河南城建学院《公路小桥涵勘测设计》课程设计计算书课程名称: 《公路小桥涵勘测设计》题目: 钢筋混凝土盖板涵设计专业: 道路桥梁与渡河工程学生姓名: 逆天学号: 0724102 指导教师:尤培波、张永存、姚永锋王宏艳、吕大为设计教室: 10#B602 开始时间: 2013 年06 月03 日完成时间: 2013 年06月 07 日课程设计成绩：学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书撰写质量（45）总分（100）等级指导教师签名：年月日目录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)1.3. 设计资料： (1)1.4. 设计任务 (2)1.5. 评分标准及成绩评定 (2)1.6. 设计指导教师及分组情况 (3)1.7. 设计纪律要求 (3)1.8.设计日期 (3)1.9.设计期间值班带队老师安排 (4)2. 设计方案的拟定 (4)2.1. 选择涵洞类型 (4)2.2. 进出水口形式 (4)3. 涵洞水文、水力计算 (4)3.1. 涵洞水文计算 (4)3.2. 涵洞水力计算 (6)4. 几何设计 (7)4.1. 尺寸拟定 (7)4.2. 涵洞纵断面上有关尺寸和高程的计算 (7)4.3. 涵洞平面图上有关几何尺寸计算 (9)4.4. 半洞身和洞口立面图上有关尺寸计算 (10)4.5. 局部剖面图的尺寸 (10)5. 结构设计 (13)5.1. 盖板尺寸 (13)5.2. 恒载计算 (13)5.3. 活载计算 (13)5.4. 盖板弯矩计算 (14)5.5. 荷载组合 (14)5.6. 截面强度计算 (15)5.7. 裂缝宽度验算 (15)6. 工程数量计算 (16)6.1. 盖板 (16)6.2. 涵洞计算 (16)6.3. 八字墙计算 (16)6.4. 截水墙 (17)6.5. 洞口铺砌 (17)6.6. 铺底 (18)6.7. 铺底层 (18)7. 设计小结 (18)参考文献 (20)1. 设计任务书1.1. 设计时间及地点1、设计时间2012-2013学年第二学期第14周（6月3日~6月7日） 2、设计地点 十号教学楼B602 1.2. 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三级公路上K13+975.21处，拟建一道涵洞，测得断面资料如下：m5.4m0.1，m 0.5m 0.3，m 0.30.2m ，（地面高）638.46m )桩号(21.97513，m 0.1m 4.0，m 0.1m 0.1，0.100++++--K m 沟心处地面高638.46米，其对应的路面中心线高程为644.10米，沟床为密实的砾石土，在其上游1.2km 处设一形态断面，实测得河沟形态断面如图1所示。
主河沟平均纵坡I=10‰，河床为严重堵塞和弯曲的周期性流水，汇水区为Ⅲ类土，经调查10年一遇的洪水位为179.30米，形态断面和桥址处汇水面积为A 1=5.02km ，A 2=62km 。
路线设计资料为：纵坡i=+2%，路基宽度为8米，路面宽度7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—Ⅱ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度图1 河沟形态断面图1.4. 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81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.设计指导教师及分组情况1、设计指导老师尤培波、张永存、姚永锋、王宏艳、吕大为2、分组第一组：0724101班1-35号由尤培波老师指导；第二组：0724101班36-55号、0724102班01-12号由张永存老师指导；第三组：0724102班13-44号由姚永锋老师指导；第四组：0724102班45-55号、0724103班01-22号由王宏艳老师指导；第五组：0724103班23-54号由吕大为老师指导。
1.7.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、正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午8：00 ~12：00，下午14：00 ~ 16：00，不得迟到和早退。
3、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。
4、由于设计时间较紧，希望同学们克服困难，按时、认真完成本次设计任务。
1.8.设计日期2013年6月03日~6月07日交设计成果截止日期：2013年6月10日下午16：00前1.9.设计期间值班带队老师安排2013年6月3日~6月7日交设计成果截止日期：2013年6月10日下午16：00前值班时6月3日6月4日6月5日6月6日6月7日间值班老尤培波张永存姚永锋王宏艳吕大为师尤培波、张永存、姚永锋、王宏艳、吕大为2013年5月21日2.设计方案的拟定2.1.选择涵洞类型有设计任务书可知需要在某三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，由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。
3.涵洞水文、水力计算3.1.涵洞水文计算本设计采用形态调查法计算涵洞的设计流量。
形态调查法是用调查河槽形态与历史洪水位的手段，取得河槽某一过水断面在该洪水位的过水断面、平均流速及洪水频率资料，据以推算桥涵处设计流量的方法。
Q3.1.1.形态断面处的洪峰流量x可以将形态断面分为五部分计算其面积，然后规则化为三角形，计算结果见表3-13-1 复式断面水力计算桩 号床面高程（m ） 水深（m ） 平均水深（m ）高程差)m h （∆间距)(m L过水断面)(2m A 湿周χ22h L ∆+=3993+K179.30.651.3 1 0.651.64+400178.01.31.750.9 3 5.25 3.13+403177.12.22.400.4 2 4.8 2.04+405176.72.61.602.0 4.5 7.2 4.92+409178.70.60.300.6 0.5 0.15 8+410179.3 0 ∑11 18.05 12.51水力半径即平均水深：m AR 44.151.1205.18===χ形态断面处流速的确定用谢才—满宁公式计算。
当主河沟平均纵坡I=10‰，河床为严重堵塞和弯曲的周期性流水。
查表得粗糙系数m=15。
全断面平均流速：s m i mR v 91.101.044.11521322132=⨯⨯==历史洪峰流量：s m vA Q x 348.3405.1891.1=⨯==3.1.2. 频率周期换算①按流量模比系数换算，由Ⅲ类土查表得63.0=v C 。
由101=P 和251=P ,查表得35.2,83.1==p n K K 。
则： s m Q K K Q x np xs 328.4448.3483.135.2=⨯==②按周期换算系数换算由附表1-31，101=P 和251=P ，M=1.5则 s m MQ X XS /72.5148.345.1Q 3=⨯== 3.1.3. 桥址换算则：按流量模比系数换算 s m Q AA Q XS 38.08.012s 23.5128.4456=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 按周期换算系数换算 s m Q A A XS S /84.5972.5156Q 38.08.012=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=3.2. 涵洞水力计算假设涵洞净空高度m h d 00.5=； 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 17.587.05.000.5=-=∆-=β；因H=5.17〈1.2d h盖板涵的涵洞净宽：m H Q B s 23.317.5575.184.59575.15.123=⨯==；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 00.5=; 净 跨 径： m L 40.40=; 净 高： m h 00.51=;临界水深： 67.2g b h 322k ==Q ;临界流速： s m v 12.5gh k ==;泄洪能力： s m v h L Q k k 3o 15.60=⨯⨯=4. 几何设计4.1. 尺寸拟定 4.1.1. 拟定常规尺寸(1) 涵底纵坡涵I ：根据河沟纵断面地面线的天然纵坡拟定为1%。