小桥涵课程设计

一设计任务书

1.1设计目的和要求

1.1.1 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。

1.1.2 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。

1.2设计资料

（1）地形资料见图1，自选一个汇水区域，自拟一个地理区域及地质条件。

图1 选定汇水区地形图

（2）设计荷载：根据道路等级选用。

按《公路桥涵设计通用规范》（JTG-2004）4..3.1条和4.3.2条规定，本题计算采用车辆荷载，公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级采用相同的车辆荷载标准，填料厚度大于或等于0.5m的涵洞不计冲击力。

按《公路桥涵设计通用规范》（JTG-2004）4..3.5条规定计算荷载分布宽度。（3）设计洪水频率及最大冰冻深度：设计洪水频率根据等级选用，最大冰冻深度：1.0 米。

（4）地震烈度8度。

1.3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桥（涵）设计、钢筋混凝土圆管涵、金属波纹管管涵、石拱（桥）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，独立完成一道涵洞，进出口形式（八字墙、锥坡）自定，图幅采用三号图，全套设计成果主要内容有：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；④工程数量表；⑤设计计算说明书。

二设计方案拟定

2.1选择涵洞类型

有设计任务书可拟定某等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，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。对于走廊式洞口由于施工较复杂，现在已很少采用；而流线型洞口适用于大量预制及装配式圆管涵；平头式洞口常用于钢筋混凝土管涵，因需制作特殊的洞口管节模板，费用较高仅适用于大批预制；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。

2.3设计方案说明

本涵是位于平原微丘区三级公路上，路基宽度为7.5米，边坡为1:1.5，本涵采用是盖板涵，涵底铺砌采用片石，铺砌厚度是40cm，基础采用分离式

基础，基础厚60cm ，填土厚度1.80m,所以本涵为暗涵，设计底部纵坡1.8%。进口样式采用八字墙，出口样式采用八字墙。当地最大冰冻深度为 1.0m,所以基础埋深1.30m ，铺砌采用浆砌片石，采用30#片石，砂浆用M5砂浆，盖板采用C30混凝土，盖板配钢筋，为Ⅰ级钢筋，台帽用30#粗石料，砂浆用M7.5砂浆，基础采用30#片石，M7.5砂浆，台身采用30#片石，M7.5砂浆，涵台基础采用30#片石，M7.5的砂浆，八字墙墙身采用30#片石和M5砂浆砌筑。沉降缝贯通整个涵台断面（包括基础），缝宽2cm,沉降缝的设置与行车方向平行。洞身铺砌与洞口铺砌均采用两层铺砌，上层采用浆砌片石，下层采用沙粒垫层铺砌。

由地形图资料以及拟定方案设计，得出以下设计数据：

汇水区的面积：25.0km A =

主河沟长度：km L 0.979=

河沟平均纵坡：18=Z I ‰

三 桥涵水文、水力计算

3.1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。

暴雨推理法：采用经验公式Ⅱ：3

λβA cS Q p p = 查表得：五十年一遇，河南省第二分区频率为%2的雨力为h mm S p /90=，016.0=c ，4.1=β，95.03=λ，代入得：)/(7.385.09045.0365.009.1s m Q p =⨯⨯=

3.2水力计算

假设涵洞净空高度m h d 00.4=；

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 02.487

.05.000.4=-=∆

-=β； 盖板涵的涵洞净宽：

m H Q B s 9.202

.4575.104.37575.15.123=⨯==； 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 00.41=;

临界水深： m h k 59.2=;

临界流速： s m v 93.4=;

泄洪能力： s m Q 337.43=

四 几何设计

4.1尺寸拟定

4.1.1尺寸拟定

拟定常规尺寸

涵底纵坡涵I ：根据河沟纵断面地面线的天然纵坡拟定为18‰。

铺地厚度铺底h ：拟定为30cm 厚的浆砌片石。

涵底高程涵H ：按涵底中心地面高程下挖（清底）cm 30~20推算。

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 。