二级公路毕业设计涵洞结构设计计算
二级公路桥梁设计计算实例-桥梁课程设计
1 基本资料1.1公路等级：二级公路1.2主梁形式：钢筋混凝土T形简支形梁1.3标准跨径:20m1.4计算跨径：19.7m1.5实际梁长：19.6m1.6车道数：二车道1.7 桥面净空桥面净空——7m+2×0.75m人行道1.8 设计依据（1）《公路桥涵设计通用规范（JTG D60—2004）》，简称《桥规》。
（2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）》,简称《公预规》。
（3）《公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 124-85)》,简称《基规》。
2 具体设计2.1 主梁的详细尺寸主梁间距：1.7m主梁高度：h=（111～118）l=（111～118）20=1.82～1.1（m）（取1.8）主梁肋宽度：b=0.2m主梁的根数：（7m+2×0.75m）/1.7=52.2行车道板的内力计算考虑到主梁翼板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋,故行车道板可按两端固接和中间铰接的板计算。
已知桥面铺装为2cm 的沥青表面处治（重力密度为23kN/m 3）和平均9cm 厚混泥土垫层（重力密度为24kN/m 3），C30T 梁翼板的重力密度为25kN/m 3。
2.2.1结构自重及其内力（按纵向1m 宽的板条计算））①每米延板上的恒载1g沥青表面处治：1g =0.02×1.0×23=0.46kN/m C25号混凝土垫层：2g =0.09×1.0×24=2.16kN/m T 梁翼板自重：3g =（0.08+0.14）/2×1.0×25=2.75kN/m 每延米板宽自重：g= 1g +2g +3g =0.46+2.16+2.75=5.37kN/m ②每米宽板条的恒载内力：弯矩：M g m in,=-21gl 20=-21×5.37×0.712=-1.35kN.m剪力：Q Ag =g·l 0=5.37×0.71=3.81kN2.2.2汽车车辆荷载产生的内力公路II 级：以重车轮作用于铰缝轴线上为最不利荷载布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载下图：图2-2 行车道板计算（尺寸单位：cm ）后轴作用力140KN 的着地长度为a 2=0.2m,宽度b 2=0.6m ，铺装层的厚度H=0.09+0.02=0.11m 垂直行车方向轮压分布宽度为：a 1=a 2+2H =0.20+2×0.11=0.42m 。
《公路涵洞设计细则》解释
应分别按表3.1.5-1和表3.1.5-2及表3.1.5-3
料
的规定采用。
表3.1.5-1小石子混凝土砌块石砌体轴心抗压强度设计值fcd(MPa)
注：砌块为粗料石时，轴心抗压强度为表值乘1.2；砌块为 细料石、半细料石时，轴心抗压强度为表值乘1.4。
三
材
表3.1.5-2小石子混凝土砌片石砌体轴心抗压强度设计值fcd (MPa)
11.径流 runoff
陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、
含水层或沙漠的水流。
19.糙率 coefficient of roughness
二 术
综合反映河床粗糙程度对水流起摩阻影响的系 语
数。
20.材料强度标准值 characteristic value of material strength
料
三 材 表3.1.5-3小石子混凝土砌块石、片石砌体的轴心抗拉、 料
弯曲抗拉和直接抗剪强度设计值(MPa)
注：其它规则砌块砌体强度值为表内块石砌体值乘以下列 系数：粗料石砌体0.7；细料石、半细料石砌体0.35。
三 材 6) 混凝土及各类砌体的受压弹性模量应分别按 料
表3.1.6-1 、 表3.1.6-2的规定采用。混凝土和
一 般
积较大的明涵或暗涵。
规
3) 拱涵适用于跨越深沟或高路堤。
路桥专业毕业设计二级公路计算书
根据桥梁荷载、地质条件等因素，计算确定桥台的合理尺寸。
涵洞类型
根据地形、地质、水文等条件，选择合适的涵洞类型，如管涵、盖板涵、拱涵等。
涵洞孔径
根据设计流量和允许流速，计算确定涵洞的合理孔径。
涵洞长度
根据地形条件和排水要求，确定涵洞的合理长度。
培养综合运用所学理论知识和技能解决实Байду номын сангаас问题的能力
通过参与实际的路桥工程设计项目，使学生更加深入地了解路桥工程设计的流程、规范和要求。
加深对路桥工程设计的理解
设计范围
路面设计
桥梁涵洞设计
附属设施设计
路基设计
设计要求
本次毕业设计的范围为二级公路的路基、路面、桥梁涵洞等主体工程及附属设施的设计。
设计应符合国家相关规范标准，保证结构安全、经济合理、技术先进。同时，设计应考虑环保、节能等方面的要求，注重创新性和实用性。具体要求包括
06
CHAPTER
计算书编制和成果展示
简要介绍项目的背景、目的、范围等基本情况。
工程概况
列出编制计算书所依据的相关规范、标准、技术文件等。
设计依据
根据项目所在地的交通状况和发展趋势，进行交通量预测。
交通量预测
路基路面设计
进行路基稳定性分析、路面结构设计等。
桥涵设计
包括桥梁选型、结构设计、涵洞设计等。
根据设计速度和曲线半径，计算并设置超高和加宽值，以平衡车辆在曲线上的离心力。
根据二级公路的标准和设计规范，合理布置路幅，包括行车道、路肩、中央分隔带等。
路幅布置
横断面标高
边坡和排水设计
根据设计纵断面和横断面形状，计算并确定各点的横断面标高。
二级公路毕业设计计算书
摘要本毕业设计为一条二级公路。
路线区域内主要为山岭区，地形起伏较大，设计车速80km/h。
该设计方案路线全长1Km，双向两车道，路基宽12m，路面宽8m。
设计包括俩两个部分，内容如下：第一部分公路：平、纵、横三维断面设计，在本部分，通过认真仔细的研究，结合实际情况，综合考虑了路线填挖平衡、平曲线的优化、平曲线与竖曲线组合原则等，确保了设计线形的优化，然后根据两个比选方案的技术经济指标，对方案进行比选，从中确定较合理的方案。
第二部分为路基工程设计，包括路基设计和路基路面排水设计。
相关的图纸、表格附后。
关键词：路基设计；纵断面设计；横断面设计AbstractThe graduation design for a secondary roads. For the mountains and the main route area area, and the terrain is larger, the design of the speed of 80 km/h. The design line length of 1 Km, two-way two lanes, roadbed wide 12 m, the road wide 8 m.Design to include both two parts, the contents are as follows: the first part highway: flat, the longitudinal and lateral 3 d section design, in this section, through the earnest careful research, combining the actual situation, considering the route, flat curve fill dig balance and the optimization of flat curve and the vertical curve combination principle and so on, to ensure that the design of the linear optimization, and then based on the two selected scheme than technical and economic indexes, the plan than the election, to determine a reasonable scheme. The second part is the subgrade engineering design, including the roadbed design and roadbed drainage design. The relevant drawings, form attached.Key words：Roadbed design；Vertical section design； Cross-section design第一部分绪论 (1)第二部分：平、纵、横三维断面设计 (1)一、选线 (1)二、道路技术标准 (2)三、平纵横综合设计 (2)四、平面线形设计 (2)五、纵断面设计 (3)六、超高设计 (6)七、横断面设计 (7)第三部分：路基设计 (8)一、路基设计 (8)二、路基路面排水设计 (9)1. 路基排水目的和要求 (9)2. 路基排水设计一般原则 (9)3.路基排水系统设计步骤 (9)4.地面排水设施 (10)(1) 边沟 (10)(2)截水沟 (10)第一部分绪论随着我国社会的持续快速发展，要想更近一步的发展落后地区的经济，首先要加强基础建设，有许多偏僻的地方还是没有修建道路，经济还是相当的落后，为了逐步减小城乡之间的差距，公路建设是发展经济的重要部分，也是必经之路。
二级公路毕业设计计算书
1 设计总说明1.1地理位置图（详细情况见路线设计图）1.2设计依据根据设计任务书及所给定的地形图（1）公路工程技术标准（JTG B01－2003）（2）公路路线设计规范（JTG D20－2006）（3）公路路基设计规范（JTG D30－2004）（4）公路沥青路面设计规范（JTG D50－2006）1.3设计（论文）的主要内容某山区二级公路设计1.4设计（论文）的基本要求通过该公路设计进一步提高和训练学生的理论分析、道路设计、文献检索等方面的能力，使学生全面了解本专业的工程设计过程，基本掌握公路的设计方法，熟悉有关规范、手册和工具书的查阅与使用方法。
1.5 路线及工程概况本路线是山区浅丘区的一条二级公路，路线设计技术指标为：设计速度为40km/h，路基宽度为10米，双向车道，无中央分隔带，土路肩为2×0.5米，硬路肩为2×1米，行车道为2×3.5米。
路线总长2194.074米,起点桩号K0+000.00，终点桩号为K2+194.074。
路槽深0.6m，路拱横坡为1.5﹪，路肩横坡为1.5﹪。
超高方式：绕中心设计线旋转，路堤边坡采用1：1.5，路堑边坡采用1：1.1.6 沿线气候、水文特征、地形、地貌及交通情况（1）道路所处地区的地形、地貌本路段所处地区地貌单元属于浅丘，路线走廊带沿途地形起伏较小，耕地及建筑物较多。
地表少见基岩露头，地质条件较好。
（2）道路所处地区的气侯、水文情况本路段地处中低纬度，属亚热带过度的湿热季风气候，雨量充沛，光照时间长，具有四季分明、热富水丰、雨热同季、冬冷夏热、无霜期长。
多年平均气温21.3℃，最冷1月均温5℃，最热8月均温33.4℃。
全年无霜期约300天，年平均日照时数1500小时以上。
多年平均降雨量1248.5mm，最大降雨量1927mm，3~9月为雨季，其雨量可占全年的65%以上。
10月至翌年3月为枯水期，降雨量小于蒸发量。
（3）道路所处地区的交通情况交通量为6358辆/昼夜。
时速60Km二级公路设计
时速60Km二级公路设计内容提要本说明书详细介绍了毕业设计所给地形图新建二级公路整个设计过程的情况，并对施工的技术要求进行了扼要说明。
设计过程大概分为：路段的平面线形设计、纵断面设计、横断面设计，对部分路段的结构物进行单独设计，主要是涵洞一道，挡墙一整段以及路面结构的设计。
并完成了相关部分的数据处理如：直曲转角表、路基设计表、土石方工程数量表、路面工程数量表及涵洞工程数量表等。
目录引言第一篇-------------------------------------设计总述第二篇---------------------------标准及技术经济指标第三篇-------------------------------基本步骤及方法第四篇---------------------------------------计算书第五篇-----------------------------------体会及总结引言毕业设计是我在校学习阶段非常重要的一个环节,也是对所学知识的总结和检阅，是一次重要的综合实践、学习的机会。
通过毕业设计，让我对工程设计有更深层次的理解和认识，不仅能对所学课程及各方面专业知识进行一次全面、综合、系统的运用，也是对以前各教学环节的继续、深化、补充和检验。
在完成毕业设计的过程中，不仅能巩固和扩大专业基础知识，掌握这门学科的主要内容，并且通过设计，能促进我们加强对相关知识的学习，能进一步培养我们综合运用所学基础理论、专业知识和基本技能解决实际问题的能力。
根据毕业设计要求，完成对毕业设计所给地形图地区新建公路进行全线设计。
该路段全长K1+583.929米，设计阶段为一阶段施工图设计，公路等级为山岭重丘二级公路，设计车速60km/h，对该条公路进行总体设计（包括路线的平面设计、纵面设计、横断面设计、结构物设计）。
在设计中，我严格按照我国最新颁布的各种公路工程技术标准、规范、准则来进行设计，并且参考了大量文献，运用所学知识努力完成设计。
第二十章 涵洞的设计计算
第二十章 涵洞的设计计算第一节 涵洞长度计算一、 正交涵洞长度计算涵洞上游半部的长度和下游半部的长度并不相同,必须分别进行计算,由图20-1可得:L 1=B 1+(H-a-i L)m+C则 imCm a H B L ++-+=1)(11 (20-1)同理得: imCm b H B L -+-+=1)(12 (20-2)式中: L 1、L 2—涵洞上、下游半部长度;B 1、B 2—上下游路基宽度;a 、b —进、出水口帽石顶面至基础顶面的高度；C —帽石宽度；H —路基边缘至涵底中心的距离。
二、斜交涵洞长度计算1.斜交斜做（洞口与路线平行）由图20-1和图20-2可得：L 1cos a = B 1+(H-a-i L)m+C 则 ima Cm a H B L ++-+=cos )(11 （20-3）同理得： ima Cm h H B L -+-+=cos )(22 （20-4）2.斜交正做（洞口与洞身垂直）由土20-3可得：L 1=A 1+A 2+a B cos 1=C+aB a mim a H a d cos cos )(tan 21+--+ 则 ima aC a dm a H B L +++-+=cos cos sin 2)(11 (20-5) 同理得：ima aC a dm b H B L -++-+=cos cos sin 2)(22 (20-6) 式中：d —帽石长度。
三、 路基有超高加宽时正交涵洞的长度计算1. i 1和i 方向一致时由图20-4可得：C m B i iL a H B L ++--+=)(1111则： imCm B i a H B L ++--+=1)(111 （20-7）C m W i iL b H W B L +-+-++=)(1222则： imCm W i b H W B L -+--++=1)(122 （20-8）2.i 1和i 方向相反时 由图20-5可得：C m W i a H W B L +--++=)(111则： imCm W i a H W B L ++--++=1)(111 (20-9)C m B i iL b H B L +++-+=)(1222则： imCm B i b H B L -++-+=1)(122 (20-10)3.涵洞与路线斜交，考虑路基纵坡影响时涵洞长度计算由图20-6可得a i L H sin 21=∆由式（20-3）可得：ima C m a i L a H B L ±+--+=cos )sin (2111C m a H B a m i L L im a +-+=+±)(sin )(cos 1211则： am i im a Cm a H B L sin cos )(211+±+-+=（20-11）由式（20-4）可得：ima C m a i Lb H B L ∙++-+=μcos )sin (2222C m b H B a m i L L im a +-+=-∙)(sin )(cos 2222μam i im a Cm b H B L sin cos )(222-∙+-+=μ (20-12)第二节 涵洞建筑工程数量计算一、八字翼墙1.八字翼墙的布置形式（1）涵洞轴线与路线正交时：① 沿洞口向外扩散角=θ（水流出洞口的扩散角） ②八字翼墙采用对称的正翼墙 （2）涵洞轴线与路线斜交时：八字翼墙采用斜布置或正布置①β1=θ+a 正翼墙 ②β2=θ-a 反翼墙③β2=0 θ=a 此时翼墙最经济2.翼墙的体积计算 （1）墙身体积：单个翼墙外形： )(6)(213300220h H n m C h H m V -+-=(20-13) (2)墙基体积：ed n h C e e e d h H n m d h H e e C m V ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++++-+-++=0312220021021)()(2))(( (20-14)(3)墙顶面面积：)(120h H m C A -+= (20-15)二、矩形护坡1.矩形护坡的布置形式 （1）涵洞与路线正交（2）涵洞与路线斜交：正布置和斜布置（常用）2.一个矩形护坡的体积计算 （1）矩形护坡体积 ① 片石砌体)(1213031H H mn V V V -=-=π内外 (20-16) 式中：H 0—内锥平均高度，t H H 000βα-=；其中：t —片石厚度；其中：./)1(,/)1(2020n n m m +=+=βα② 沙砾垫层112V ttV ≈ （20-17）式中： t 1—沙砾垫层厚度。
《二级公路桥涵设计案例》
二级公路桥涵设计案例
1 桥涵分类及洪水频率
表7.1 桥涵基本分类
表7.2 桥涵洪水的频率
2 桥梁设计参数
本次道路设计中，一共设置两座桥梁，桥梁类型都是简支梁桥。
桥梁的位置为道路沿线中道路与河流重合的地方，由于车辆不能跨过河流，所以要建设桥梁，让车辆可以安全，平稳的渡过河流。
表7.3 桥梁数据
3 常见涵洞类型和特点
表7.4 涵洞类别和特点
4 涵洞选用原则
涵洞主要的作用是用来排水，保证地基的安全，涵洞也是道路设计中的重要组成部分。
同时，公路涵洞设计应当考虑当地农田是否需要灌溉。
公路上大约每间隔500m要设置一个涵洞。
涵洞的上游要考虑水从哪个方向流，下游考虑是否会对农田，村庄有威胁。
涵洞一般采用圆管涵，如果设计要求不允许的情况下，采用盖板涵。
5 涵洞表
本次设计中，共有3处设置了涵洞，具体数据详见表7.5；。
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涵洞设计
8.1涵洞布设基本要求
参考资料：
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
《简明公路桥涵设计实用指南》
二级公路涵洞设计洪水频率、汽车荷载及安全等级应符合表8-1的规定。
表8-1 涵洞设计洪水频率、汽车荷载及安全等级
新建涵洞应采用无压力式涵洞，涵洞的孔径根据设计洪水流量、地质。
进出水口情况，经水力验算等确定。
涵洞位置应符合沿线线形布设要求。
出入口处应设置端墙或翼墙，其式样和尺寸应使涵洞具有相应的过水能力和保证涵洞处路堤的稳定。
端墙或翼墙与洞身应设缝隔开，缝内填以不透水材料。
圆管涵的纵坡不宜大于3%。
其涵身管节参数见下表8-2管节参数。
表8-2 管节参数
8.2涵洞位置确定
参考规范及相关资料结合本设计实际，考虑在服从路线走向，保证排水顺畅条件下，尽量在路线设计的凹向竖曲线底部，跨越明显排水沟槽处设置涵洞。
根据地形，本设计选择K2+500.00和K4+320.00处设置涵洞。
8.3涵洞类型选择与设计计算
由于所选路线填挖土高度不大，涵洞采用圆管涵类型，而不宜设置箱涵和板涵。
参数设置：涵洞进出口形式均设为八字墙式，涵底标高1435.99m，涵洞法线与路线方向的夹角0°，涵底纵坡设计2%，圆管内径设计为0.75m大小。
管壁厚度为8cm，端墙宽度40cm，隔水墙120cm，基础埋深150cm,砂垫层厚度20cm,与涵洞相连的边沟内侧边坡边坡坡度1:1.0，外侧边坡1:1.0，底宽0.4m,边沟深度为0.6m以及钢筋参数等,其后利用海地道路-涵洞软件进行结构计算，结果如下：
K2+500.00 圆管涵结构计算结果
1.设计资料:
荷载等级=3 汽车--20级,挂车-100 车道数=2
砼标号=20号砼抗压强度(Ra)=11.0MPa 砼弹性模量(Eh)= 26000.0MPa
钢筋等级=1级钢筋直径(DG)= 8mm 钢筋抗拉强度(Rg)=240.0MPa
钢筋弹性模量(Eg)= 210000.0MPa 土容重(Rt)=18.0KN/立米土的内摩擦角=35度管节内径(d)= 75.0cm 外径(D)= 91.0cm 管璧厚度(DT)= 8.0cm
管壁内外径的平均半径(R)= 41.5 管顶填土高度(H)= 3.94m
2.外力(荷载)计算:
填土产生的垂直压力(TZ)= 70.88KN/平米管节自重产生的垂直压力(GZ)= 2.00KN/平米
车辆荷载产生的垂直压力:
(1)汽车辆荷载产生的垂直压力(Pq)= 5.89KN/平米汽车轮重(Gq)=300.0KN
车轮荷载压力横向分布宽度(aq)= 10.05m 车轮荷载压力纵向分布宽度(bq)= 10.15m (2)挂车荷载产生的垂直压力(Pg)= 10.85KN/平米挂车轮重(Gg)=250.0KN
挂车荷载压力横向分布宽度(ag)= 7.75m 挂车荷载压力纵向分布宽度(bg)= 5.95m 3.内力计算:
(1)汽车荷载在截面上产生的弯矩(Mq)= .10KN-M (2)挂车荷载产生的弯矩(Mg)= .19KN-M
土自重在截面上产生的弯矩(Mtz)= 1.22KN-M 管自重产生的弯矩(Mgz)= .13KN-M
4.内力组合: 最大弯矩(Mmax)= 1.85KN-M
5.强度验算:
(L=0.5M)钢筋外圈圈数= 3 (L=0.5M)钢筋内圈圈数= 3
(L=1M)钢筋外圈圈数= 6 (L=1M)钢筋内圈圈数= 6 中性轴位置(X)= .67cm
截面强度(Mj)= 3.05KN-M > Mmax= 1.85KN-M 截面强度验算通过!
6.裂缝宽度验算:
裂缝宽度(Fmax)= .164mm < 0.2mm 满足规范第4.2.6条要求,裂缝宽度验算通过!
地基基底应力为: 87.1KPa
K4+320.00 圆管涵结构计算结果
1.设计资料:
荷载等级=3 汽车--20级,挂车-100 车道数=2
砼标号=20号砼抗压强度(Ra)=11.0MPa 砼弹性模量(Eh)= 26000.0MPa
钢筋等级=1级钢筋直径(DG)= 8mm 钢筋抗拉强度(Rg)=240.0MPa
钢筋弹性模量(Eg)= 210000.0MPa 土容重(Rt)=18.0KN/立米土的内摩擦角=35度管节内径(d)= 75.0cm 外径(D)= 91.0cm 管璧厚度(DT)= 8.0cm
管壁内外径的平均半径(R)= 41.5 管顶填土高度(H)= 3.88m
2.外力(荷载)计算:
填土产生的垂直压力(TZ)= 69.88KN/平米管节自重产生的垂直压力(GZ)= 2.00KN/平米
车辆荷载产生的垂直压力:
(1)汽车辆荷载产生的垂直压力(Pq)= 5.96KN/平米汽车轮重(Gq)=300.0KN
车轮荷载压力横向分布宽度(aq)= 9.98m 车轮荷载压力纵向分布宽度(bq)= 10.08m (2)挂车荷载产生的垂直压力(Pg)= 11.06KN/平米挂车轮重(Gg)=250.0KN
挂车荷载压力横向分布宽度(ag)= 7.68m 挂车荷载压力纵向分布宽度(bg)= 5.88m 3.内力计算:
(1)汽车荷载在截面上产生的弯矩(Mq)= .10KN-M (2)挂车荷载产生的弯矩(Mg)= .19KN-M
土自重在截面上产生的弯矩(Mtz)= 1.20KN-M 管自重产生的弯矩(Mgz)= .13KN-M
4.内力组合: 最大弯矩(Mmax)= 1.83KN-M
5.强度验算:
(L=0.5M)钢筋外圈圈数= 3 (L=0.5M)钢筋内圈圈数= 3
(L=1M)钢筋外圈圈数= 6 (L=1M)钢筋内圈圈数= 6 中性轴位置(X)= .67cm
截面强度(Mj)= 3.05KN-M > Mmax= 1.83KN-M 截面强度验算通过!
6.裂缝宽度验算:
裂缝宽度(Fmax)= .162mm < 0.2mm 满足规范第4.2.6条要求,裂缝宽度验算通过!
地基基底应力为: 86.2KPa
由海地道路-涵洞软件可生成一般构造图、管节钢筋图和涵身构造图。
具体设计图可见图表说明中的涵洞设计图SV—5。