵设计。进出水口形式洞口类型很多，平头式、端墙式、锥坡式等，各种洞口用在不同位置，其中八字式洞口构造简单，建筑结构美观，施工简单造价较低。所以本次设计涵洞的进出口形式选用八字式洞口。涵洞的水文、水力计算2.0.涵洞的水文计算本次设计采用暴雨推理法计算涵洞的设计流量。兰州市某公路上的石沟桥，汇水面积为0.552km，主河沟长度为1.3km，主河沟平均坡度00025zI；河床为砂砾夹卵石，河岸为粉质粘土，地表为黄土层，划分为Ⅲ类土；地处丘陵区；该工程无实测流量资料，现用暴雨推理法推求pQ。用推理公式计算:ASQnpp)(278.0%2%2查暴雨等值线图可得，p=30mm/hS汇流时间的计算：北方公式：τ=3K1zLI查附表1-4得,丘陵区62.03K71.01所以：=0.245h先查暴雨递减指数n值分区图4-5，，即Ⅲ类分区，查附表1-1，当0.245h，应取n=0.62。损失参数计算:北方公式：11pSK，p=2%查附表1-3Ⅲ类土得：;84.0;75.011K故：=28.36mm/h以上数据代入流量计算公式：ASQnpp)(278.0%2%2=0.55300.278-28.360.550.245=35.6ms2.1.涵洞水力计算初定涵洞净空高度2.0dhm；进水口和壅水降落细数87.0；进口涵洞净空高度m5.0；涵前水深：2.00.51.70.87dhHm；盖板涵的涵洞净宽：321.55.61.61.5751.5751.7sQBmH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：所以取涵洞净宽即跨径1.6Bm二：进出口结构尺寸及计算书2.0.拟定常规尺寸（1）涵底纵坡I涵：根据河沟纵断面地面线的天然纵坡拟定为2.5%。（2）铺地厚度h铺底：拟定为30cm厚的浆砌片石。（3）涵底高程H涵：按涵底中心地面高程下挖（清底）cm30~20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：①八字墙垂直顶宽a=40cm；②墙身与其基础垂直襟边e取20cm；③墙身背面垂直背坡取4:1；④墙身端部断面的高度h端：以端部露出底面高cm40~20推算；⑤墙身根部断面高度h根：按帽石底面算起至基础之高差；⑥本涵桥面板厚20cm，铺装层厚9cm，台帽厚取20cm。2.1.本涵洞经拟定的尺寸1.八字墙端部高度露出地面高度拟定为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，八字墙垂直顶宽取为40cm，垂直背坡取为4:1。2.基础埋深根据当地冻深确定为120cm，表于出口端部相应位置。3.基础厚度拟定为60cm，填土厚度为1.5m。4.涵底铺砌拟定为30cm，浆砌片石，表于铺底处。5.涵身与基础按同一坡度设计，坡度取为3%，表于相应铺底顶面。6.截水墙宽度取为40cm，埋深与基础同深，并将其宽度表于截水墙处。2.2涵洞纵断面上有关尺寸和高程的计算2.2.1.洞身部分的高程和尺寸（1）由涵洞的经济跨高比为1:1∼1:1.5，由上已求出B=1.6m,所以涵洞的高度取H涵高=1.6m（2）涵底高程计算根据涵位中心桩号原地面高程（在此以沟H表示）减去30cm清底厚度（即清h）得出，即-638.460.3638.16HHhm涵沟清涵洞进出口处的设计高程=638.46-0.2+12.52.5%=628.57mH进=638.46-0.2-12.52.5%=628.96mH出将此高程值标于设计草图相应中心桩号铺底顶面处。由填土厚度1.5m，涵位中心桩号638.46m，涵洞进出口的建筑高度1.90m，路基的中心处的设计高程为H路基=H沟+h清底+h进+h填=638.46+0.3+1.90+1.5=642.16m（3）路堤最低高程路堤最低高程=河床最低高程+H+∆=638.46+1.7+0.5=640.66m（4）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，出水口洞口高度以及涵洞中心净高为等高的，都为1.6m。（5）进出水口建筑高度1602010190hhhhcm进进净板铺1602010190hhhhcm出出净板铺（6）涵洞中心涵台高度016060220Hhhcm台中其中0h为涵台基础顶面至铺底顶面的距离，其值为基础埋深减去基础厚度，本设计基础埋深取120cm，基础厚度取60cm，故设计取060hcm。2.2.2.涵长计算L=1L+2L1L=1--h+c1+imBmHH路基沟进2L=1--h+c1+imBmHH路基沟进所以：1L=1--h+c1+imBmHH路基沟进=5.151.5642.15-638.46-0.3-1.89+0.21+0.031.5=7.4m2L=3.751.5642.15-638.46-0.3-1.89+0.21-0.031.5=6.5m所以涵洞全长：L=1L+2L=7.4+6.5=13.9m3.0进出水口八字翼墙尺寸计算3.1各断面高度计算：本设计基础埋深取120cm，基础厚度取60cm，本设计进出水口处八字翼墙基础埋深与涵身埋深h涵基取值相同，翼墙基础厚度h墙基=60cm。（1）进水口处翼墙根部断面高度：）（墙基基深板进净进根hhhhh-10-；160201012060230cm（）；翼墙端部断面高度：-20120602080hhhcm基深进端墙基；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：）（墙基基深板出净出根hhhhh-10-；160201012060230cm（）翼墙端部断面高度：-20120602080hhhcm基深出端墙基其中10cm为根部高度自安全带出檐降低10cm；120cm为冻深；60cm为基础厚度；20cm为翼墙端部露出地面的高度。3.2.净跨径根据流量计算结果选择，本设计采用跨径为1.6m石盖板在两边涵台上各搭接30cm。将此数据表于平面设计图纸相应位置。3.3.涵台半剖面和半平面图上的有关尺寸1．涵台地面的底宽根据《公路桥涵设计手册》推荐，本涵取50cm。2.基础襟边宽度取20cm将以上数据表于剖面和半剖面平面图的设计图纸上的相应位置。3.4.半洞身和洞口立面图上有关尺寸计算（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160cm，扣除两侧的预留缝隙各2cm，因此取156cm，标于相应草图的位置。（2）涵台中心高度前已算过为160cm。（3）台帽厚度前以取定为20cm。（4）设计板厚前以取定为20cm。（5）铺装共10cm，草筋泥防水层。涵台基础尺寸:cmbsB90502022台基将上述六项的尺寸标于洞身剖面图上。3.5．局部剖面图上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0相同，取300，故本设计进出水口八字墙左右对称。3.5.1．翼墙根部和断面背坡：根据公式:正翼墙）正反(75.330cos5.130sin4cossin0mnn式中：——八字墙张角，即0；——涵洞斜交角；0——水流扩散角；其余符号含义同前。3.5.2．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：正反反正00/1tanarctannm因为本涵为正交涵，水流扩散角皆为30，上下游四个八字墙左、右各堆成。因此有反正，即：47215.35.1130tantanart3.5.3．上下游洞口根部断面总高度上游洞口：234hcm进根下游洞口：230hcm出根3.5.4．翼墙墙身根部与端部断面墙顶，顺端墙方向的平面投影宽度：cmc4630cos40cos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1310462343.75109ddchncm进根出水口两个八字翼墙根部断面墙底顺端墙方向投影宽度''130462303.75108ddchncm出根进水口两个八字翼墙端部断面墙底顺端墙方向投影宽度24046803.7568ddchncm进端出水口两个八字翼墙端部断面墙底顺端墙方向投影宽度''24046803.7568ddchncm出端3.5.5．翼墙洞口正投影长度：(-1.58015237.7111.50.025mhhGcmmI进根进端进涵）（234）(-1.58015216.91-11.50.025mhhGcmmI出根出端出涵）（230）上式中预加的15cm为八字墙顶小平台的长度。3.5.6.翼墙基础襟边顺洞墙端部断面的平面投影长度翼墙基础垂直襟边宽度e取20cm,则：cmee2330cos20cos1cmee228.21cos20cos23.5.7．八字翼墙的总张口大小B0(tan)2100(237.7tan30)2375BLGcm进进0(tan)2100(216.9tan30)2351BLGcm出出3.5.8．翼墙基础平面尺寸计算进水口左翼墙基础根部宽度：11122310922154bedecm进水口左翼墙基础端部宽度：2122236822113bedecm进水口右翼墙基础根部宽度：31154bbcm进水口右翼墙基础端部宽度：42113bbcm出水口左翼墙基础根部宽度：''''33342310822153bedecm出水口左翼墙基础端部宽度：''''4344236822113bedecm出水口右翼墙基础根部宽度：''13153bbcm出水口右翼墙基础端部宽度：''24113bbcm4.0工程量计算表及计算说明书4.1．工程数量计算根据《公路小桥涵设计手册》的标准图，该涵洞需石盖板7块，计算出该涵洞的工程数量如下。4.1.1．盖板7块石盖板，每块2m，共14m。4.1.2．涵洞计算1）两个翼墙的体积m=0m正翼墙）正反(75.330cos5.130sin4cossin0mnncos40cos300.46mc求一个墙身的体积：2233000126mVcmHhHhn=22331.510.461.52.40.52.40.5263.75=2.81（3m）两个墙身的体积：2V=22.81=5.62（3m）2)两个翼墙基础体积：cmee2330cos20cos1cmee228.21cos20cos247215.35.1130tantanart31-sin0.2e=e==0.12(m)coscos21.47