公路小桥涵勘测设计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： 1111111111姓名: 1111111111指导老师： 111111111二零一三年七月1、涵洞水文计算1.1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20.86A Km =,主河沟长L=1.22km ，主河沟平均坡度31Z I =‰;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： 1.2计算流量（1） 用推理公式计算：A S Q n P P ⎪⎭⎫⎝⎛-⨯===μτ%2%2278.0查图，得100/p S mm h =。
汇流时间τ值的计算： 南方公式：234P K S αβτ-⎛⎫= 查表得：丘陵区4K =3.29，2α=0.536，3β=0.239故：()0.5390.2393.291000.48h τ-=⨯=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0.48h τ=，应取1n 值（见表注），n=0.45。
损失参数μ值计算： 南方公式：22,2%P K S A P λμβ-==查表得V 类土得：2K =0.270，20.897β=，λ=0.272故：0.2720.271000.8970.8620.43/mm h μ-=⨯⨯⨯=。
以上数值代入流量计算公式：32%0.451000.27820.430.8628.4/0.48P Q m s =⎛⎫=⨯-⨯= ⎪⎝⎭（2）按经验公式Ⅰ推算：()2%2λμψA S Q mP P -⨯==查表得：ψ=0.124，m=1.18,2λ=0.747 前已求得：2%100/P S mm h ==；20.43/mm h μ=故：()1.180.74732%0.12410020.430.8619.38/P Q m s ==⨯-⨯=（3）按经验公式Ⅱ推算：3%2%2λβA cSQ P P ===查表得：c=0.145, 1.10β=, 30.732λ=,故：1.100.73232%0.1451000.8620.58/P Q m s ==⨯⨯=综上取三者中的最大值328.4/m s2、涵洞水力计算假设涵洞净空高度m h d 00.4=；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 02.487.05.000.4=-=∆-=β； 盖板涵的涵洞净宽：m H Q B s 9.202.4575.104.37575.15.123=⨯==；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 00.4=; 净跨径： m L 40.30=; 净高： 1 3.2h m =; 临界水深： 1.97k h m =; 临界流速： 4.32v m s =; 泄洪能力： 328.91Q m =3、 几何设计 3.1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%。
(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）cm30~20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h：按帽石底面算起至基础之高差；根⑥本涵桥面板厚24cm，铺装层厚9cm，台帽厚取40cm。
3.2 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。
4涵洞纵断面上有关尺寸和高程的计算4.1洞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：=104.8H m设==-⨯=104.8 3.752%104.725H H m下设上设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H表示）减去30cm沟清底厚度（即h）得出，清即-98080.398.5==-=H H h m涵沟清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----B I H h h h H h ⨯-=涵涵板铺装填上设进净 104.73-1.6-0.09-0.34-98.5-0.03*3.75410cm ==②出水洞口净高2----B I H h h h H h ⨯+=涵涵板铺装填下设出净 104.73-1.6-0.09-98.5 3.750.03465cm =+⨯=③涵洞中心净高)---铺板中涵填中设中净（h h H h H h +=104.898.5(0.340.09)587cm =--+=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410349453h h h h cm =++=++=进进净板铺 465349508h h h h cm =++=++=出出净板铺⑤涵洞中心涵台高度058760647H h h cm =+=+=台中其中0h 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060h cm =。
4.2涵长计算-104.73-98.5623H H H cm ===涵上设imch H m B L ++-+=1)(211进3.75 1.5(6.23-4.53)0.46.610.01 1.5m +⨯+==+⨯imch H m B L -+-+=1)(222出3.75 1.5(5.87 5.08)0.45.4210.01 1.5m +⨯-+==-⨯涵洞全长：12 6.6 5.4212.02L L L m =+=+=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：）（墙基基深板进净进根h h h h h -10-++=；410341012060494cm =+-+-=（）；翼墙端部断面高度：-20120602080h h h cm =+=-+=进端基深墙基；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：）（墙基基深板出净出根h h h h h -10-++=；465341012060549cm =+-+-=（）翼墙端部断面高度：-20120602080h 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0L根据流量计算结果选择，本设计依据标准图，采用标准跨径m L k 00.4=，钢筋混凝土板在两边韩台上各搭接30cm ，故取m L 40.30=，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cm b s B 90502022=+⨯=+=台基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0β相同，取 300=β，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0n根据公式正翼墙）正反(75.330cos 5.130sin 4cos sin 0=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛±=⎪⎭⎫ ⎝⎛±=ββm n n 式中：β——八字墙张角，即αββ+=0； α——涵洞斜交角；0β——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δ由公式得：⎥⎦⎤⎢⎣⎡±=正反反正00/1tan arctan n m βδ 因为本涵为正交涵，水流扩散角皆为 30，上下游四个八字墙左、右各堆成。
因此有反正δδ=，即：'=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯±=47215.35.1130tan tan art δ 4.5.3. 上下游洞口根部断面总高度上游洞口：494h cm =进根下游洞口：594h cm =出根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cm c 4630cos 40cos =÷=÷= βα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131046494 3.75177d d c h n cm ==+÷=+÷=进根出水口两个八字翼墙根部断面墙底顺端墙方向投影宽度''13046594 3.75204.4d d c h n cm ==+÷=+÷=出根进水口两个八字翼墙端部断面墙底顺端墙方向投影宽度2404680 3.7567d d c h n cm ==+÷=+÷=进端出水口两个八字翼墙端部断面墙底顺端墙方向投影宽度''2404680 3.7567d d c h n cm ==+÷=+÷=出端4.5.5. 翼墙洞口正投影长度涵端根进、出I m h h m G ⋅±⋅=1)-((- 1.5494601562311 1.50.03m h h G cm m I ⨯-==+=+⋅+⨯进根进端进涵）（）(- 1.560157451-1 1.50.01m h h G cm m I ⨯-==+=⋅-⨯出根出端出涵）（549）上式中预加的15cm 为八字墙顶小平台的长度。