河南理工大学《公路小桥涵勘测设计》

河南理工大学

《公路小桥涵勘测设计》

课

程

设

计

计

算

书

公路小桥涵课程设计

1. 设计方案的拟定

1.1. 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，该地区为第12暴雨分区，由地形图可确定汇水面积为285.0km A =,汇水区表土为黏土，主河沟平均纵坡%0.2=z I ，汇水区内主要为山区水稻田，汇水面积重心与桥涵位置距离为km 56.0。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10m 3/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251

=P ；依据285.0km A =，%0.2=z I ，查

附表求得地貌系数09.0=ψ；根据汇水面积285.0km A =，查表得汇流时间

min 30=τ；根据土壤黏土，确定吸水类属为Ⅱ类；由设计洪水频率25

1=P 、min 30=τ、Ⅱ类土、暴雨分区为12，查表得径流厚度mm h 41=。 2.1.2. 设计洪水量计算

γβψ⋅⋅⋅-=5

423)(A z h Q s

1185.0)1041(09.05

42

3⨯⨯⨯-⨯=

)/(64.133s m =

由于汇水面积较小，按简化公式计算时偏差较大，用公式)/(56.03s m hA Q s =计算比较，取其中较小者。

85.04156.0⨯⨯=s Q )/(52.193s m =

故取 )/(64.133s m Q s = 2.2. 涵洞水力计算Q

假设涵洞净空高度： m h d 5.2=； 进水口和壅水降落系数： 87.0=β； 进口涵洞净空高度： m 5.0=∆； 则涵前水深： m h H d 3.287

.05

.05.2=-=

∆

-=

β

； 盖板涵的涵洞净宽：m H

Q B s

48.23.2575.164

.13575.15

.12

3=⨯=

=；

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 00.3=;

净跨径： m L 40.20=; 净高： m h d 5.2=; 临界水深： m h lj 82.1=; 临界流速： s m v 22.4=; 泄洪能力： m Q 343.18=

3. 几何设计

3.1. 尺寸拟定

3.1.1. 拟定常规尺寸

(1) 涵底纵坡涵I ：根据河沟纵断面地面线的天然纵坡拟定为2%。 (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24cm ，铺装层厚9cm ，台帽厚（帽石顶面宽度）取40cm 。 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150cm ，标于出口端部相应位置处。

3. 基础厚度拟定为60cm ，填土高度150cm 。

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：

m H 5.105=设

m H H 425.105%275.35.105=⨯-==上设下设

(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 32.993.05.99-=-==清沟涵 (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 cm 43202.075.32.9909.024.05.1425.105=⨯-----= 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

cm 44702.075.32.9909.024.05.1425.105=⨯+----= ③涵洞中心净高

)---铺板中涵填中设中净（h h H h H h +=

cm 447)09.024.0(2.995.15.105=+---=

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

cm h h h h 465924432=++=++=铺板进净进