河南理工大学小桥涵课程设计

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1.设计方案拟定

1.1设计基本资料

设计地区：河南信阳 道路等级：普通三级公路

设计洪水频率：根据道路等级确定为4% 设计任务：根据地形图选择合适的涵洞

1.2确定汇水区计算参数

图2-1 已知地形图汇水区资料（比例：1：2000）

1）汇水区面积A ：

本次设计采用的是1：2000的地形图，经cad 软件计算得汇水区面积为20.44A km =。 主河沟长度： 1.12L km = 2）主河沟平均纵坡：

它是表征河沟地形的主要指标，是确定地貌系数ϕ的依据之一，采用公式法计算

()()()()101

121223233434

2

2

()=9.5378+9.5+24.5303+24.5+49.5277+(49.5+64.5)162=4.2%

1120Z h l h h l h h l h h l I L ----++++++⨯⨯⨯⨯= 式中：12,,n h h h L ——主河沟与各等高线相交处的的高程与桥涵位处沟底高程之差（m ）； n n l l l ~12~11~0,,-Λ——沿主河沟量的各等高线之间水平距离（m); L——主河沟总长度（m ）

2

2.2选择涵洞类型

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，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。

2.3选择进水口形式

洞口类型有很多，平头式、领圈式等，各种洞口用在不同的位置，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。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，最为常见。结合洞口类型特点和计算资料，本次设计涵洞进出口形式选用八字式洞口。

2.桥涵水文、水力计算

2.1水文计算

桥涵水文计算的方法主要有暴雨推理法、径流形成法、直接类比法、形态调查法，由于本次设计是模拟题，故无法采用形态调查和直接类比法，故应选择暴雨推理法和径流形成法。

2.1.1暴雨推理法

查暴雨等值线图可得，p =90mm/h S 1）用推理公式计算:

根据暴雨递减指数n 值分区图，河南信阳地区属于Ⅲ类分区 汇流时间的计算：

查课本附表1-4得 30.63K =10.15α=

北方公式：

1

0.15

30.630.484K h ατ⎛⎫==⨯= 查课本附表1-1，当=τ0.484h ，应取n=0.50

损失参数计算:

查附表1-3 111.0;0.71;K β==

北方公式：11 1.0900.7163.9

p K S μβ==⨯⨯=

3

4%

4%0.278(

)p p n

S Q A μτ===⨯-以上数据代入流量计算公式：

3

4%0.5

90=0.27863.90.44=8.01mm /s 0.484p Q =⎛⎫⨯-⨯ ⎪⎝⎭

2）采用经验公式Ⅰ 计算：

有课本附表1-5得0.76ψ= 1.00m =20.67λ=

()()2

m

0.67

3

0.769063.90.4411.4/p P m

Q S A m s

λψμ=-==⨯-⨯=（舍去）

3）采用经验公式Ⅱ 计算：

由课本附表1-6得0.36c =， 1.07β=，30.67λ=

3

1.07

0.67

3

0.3690

0.44

25.6/p P Q cS A

m s

λβ==⨯⨯= （舍去）

2.1.2径流形成法

1）径流成因简化公式：

本涵洞处于山岭区且汇水面积小于0.5km 2,按简化公式计算，结果偏差较大。 故可由Q s =0.56ℎA 计算设计流量。

其中本涵洞地处第四区，土壤吸水类型为Ⅲ类，由汇水面积得知汇流时间为30min 。 式中：h 为径流厚度，可查课本附表1-12得知h=39mm Q s =0.56ℎA =0.56×39×0.44=9.61m 3/s 2）径流经验公式：

n

p Q KA K n =--式中：径流模量；地区指数

由于本地区处于华中位置，径流模量取19.6；当汇水面积小于1时，n 取值为1.0. 故1319.60.448.62m /p Q s =⨯=代入原式得

由上述流量取值可得：38.019.618.62

8.75/3

p Q m s ++=

=

2.2水力计算

假设涵洞净空高度 2.1d h m =，采用无压式涵洞计算孔径。 进水口和壅水降落细数87.0=β；

进口涵洞净空高度根据规范取值0.4m ∆=；

4

则涵前水深：

2.10.4 2.00.87

d h H m β-∆-===；

盖板涵的涵洞净宽：

8.75

2.01.5 1.51.575 1.5752.0Q s B m

H ===⨯

检验盖板涵的适用条件：

2.00.95 1.22.1

d

d B B h h ==≤且 故净跨径满足无压式涵洞计算条件，且跨径和台高满足经济比例关系1:1-1:1.5

最终确定涵洞有关数据：

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选定 跨径： 2.5m L =; 净跨径： 0 2.0L m =; 净高： 1 2.1;h m = 泄洪能力： 313.49/s Q m s =

3.涵洞长度计算

3.1拟定涵长计算尺寸

(1) 涵底纵坡：涵身与基础按同一坡度设计，坡度取为4.2%。 (2) 铺地厚度h 铺底：拟定为30cm 厚的浆砌片石。 (3) 涵底高程H ：按涵底中心地面高程下挖30cm 推算。 (4) 涵洞埋深：要大于当地冻深1.0m,故取1.1m 埋深 (5)本涵桥面板厚20cm ，铺装层厚10cm ，台帽不做取值