《公路小桥涵勘测设计课程设计说明书》.doc

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1、 公路小桥涵勘测设计课程设计说明书目录1.设计任务书- 1 -1.1.设计时间及地点- 1 -1.2.设计目的和要求- 1 -1.2.1.设计目的- 1 -1.2.2.设计要求- 1 -1.3.设计资料- 1 -1.4设计任务 .-2-1.5评分标准及成绩评定.-.2- 1.7.设计纪律要求- 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- 3 -3.1.涵洞水文计算- 3 -3.1.1.洪峰流量计算-3- 3.1.2.汇流时间计算 .-3 - 3.1.3.暴雨递减指数确定.-3 - 3.1.4损失参数计算.-.3- 3.

2、2.涵洞水力计算- 4 -4.几何设计- 4 -4.1.尺寸拟定- 4 -4.1.1.拟定常规尺寸- 4 -4.1.2.本涵洞经拟定的尺寸- 5 -4.2.涵洞纵断面上有关尺寸和高程的计算- 5 -4.2.1.洞身部分的高程和尺寸- 5 -4.2.2.涵长计算- 6 -4.2.3.进出水口八字翼墙计算尺寸- 6 -4.3.涵洞平面图上有关几何尺寸计算- 7 -4.3.1.净跨径- 7 -4.3.2.涵台半剖面和平面图上的有关尺寸- 7 -4.4.半洞身和洞口立面图上有关尺寸计算- 7 -4.5.局部剖面图的尺寸- 8 -4.5.1.翼墙根部和端部断面背坡- 8 -4.5.2.翼墙墙身根部断面与

3、基础顶面的交线的垂线间夹角- 8 -4.5.3.上下游洞口根部断面总高度- 8 -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- 9 -4.5.5.翼墙洞口正投影长度- 9 -4.5.6.翼墙基础襟边顺洞墙端部断面的平面投影长度和- 9 -4.5.7.八字翼墙的总张口大小- 9 -4.5.8.翼墙基础平面尺寸计算- 9 -5.工程数量计算.- 10 -5.1涵洞计算- 10 -5.2八字墙计算- 11 -5.2.1.八字墙身- 11 -5.2.1八字墙基- 11 -5.3洞口铺砌- 12 -5.4铺底- 12 - 5.5 工程量表 .-12- 参考文献. -12 -1. 设计

4、任务书1.1. 设计时间及地点1、设计时间2013-2014学年第一学期（6月23日6月30日）2、设计地点松七3141.2. 设计目的和要求1.2.1. 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。1.2.2. 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

5、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四级公路上JD-30处，弯道QZ处需设一道涵洞，测得断面资料如下：沟心处地面高638.46米，沟床为密实的砾石土，路线设计资料为：平曲线半径R=40m,纵坡i=+3%，路基宽度为7.5米，路面宽度6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1.4. 设计任

6、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，长度不足可按倍数加长，全套设计图主要内容有：涵洞布置图（三视图）；结构配筋图及细部构造图；进出口结构尺寸及计算书；工程数量表及计算说明书；设计总说明。1.5. 评分标准及成绩评定学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计计算说明书、出勤等情况综合评定。成绩分：优、良、中、及格、不及格五个等级。其中，设计图

7、纸占35%，设计说明书占45%，出勤占20%。成绩评定标准如下：优：能认真完成设计指导书中的要求，设计过程中，严格要求自己，独立完成设计任务，图纸整洁、绘制标注规范，设计方案合理，思路清晰，设计说明书内容充实工整，应用理论正确，有创新性，设计期间出满勤。良：能较好的完成设计指导书中的要求，能独立完成设计任务，设计思路较清晰，平面布置合理、图纸绘制标注规范、整洁，设计认真，应用理论正确，设计期间出满勤。中：能完成设计指导书中的要求，平面布置基本合理、图纸绘制规范、字体和数字及标注较为符合要求，设计较认真，应用理论基本正确。设计期间出满勤，设计方案基本合理。及格：能基本完成设计指导书中的要求，设计

8、思路欠佳，平面布置欠合理、图纸绘制规范、字体和数字标注欠整洁，应用理论无原则错误，设计期间有缺勤现象。设计图纸一般。不及格：凡有下列情况之一者以不及格论：1）未达到设计指导书的基本要求。2）设计出现原则性的错误，图纸绘制有明显错误、字体和数字标注不整洁，应用理论有原则错误。3）设计缺勤累计达三分之一以上者。1.6. 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、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。3、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 2. 设计方案的拟定2.1. 选择涵洞

9、类型有设计任务书可知需要在某四级公路上拟建一道交通盖板涵，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，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。2.2. 进出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，

10、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暴雨推理法计算涵洞的设计流量。河南省某公路桥，汇水面积A=1.6Km，主河沟长L=2.5Km，主河沟平均坡度Iz=16%o;河床为砂砾夹卵石，两岸为粉质粘土，地表为黄土层，划为类区。3.1.1. 计算洪峰流量P=2%查图，得Sp=80mm/h3.1.2汇流时间的计算北方公式：查表得北山区K3=0.65,a1=0.38,所以=0.54 (h)3.1.3确定暴雨递减指数n值查图所在为类分区，n

11、=1.19,取n2,查表得n=0.623.1.4损失参数值计算北方公式：查表得K1=1.0，1=0.71.=22.45 (mm/h)故Qp=42.15/s3.2. 涵洞水力计算 假设涵洞净空高度；进水口和壅水降落细数；进口涵洞净空高度；则涵前水深：4.8m符合无压力式；盖板涵的涵洞净宽：； 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： ;净跨径： ;净高： 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：根据河沟纵断面地面线的天然纵坡拟定为4%。(2) 铺地厚度：拟定为30cm厚的浆砌片石。(3) 涵底高程：按涵底中心地面高

12、程下挖（清底）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1.34m。(5) 进、出水洞口形式采用八字墙，洞口尺寸：八字墙垂直顶宽a=40cm；墙身与其基础垂直襟边e取20cm；墙身背面垂直背坡取4:1；墙身端部断面的高度：以端部露出底面高推算；墙身根部断面高度：按帽石底面算起至基础之高差；本涵桥面板厚25cm，防水层厚9cm，台帽厚取40cm。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60cm，并与涵身做成同一

13、坡度，即4%，标于进出水口的端部。2. 基础埋深根据当地冻深确定为100cm，标于出口端部相应位置处。3. 基础厚度拟定为60cm。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4%，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) 路基设计高程横向力系数=45.6250/(R)2-1.2625/R+0.04139=0.0384 超高值Ih=(V)2/127R-=2.5%加宽值e=1.4m,加宽后的路基宽度B+e=8.9m根据路基设

14、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：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（在此以表示）减去30cm清底厚度（即）得出，即 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进水洞口高度 出水洞口净高 涵洞中心净高 将以上计算结果标于设计草图相应位置。进出水口建筑高度涵洞中心涵台高度其中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100cm，基础厚度取60cm，故设计取。4.2.2. 涵长计算 涵洞全长：4.2.3.

15、 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取值相同，翼墙基础厚度。（1） 进水口处翼墙根部断面高度： ；翼墙端部断面高度：；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：；翼墙端部断面高度：其中10cm为根部高度自安全带出檐降低10cm；100cm为冻深；60cm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. 净跨径根据流量计算结果选择，本设计依据标准图，采用标准跨径，钢筋混凝土板在两边韩台上各搭接30cm，故取，将此数据标于平面设计草图

16、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640cm。(3) 台帽厚度前以取定为40cm。(4) 设计板厚前以取定为25cm。(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。(

17、6) 涵台基础尺寸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相同，取，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根据公式式中：八字墙张角，即； 涵洞斜交角； 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由公式得：因为本涵为正交涵，水流扩散角皆为，上下游四个八字墙左、右各堆成。因此有，即：4.5.3. 上下游洞口根部断面总高度上游洞口：下游洞口：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考虑八字墙根部小平台的影响，经计算进水

18、口两个八字墙根部断面墙底顺墙方向投影宽度出水口两个八字翼墙根部断面墙底顺端墙方向投影宽度进水口两个八字翼墙端部断面墙底顺端墙方向投影宽度出水口两个八字翼墙端部断面墙底顺端墙方向投影宽度4.5.5. 翼墙洞口正投影长度上式中预加的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和翼墙基础垂直襟边宽度取20cm,则：4.5.7. 八字翼墙的总张口大小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： 进水口左翼墙基础端部宽度： 进水口右翼墙基础根部宽度： 进水口右翼墙基础端部宽度： 出水口左翼墙基础根部宽度： 出水口左翼墙基础端部宽度： 出水口右翼墙

19、基础根部宽度： 出水口右翼墙基础端部宽度： 5. 工程数量计算5.1. 涵洞计算(1) 台帽：混凝土（C20）：(2) 台墙：台身采用M10砂浆30号片石，其工程量为：(3) 基础：基础采用M7.5砂浆砌30号片石，其工程量为：5.2. 八字墙计算5.2.1. 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) 出洞口翼墙墙身工程数量：故八字墙身的总体积为：5.2.2. 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：其中：故八字墙基础的总体积为：5.3. 洞口铺砌洞口铺砌采用M7.5砂浆30号片石。其工程数量为：5.4. 铺底洞口铺砌采用M7

20、.5砂浆砌30号片石。其工程数量为：5.5. 防水层混泥土（C30） (1.58.9-0.32)=1.155.6. 工程量表工程量表工程项目材料体积（）涵洞台帽混凝土（C20）18.67台墙M10砂浆30号片石109.38基础M7.5砂浆砌30号片石31.49八字墙身进洞口翼墙M7.5砂浆砌30号片石22.29出洞口翼墙M7.5砂浆砌30号片石30.21八字墙基进口单个翼墙M7.5砂浆砌30号片石3.16出口单个翼墙M7.5砂浆砌30号片石6.47防水层混泥土（C30）1.15洞口铺砌M7.5砂浆砌30号片石24.37铺底M7.5砂浆砌30号片石9.09参考文献1 JTG/T D65-042007，公路涵洞设计细则S北京：人民交通出版社，20072 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