小桥涵课程设计

说明书

学院：    土木工程学院

专业班级：道桥10-3班

学号：    **********

姓名:      1111111111

指导老师： 111111111

二零一三年七月

、涵洞水文计算

设计资料

已知条件：四川省某二级公路上的石沟桥汇水区如下图1所示。汇水面积,主河沟长，主河沟平均坡度‰;河床为砂砾夹卵石，两岸为沙土地面，划为V类土；地处盆地丘陵区；路线设计资料为：路基宽度为7.5m，路面宽度为6.0m。该小桥涵工程点无实测流量资料。设计一个涵洞。

设计计算：

计算流量

（1）用推理公式计算：

查图，得。

汇流时间值的计算：

南方公式：

查表得：丘陵区=3.29， =0.536， =0.239故：

确定暴雨递减指数n值：

查图可知，石沟属于西南四川地区，即V类分区；查表，当，应取值（见表注），n=0.45。

损失参数μ值计算：

南方公式：

查表得V类土得： =0.270，， =0.272故：

。

以上数值代入流量计算公式：

（2）按经验公式Ⅰ推算：

查表得： =0.124，m=1.18, =0.747

前已求得：

； 

故：

（3）按经验公式Ⅱ推算：

查表得：c=0.145, , ,故：

综上取三者中的最大值      

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：

；

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：                 ;

临界水深：             ;

临界流速：             ;

泄洪能力：            

3、几何设计

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1%。

(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1.0m。

(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：以端部露出底面高推算；

⑤墙身根部断面高度：按帽石底面算起至基础之高差；

⑥本涵桥面板厚24cm，铺装层厚9cm，台帽厚取40cm。

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1%，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。

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1%，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。

涵洞纵断面上有关尺寸和高程的计算

洞身部分的高程和尺寸

(1)路基设计高程

根据路基设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

①进水洞口高度

②出水洞口净高

③涵洞中心净高

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

⑤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。

涵长计算

涵洞全长：

4.2.1.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；120cm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587cm。

(3)台帽厚度

前以取定为40cm。

(4)设计板厚

前以取定为34cm。

(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。

(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：

出水口右翼墙基础根部宽度：

出水口右翼墙基础端部宽度：

5.结构设计 

5.1.盖板尺寸

本涵洞盖板设计采用预制钢筋混凝土板，涵长共12.02m，选用13块预制盖板，11块标准盖板，板长396cm，板宽99cm，板厚为24cm；两边两块预制板宽度均别为cm，长度为396cm，板厚为24cm。板间边缝和端部两块盖板两边长缝均用C30混凝土现浇。：

(1)主筋

主筋直径：20mm 

主筋长度：425cm

主筋根数：9根

主筋种类：HRB335

(2)箍筋

箍筋直径：8mm

箍筋长度：245cm

箍筋根数：32根

主筋种类：R235

(3)架立钢筋 

架立钢筋直径：12mm

架立钢筋长度：428cm

架立钢筋根数：6根

架立钢筋种类：R235

5.2.恒载计算

土的重度是，板的重度

填土垂直压力:

盖板自重垂直力:

5.3.活载计算

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。

一个后轮单边荷载横向分布宽度为：

故后轮垂直荷载分布宽度互相重叠，荷载横向分布宽度α应按两辆车后轮外边计算，即

一个车轮的纵向分布宽度：

故纵向后轮垂直荷载分布长度互相重叠，荷载纵向分布宽度b应按两轮（后轴）外边至外边计算，即

5.4.盖板弯矩计算

填土重产生的弯矩：

盖板自重产生的弯矩：

恒载弯矩：

车辆荷载产生的弯矩：

5.5.荷载组合

按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4.1.6条进行作用效应组合。

承载能力极限状态组合：

正常使用状态组合：

短期组合：

长期组合：

5.6.截面强度计算    

盖板边处留接缝宽1cm，故实际预制板宽99cm，承受1m长度的荷载。

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）5.2.2条公式按单筋截面计算：

符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）5.2.2～5.2.3条规定。

截面强度满足要求。  

5.7.裂缝宽度验算

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）6.4.3条和6.4.4条规定。

满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）6.4.2条规定。

6.工程数量计算

根据《公路小桥涵设计手册》的标准图，该涵洞共需0.99m宽中板11块，0.m边块2块，计算出该涵洞的工程数量如下。

6.1.盖板

(1)主筋（）：

(2)架立钢筋（）：

(3)箍筋（）：

(4)预制板混凝土（C30）：

6.2.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：

6.3.八字墙计算

6.3.1.八字墙身

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：

6.3.2.八字墙基

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：

6.4.截水墙

截水墙采用M7.5砂浆砌30号片石。其工程数量为：

6.5.洞口铺砌

洞口铺砌采用M7.5砂浆30号片石。其工程数量为：

6.6.铺底

洞口铺砌采用M7.5砂浆砌30号片石。其工程数量为：

6.7.铺底层

铺装层采用C30混凝土。其工程数量为：

工程量数表

[1] JTG/T D65-04—2007，公路涵洞设计细则[S]．北京：人民交通出版社，2007．

[2] 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．

小桥涵课程设计任务书

一 、设计荷载

公路—Ⅱ级（套老标准汽—20、挂—100）

二、设计洪水频率及最大冰冻深度

设计洪水频率：1/100

最大冰冻深度：1.0 米

三、地震烈度

8度

四、地质资料

详见工程地质纵剖面图

五、设计要求及应完成的内容

本课程设计要求每位学生根据所给定的设计资料，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：

1、涵洞布置图（三视图）；

2、结构配筋图及细部构造图；

3、进出口结构尺寸及计算书；

4、工程数量表及计算说明书；

5、设计说明。

六、装订顺序及完成时间

1、课程设计装订要求：

设计资料应将《任务书》放在本章第一页，设计说明第二页，《小桥涵调查资料》在第三、第四页，以后为计算书及设计图。设计图幅均按A4折叠装订。

2、本课程设计完成时间：壹周

七、设计资料：

某平原微丘区三级公路，路基宽7.5m，设计边坡1:1.5,路拱横坡1.5%,路线纵坡3%，经实地测定河沟中心桩号为K5+128,沟床为密实的砾石头，涵轴线与路线正交，涵位中心路面设计标高485.25m，河沟中心标高为481.16m，涵洞位于季冬区，涵位所处地区最大冻深为1.0m，根据设计流量计算的孔径为3.0~4.0m。

河床横断面资料如下：(单位：m)

，，，，，， 

八、评分标准：

1、技术方案的合理性

2、线条及图幅的准确性

3、尺寸标注及工程量计算的正确性

4、布图合理性

5、图幅的整洁性

6、绘图方法