最新小桥涵课程设计计算书

小桥涵课程设计计算
书
目录
1.设计任务书 ............................................................................................................................ - 1 -
1.1.设计时间及地点 (1)
1.2.设计时间及地点 (1)
1.3.设计资料 (1)
1.4.设计任务 (2)
.. (2)
1.5.设计纪律要求 (2)
1.6.设计日期 (2)
2.设计方案的拟定 .................................................................................................................... - 3 -
2.1.选择涵洞类型 (3)
2.2.进出水口形式 (3)
3.涵洞水文、水力计算 ............................................................................................................ - 4 -
3.1.涵洞水文计算 (4)
3.2.涵洞水力计算 (5)
4.几何设计 ................................................................................................................................ - 6 -
4.1.尺寸拟定 (6)
4.2.涵洞纵断面上有关尺寸和高程的计算 (6)
4.3.涵洞平面图上有关几何尺寸计算 (8)
4.4.半洞身和洞口立面图上有关尺寸计算 (9)
4.5.局部剖面图的尺寸 (9)
5.工程数量计算 ...................................................................................................................... - 12 -
5.1.盖板 (12)
5.2.涵洞计算 (12)
5.3.八字墙计算 (12)
5.4.截水墙 (13)
5.5.洞口铺砌 (14)
5.6.铺底 (14)
5.7.铺底层 (14)
参考文献........................................................................................................................................... - 15 -
河南理工
《公路小桥涵勘测设计》
课程设计说明书
课程名称: 《公路小桥涵勘测设计》
题目: 钢筋混凝土盖板涵设计
专业: 道路桥梁与渡河工程
学生姓名: 那一瞬间
学号: .
指导教师: .
设计教室: 10#B603 .
课程设计成绩：
指导教师签名：年月
1. 设计任务书
1.1. 设计时间及地点
1、设计时间
2012-2013学年第二学期第14周（6月3日~6月7日） 2、设计地点
十号教学楼B601、B602、B603 1.2. 设计时间及地点
1、设计目的
本课程设计通过一个常用、典型的涵洞的设计（包括水文计算、水力计算、涵洞几何设计和结构计算等），让学生将所学到的理论知识与设计方法运用于具体的设计实践中，提高专业设计能力及创造性思维能力，使所学知识能够融会贯通。

2、设计要求
（1）学生需认真阅读课程设计任务书，熟悉有关设计资料及参考资料，熟悉各种设计规范的有关内容，认真完成任务书规定的设计内容。

（2）学生均应在教师指导下，在规定的时间内独立完成规定的内容和工作量。

（3）课程设计的成果为计算书1份和手工A3图2张以上。

要求计算书内容计算准确、文字通顺、书写工整。

要求图纸、图面布置合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定，用工程字注文。

1.3. 设计资料 1、工程概况
某山岭重丘区三级公路上K13+975.21处，拟建一道涵洞，测得断面资料如下：
m
5.4m
0.1，m 0.5m 0.3，m 0.30.2m ，（地面高）638.46m )桩号(21.97513，m 0.1m 4.0，m 0.1m 0.1，0.100++++--K m 沟心处地面高638.46米，沟床为密实的砾石土，在其上游1.2km 处设一形态断面，实测得河沟形态断面如图1所示。

主河沟平均纵坡I=10‰，河床为严重堵塞和弯曲的周期性流水，汇水区为Ⅲ类土，经调查10年一遇的洪水位为179.30米，形态断面和桥址处汇水面积为A 1=5.02km ，A 2=62km 。

路线设计资料为：纵坡i=+2%，路基宽度为8米，路面宽度7米，路拱横坡2%，路肩横坡3%，挖方边坡1：0.75，填方边坡1：1.5。

2、设计荷载 公路—Ⅱ级
3、设计洪水频率及最大冰冻深度 设计洪水频率：1/25 最大冰冻深度：1.0 米 3、地震烈度 8度
图1 河沟形态断面图
1.4. 设计任务
进行水文计算确定设计流量，完成一道石台钢筋混凝土盖板涵设计（也可选择采用钢筋混凝土圆管涵、石拱涵或箱涵，应进行结构分析和方案比选，选择最佳方案进行设计。

）
本课程设计要求每位学生根据所给定的设计资料，独立完成一道盖板涵或
拱涵，进出口形式（八字墙、锥坡）自定，图幅采用三号图，长度不足可按
8
1
倍数加长，全套设计图主要内容有：①涵洞布置图（三视图）；②结构配筋图及细部构造图；③进出口结构尺寸及计算书；④工程数量表及计算说明书；⑤设计总说明。

..
.
.
1.5. 设计纪律要求
1、设计中要自主完成，杜绝抄袭现象，发现类同者，设计成绩按零分计。

2、正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午8：00 ~12：00，下午14：00 ~ 16：00，不得迟到和早退。

3、设计期间指导教师实行不定期点名制度，两次无故不到者设计成绩降级。

四次无故不到者设计成绩为不及格。

4、由于设计时间较紧，希望同学们克服困难，按时、认真完成本次设计任务。

1.6. 设计日期
2013年6月3日~6月7日
.
.
.
2013年5月21日2.设计方案的拟定
2.1.选择涵洞类型
由设计任务书可知需要在某三级公路上拟建一道交通涵洞，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10m3/s以下的河流，由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。

2.2.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。

3.涵洞水文、水力计算
3.1.涵洞水文计算
本设计采用形态调查法计算涵洞的设计流量。

形态调查法是用调查河槽形态与历史洪水位的手段，取得河槽某一过水断面在该洪水位的过水断面、平均流速及洪水频率资料，据以推算桥涵处设计流量的方法。

3.1.1.形态断面处的洪峰流量
Q
x
据实测河沟断面计算见表3-1
3-1 复式断面水力计算公式
水力半径即平均水深：
m A
R 44.151
.1205
.18==
=
χ
形态断面处流速的确定用谢才—满宁公式计算。

当主河沟平均纵坡I=10‰，河床为严重堵塞和弯曲的周期性流水。

查表得粗糙系数m=15。

全断面平均流速：
s m i mR v 91.101.044.1151322132=⨯⨯==
历史洪峰流量：
m vA Q x 348.3405.1891.1=⨯==
3.1.2.
频率周期换算
按流量模比系数换算，由Ⅲ类土查表得63.0=v C 。

由101=P 和251
=P ,查表得35.2,83.1==p n K K 。

则： s m Q K K Q x n
p xs 328.4448.3483
.135
.2=⨯=
= 3.1.3.
桥址换算
则： s m Q A
A Q XS 38
.08
.01
2
s 23.5128.4456=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛= 3.2. 涵洞水力计算
假设涵洞净空高度m h d 00.5=； 进水口和壅水降落细数87.0=β； 进口涵洞净空高度m 5.0=∆； 则涵前水深：
m h H d 17.587
.05
.000.5=-=
∆
-=
β
；
盖板涵的涵洞净宽：
m H Q B s 8.217
.5575.123
.51575.15
.123=⨯==
； 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： m L 00.4=; 净跨径： m L 40.30=; 净高： m h 00.51=; 临界水深： m h k 79.3=; 临界流速： s m v 93.4=; 泄洪能力： s m Q 352.63=
4. 几何设计
4.1. 尺寸拟定 4.1.1.
拟定常规尺寸
（1）涵底纵坡涵I 根据河沟纵断面地面线的天然纵坡拟定为1% （2）铺地厚度铺底h ：拟定为30cm 厚的浆砌片石。

（3）涵底高程涵H ：按涵底中心地面高程下挖（清底）cm 30~20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端h ：以端部露出底面高cm 40~20推算； ⑤墙身根部断面高度根h ：按帽石底面算起至基础之高差； ⑥本涵桥面板厚30cm ，铺装层厚9cm ，台帽厚取20cm 。

4.1.2.
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50cm ，并与涵身做成同一坡度，即1%，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70cm 。

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1%，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。

7. 涵洞缘石高取30cm ，宽取30cm 。

4.2. 涵洞纵断面上有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
根据路基设计表结合小桥涵野外调查设计卡，查算出涵位中心桩号处的路基设计高程分别为：
m H 07.645=设
m H H 99.644%30.25%275.307.645=⨯-⨯-==上设下设
再设计草图上用高程引出线将以上数据标于设计草图相应位置处。

(2) 涵底高程计算
根据涵位中心桩号处原地面高程（在此以沟H 表示）减去30cm 清底厚度（即清h ）得出，
即 m h H H 16.6383.046.638-=-==清沟涵
将此高程值标于设计草图相应中心桩号铺底顶面处。

(3) 确定进出口处的建筑高度及涵洞中心涵台高度 ①进水洞口高度
2
----B I H h h h H h ⨯
-=涵涵板铺装填上设进净 m 00.501.000.416.63809.030.04.199.644=⨯-----=
②出水洞口净高
2
----B I H h h h H h ⨯
+=涵涵板铺装填下设出净 m 08.501.000.416.63809.030.040.199.644=⨯+----=
③涵洞中心净高
)---铺板中涵填中设中净（h h H h H h +=
m 12.5)09.030.0(16.63840.107.645=+---=
将以上计算结果标于设计草图相应位置。

④进出水口建筑高度
m h h h h 50.520.030.000.5=++=++=铺板进净进 m h h h h 58.520.030.008.5=++=++=铺板出净出
⑤涵洞中心涵台高度
m h h H 62.550.012.50=+=+=中台
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70cm ，故设计取cm h 500=。

4.2.2.
涵长计算
m H H H 83.616.638-99.644-===涵上设
im
c
h H m B L ++-+=
1)(211进
m 36.65
.101.014
.0)50.583.6(5.100.4=⨯++-⨯+=
im
c
h H m B L -+-+=
1)(222出
m 44.65
.101.014
.0)58.583.6(5.100.4=⨯-+-⨯+=
涵洞全长：
m L L L 80.1244.636.621=+=+=
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基深h 取值相同，翼墙基础厚度cm h 70=墙基。

（1） 进水口处
翼墙根部断面高度：
）（墙基基深板进净进根h h h h h -.100-++=；
m 70.570.020.110.030.000.5=-+-+=）（；
翼墙端部断面高度：
m h h h 70.020.070.020.120.0-=+-=+=墙基基深进端； 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h h h h h -.100-++=；
m 78.570.020.110.030.008.5=-+-+=）（
翼墙端部断面高度：
m h h h 70.020.070.020.120.0-=+-=+=墙基基深出端
其中10cm 为根部高度自安全带出檐降低10cm ；120cm 为基础埋深；70cm 为基础厚度；20cm 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0L
根据流量计算结果选择，本设计依据标准图，采用标准跨径m L k 00.4=，钢筋混凝土板在两边涵台上各搭接30cm ，故取m L 40.30=，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 (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400cm ，扣除两侧的预留缝隙各2cm ，因此取396cm ，标于相应草图的位置。

(2) 涵台高度
前已算过为512cm 。

(3) 台帽厚度
前以取定为20cm 。

(4) 设计板厚
前以取定为30cm 。

(5) 桥面铺装
前以取定为6cm 防水混凝土加3cm 沥青混凝土铺装，共9cm 。

(6) 涵台基础尺寸
cm b s B 90502022=+⨯=+=台基
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
0β相同，取 300=β，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0n
根据公式
正翼墙）反
正(75.330cos 5.130sin 4cos sin /0=⨯⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛±=⎪⎭⎫ ⎝⎛±=o
o ββm n n 式中：β——八字墙张角，即αββ+=0； α——涵洞斜交角； 0β——水流扩散角；
其余符号含义同前。

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δ
由公式得：
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡±
=正反反正00/1tan arctan n m βδ
因为本涵为正交涵，水流扩散角皆为o 30，上下游四个八字墙左、右各堆成。

因此有反正δδ=，即：
'
=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⨯±
=47215.35.1130tan tan art δ 4.5.3.
上下游洞口根部断面总高度
上游洞口：
cm h 570=进根
下游洞口：
cm h 578=出根
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
cm c 4630cos 40cos 1=÷=÷= βα
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
cm n h c d d 19875.3570460131=÷+=÷+==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
cm n h c d d 20075.35784601'
3'1=÷+=÷+==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
cm n h c d d 6575.370460142=÷+=÷+==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
cm n h c d d 6575.3704601'4'2=÷+=÷+==出端
4.5.5. 翼墙洞口正投影长度
涵
端根进、出I m h h m G ⋅±⋅=
1)
-(
cm I m h h m G 7541501.05.11705705.11-(=+⨯+-⨯=⋅+=
）
（）涵进端进根进
cm I m h h m G 7891501
.05.11705785.1-1-(=+⨯--⨯=⋅=
）
（）涵出端出根出
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1e 和2e
翼墙基础垂直襟边宽度e 取20cm,则：
cm e e 2330cos 20cos 1=÷=÷= β cm e e 228.21cos 20cos 2=÷=÷= δ
4.5.7. 八字翼墙的总张口大小B
cm G L B 12112)30tan 754(3402)tan (0=⨯⨯+=⨯⨯+=o β进进 cm G L B 12522)30tan 789(3402)tan (0=⨯⨯+=⨯⨯+=o β出出
4.5.8. 翼墙基础平面尺寸计算
进水口左翼墙基础根部宽度：
cm e d e b 24322198232111=++=++=
进水口左翼墙基础端部宽度：
cm e d e b 1102265232212=++=++=
进水口右翼墙基础根部宽度： cm b b 24313==
进水口右翼墙基础端部宽度： cm b b 11024==
出水口左翼墙基础根部宽度：
cm e d e b 2452220023'
2
'1'1'1=++=++= 出水口左翼墙基础端部宽度：
cm e d e b 110226523'
2'2'1'2
=++=++= 出水口右翼墙基础根部宽度：
cm b b 245'
3'1==
出水口右翼墙基础端部宽度：
cm b b 110'
4'2
==
工程量
5. 工程数量计算
根据《公路小桥涵设计手册》的标准图，该涵洞共需0.99m 宽中板11块，0.89m 边块2块，计算出该涵洞的工程数量如下。

5.1. 盖板 (1) 主筋（
22）：
kg
3.14872
834.498.211934.498.2=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯
(2) 架立钢筋（Φ12）：
kg
0.3022
636.4888.011636.4888.0=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯
(3) 箍筋（Φ8）：
kg 2.39521.27110.31=⨯+⨯
(4) 预制板混凝土（C30）：
305.1530.096.3289.01199.0m =⨯⨯⨯+⨯）（
5.2. 涵洞计算 (1) 台帽：
混凝土（C20）：
378.5280.12)3.03.05.06.0(m =⨯⨯⨯-⨯
(2) 台墙：
台身采用M10砂浆30号片石，其工程量为：
356.66280.125.02.5m =⨯⨯⨯
(3) 基础：
基础采用M7.5砂浆砌30号片石，其工程量为：
313.16280.127.09.0m =⨯⨯⨯
5.3. 八字墙计算 5.3.1.
八字墙身
八字墙身采用M7.5砂浆砌30号片石。

(1) 进洞口翼墙墙身工程数量：
2
)70570(646)70-570(212
-(6-(21330223
3022⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-+⨯=⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+=n m m h h n m c h h m V ））进端进端进端进根身进
373.46m = (2) 出洞口翼墙墙身工程数量：
2-(6-(213
3022⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+=））出端出根出端出根身出h h n m c h h m V
341.48m =
故八字墙身的总体积为：
314.95m V V V =+=身出身进墙身
5.3.2.
八字墙基
八字墙基采用M7.5砂浆砌30号片石。

进口单个翼墙基础：
d h h n m d h h
e e c m V ））进端进根进端进根基进2
20
21-(2-)((+
++= ed n h c e e e ⎥⎦⎤⎢⎣
⎡+++++031221
)(进端
340.9m =
d h h n m d h h
e e c m V ））出端出根出端出根基出2
20
21-(2-)((+
++=
ed n h c e e e ⎥⎦⎤⎢⎣
⎡+++++031221
)(出端
361.9m =
其中：
m e e 1155.0cos )30sin 1(3=-=
β
故八字墙基础的总体积为：
302.38)(2m V V V =+=基出基进基
5.4. 截水墙
截水墙采用M7.5砂浆砌30号片石。

其工程数量为：
7.04.02)30tan 4.0252.12(52.122)30tan 4.0211.1211.12⨯⨯⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯-++⨯⨯-+ （
370.8m =
5.5. 洞口铺砌
洞口铺砌采用M7.5砂浆30号片石。

其工程数量为：
338.363.089.72
4
.352.123.054.724.31112m =⨯⨯++⨯⨯+⋅ 5.6. 铺底
洞口铺砌采用M7.5砂浆砌30号片石。

其工程数量为：
306.1380.123.04.3m =⨯⨯
5.7. 铺底层
铺装层采用C30混凝土。

其工程数量为：
390.206.023.080.1296.3m =⨯⨯-⨯）（
工程数量表
钢筋 混凝土 M10砂浆砌30号块
石
M7.5砂浆砌30号块
石
20
Φ12
Φ8
C30
C20
单 位 kg kg kg
3m 3m 3m 3m 盖板及帽
石 1487.3 302.0 395.2
15.05
材 料
项
目
参考文献
[1] JTG/T D65-04—2007，公路涵洞设计细则[S]．北京：人民交通出版社，2007．
[2] JT/GBQ 003-2003．公路桥涵标准图—钢筋混凝土盖板涵[S]．北京：人民交通出版社，2003.
[3] 刘培文，等．公路小桥涵设计示例[M]．北京：人民交通出版社，2005.
[4] 孙家驷．公路小桥涵勘测设计[M]．北京：人民交通出版社，2009．。