公路小桥涵勘测设计课程设计计算书

1.设计方案的拟定 ....................................................... - 1 -

1.1.选择涵洞类型.......................................................................... - 1 -

1.2.进出水口形式.......................................................................... - 1 -

2.涵洞水文、水力计算................................................. - 1 -

2.1.涵洞水文计算.......................................................................... - 1 -

2.1.1.确定计算参数 .................................................................. - 1 -

2.1.2.设计洪水量计算............................................................... - 1 -

2.2.涵洞水力计算Q...................................................................... - 1 -

3.几何设计.................................................................. - 2 -

3.1.尺寸拟定................................................................................. - 2 -

3.1.1.拟定常规尺寸 .................................................................. - 2 -

3.1.2.本涵洞经拟定的尺寸 ........................................................ - 3 -

4.2.涵洞纵断面上有关尺寸和高程的计算 ....................................... - 3 -

4.2.1.洞身部分的高程和尺寸..................................................... - 3 -

4.2.2.涵长计算 ......................................................................... - 4 -

4.2.3.进出水口八字翼墙计算尺寸.............................................. - 4 -

4.3.涵洞平面图上有关几何尺寸计算 .............................................. - 5 -

L......................................................................... - 5 -

4.3.1.净跨径

4.3.2.涵台半剖面和平面图上的有关尺寸 ................................... - 5 -

4.4.半洞身和洞口立面图上有关尺寸计算 ....................................... - 5 -

4.4.1安全带尺寸 ........................................................................... - 5 -

4.4.3台帽厚度.............................................................................. - 5 -

4.4.4设计板厚.............................................................................. - 5 -

4.4.5桥面铺装 .............................................................................. - 5 -

4.4.6涵台基础尺寸 ....................................................................... - 5 -

4.5. 局部剖面图的尺寸 ................................................................... - 5 -

4.5.1. 翼墙根部和端部断面背坡0n ............................................. - 6 -

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 ........ - 6 -

4.5.3. 上下游洞口根部断面总高度 .............................................. - 6 -

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 . - 6 -

4.5.5. 翼墙洞口正投影长度 ........................................................ - 7 -

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 ........ - 7 -

4.5.7. 八字翼墙的总口大小B ..................................................... - 7 -

4.5.8.

翼墙基础平面尺寸计算..................................................... - 7 - 参考文献 ............................................................................ - 9 -

1. 设计方案的拟定

1.1. 选择涵洞类型

由地形图可知需要在某三级公路上拟建一道交通涵洞，假设地区为第3暴雨分区，由地形图可确定汇水面积为A=0.13km 2，汇水区表土为黏土，主河沟平均纵坡I z =1.5%，汇水区主要为山区水稻田。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25

1 P ；依据A=0.13km 2，I z =1.5%，查附表（1-8）求得地貌系数ψ=0.05；根据汇水面积A=0.13km 2，查表（1-11）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3，查表得径流厚度h=43mm 。 2.1.2. 设计洪水量计算

435

243523()..0.13110.05189.570.2

1.85/s Q h z A m s

=ψ-β.γ

=0.05?(43-10)???=??=

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。

30.56430.13 3.13/s Q m s =??= 故取31.85/s Q m 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：3

3

221.850.341.575 1.575 2.3s

Q B m H

===? 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： s 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1.5%。

(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20cm ，铺装层厚8cm ，台帽厚（帽石顶面宽度）取30cm 。

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120cm ，标于出口端部相应位置处。

3. 基础厚度拟定为60cm ，填土高度120cm 。

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：

H 设=115.5m

H 下设=H 上设=115.5-3.75×1.5%=115.14m

(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 H 涵=H 沟-H 清=108.5-0.3=108.2m

(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

H 净进=H 上设-H 填-H 铺装-h 板-H 涵-I 涵×2

B 115.14 1.50.200.08108.2 3.75 1.5%5.10m

=-----?= ② 出水洞口净高

h 出净=H 下设-h 填-h 铺装- h 板-H 涵+I 涵×2B

115.14 1.50.200.08108.2 3.75 1.5%

5.22m ----+?=

③ 涵洞中心净高

h 中净=H 中设-h 填-h 中涵-（h 板+h 铺）

115.5108.2(0.200.08)

7.02m --+=

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

h 进=h 进净+h 板+h 铺

5.060.200.08

5.34m ++=

h 出=h 出净+h 板+h 铺

5.180.200.08 5.46m =++=

4.2.2. 涵长计算

H=H 上设-H 涵=115.14-108.2=6.9m

11(??)2

13.75 1.51 1.5% 1.56.32B m H

H c

L im

m

+-+=++?(6.94-5.34)?0.3

=+?=

21(??)2

13.75 1.51 1.5% 1.56.40B m H H c

L im

m

+-+=-+?(6.94-5.46)?0.3

=-?=

涵洞全长：

12 6.32 6.4012.72L L L =+=+=

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 60=墙基。

（1） 进水口处

翼墙根部断面高度：

10506201012060576h h h h h cm

=+-+-=+-+-=板基深进根进净墙基（）

（）

翼墙端部断面高度：

20

1206020

80h h h cm =-+=-+=基深进端墙基

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：

105182010(12060)

588h h h h h cm

=+-+-=+-+-=板出根基深出净墙基（）

翼墙端部断面高度： 20

1206020

80h h h cm

=-+=-+=出端基深墙基 其中10cm 为根部高度自安全带出檐降低10cm ；120cm 为埋深；60cm 为基