小桥涵课程设计说明书

河南理工大学《公路小桥涵》课程设计说明书班级：道桥11-01班姓名：陈红旭学号：311107000205指导老师：姚小平日期：2014年07月目录一、小桥涵课程设计任务书.....................................11.设计目的和要求............................................12.设计资料..................................................13.设计任务..................................................1二、小桥涵课程设计说明书........................................21.工程资料..................................................22.资料收集..................................................23.桥涵水文计算..............................................24.水力计算..................................................35.几何设计..................................................56.桥涵工程量计算............................................67.工程量计算表..............................................8参考文献....................................................91一、小桥涵课程设计任务书1.设计目的和要求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），让学生将所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。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（CAD）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。2.设计资料（1）地形资料见附图，自选一个汇水区域，自拟一个地理区域及地质条件。（2）设计荷载：根据道路等级选用。（3）设计洪水频率及最大冰冻深度：设计洪水频率根据等级选用，最大冰冻深度：1.0米。（4）地震烈度8度。3.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桥（涵）设计、钢筋混凝土圆管涵、金属波纹管管涵、石拱（桥）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，独立完成一道涵洞，进出口形式（八字墙、锥坡）自定，图幅采用三号图，全套设计成果主要内容有：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；④工程数量表；⑤设计计算说明书。2二、小桥涵课程设计说明书1.工程资料河南山岭重丘三级公路渠家溪处，经孔径计算需设一座1－20m石拱桥。桥址路中心河床横断面见下表9-3（河床纵坡平缓，上、下游断面相同）。河床地质均为坚硬的砂岩，表面风化层厚度约0.5m，设计洪水位244.30m，桥位处路线平面为直线，纵面为平坡，桥面边缘标高为248.60m，路基宽7.5m，桥面净宽为7+2×0.5m，桥头路基挖方边坡1:0.3。小桥设计作业断面资料表9-32.资料收集25年一遇洪水，拟定汇水区面积约为A=82Km，主河沟长L=10.5km拟定主河沟的平均纵坡为：0008zI。3.桥涵水文计算桥涵水文计算的方法主要有暴雨推理法、径流形成法、直接类比法、形态调查法，由于本次设计是模拟题，故无法采用形态调查和直接类比法，故应选择暴雨推理法和径流形成法。由于缺乏实地调查的条件，现在采用暴雨推理法进行水文计算。查阅河南省暴雨等值线图得到:h/mm90S004P==汇流时间τ值的计算：编号里程高程（m）编号里程高程（m）1K3+100253.647+137.00239.49（测时水位）2+106.92248.958+142.52240.473+110.13246.179+146.20242.964+114.52244.3010+147.40245.005+116.59239.6311+154.18250.106+120.59239.783北方公式：()1αZ3ILKτ=查表：038.03K,75.0175.0008.05.10(038.0）=1.35确定暴雨递减指数n值：查阅暴雨递减指数n值分区图，该地区属于Ⅱ类分区。查阅暴雨递减指数n值分区表，根据上面的汇流时间τ值的计算，1~6h内，可以查到n=0.70损失参数μ值计算：查阅损失参数分区和系数指数值，Ⅲ类土得到：057.01K,0.11北方公式：1p1SK13.590057.00.1将以上计算内容代入到流量计算公式里面：()AμτS278.0Qn%4P%4P-×===sQ/m4.148813.5-35.190278.037.0p）（4.水力计算桥涵采用非自由出流，入口形式采用八字翼墙，石拱桥。由桥涵址处河床横断面图形资料，绘制图形如下：230240250260100105110115120125130135140145150155160165170桥涵址处河床横断面图里程高程（m）高程（m）实测资料如下：（1）主河沟平均纵坡0008。（2）河床粗糙系数m=20。4（3）河床最低点高程为239.49m。计算得如下资料。（1）设计流量sQS/m4.1483。（2）过水面积2m5.52；水力半径R=1.9m确定孔径：（1）确定th及t用试算法：假定天然水深m9.1ht，则：s/m74.2008.09.120mR21322132t相应的流量：sQ/m85.14347.25.523t计算的流量Q与设计流量sQS/m4.1483相差不超过10%，可不重新计算。求得m9.1ht，s/m74.2t（2）确定桥下临界水深Ljh选用25cm大小单层洗面粗凿石料铺砌加固河床，m9.1ht，由附表1-38知s/m5.4y，则得桥下平均临界水深按下式计算：)m07.25.4102.0102.0gh22j2jj（LLL采用矩形桥孔断面则有:m07.2hhjjLL（3）判定水力图示：mL9.1h9m6.207.23.11.3htj故桥下为自由出流（4）确定小桥跨径长度L选用八字墙式桥台，由附表1-32查得85.0，自由出流时临界断面水宽度为：m8.185.485.04.14881.9g33LjLjSQB选用单孔20m的石拱桥，净跨径为18.m，与18.8m相比孔径不超过10%，可5采用。计算的jhL、jL可不重新计算。（5）计算桥前水深H自由出流时，矩形断面时：m1.3153.0g2gg2h2j2Lj2Lj2LjLjLH5.几何设计按等截面板拱设计（1）拱圈尺寸拱圈厚度按下式初拟：已知，净跨径：m190L；净矢高：m5.74f0；净矢跨比：41f00L。mR875.1175.4275.45.9220；o013.5375.4-875.115.9arctan；拱圈厚度cmLR3.6962/19005.118737.162/37.1t00取t=70cm，sin0=0.8，6.0cos0。计算跨径：m56.198.07.019sint00LL计算半径：mLR225.128.0256.19sin20计算矢高：mR89.4)6.01(225.12cos-1f0）（（2）主要尺寸mLffLLR875.11)4(200000；o0013.53f-1arccos）（R净矢高m75.4cos-1f00）（R；净跨径mL19Rsin200；拱脚水平宽度m14.0d2-1x0）（RL，取0.2m；拱脚竖向高度m42.0d/f-1y0）（R；6拱轴长度m74.222d2s0）（R6.桥涵工程量计算（1）拱圈已知93.00（弧度），R=11.875m，d=0.7m，B=7m拱圈体积320m4.111dd2BRV）（拱圈查表得，当矢跨比为1/4时，U=1.1594，则拱圈两侧及拱弧勾缝面积20m27.1857197.014.1921594.1d2U）（）（拱BLLA（2)侧墙如图所示计算如下：2200m73.31)2sin2(41RA）（；b=a+c=a+nf=0.6+0.286*5.03=2.04m圆弧拱拱上侧墙331m5.23)31()(21LrAfcaAfLbaV7侧墙其他部分计算公式）（)hh(m)h(3622HHHBLV计算得32m22.1V;33m05.7V;34m32.8V;35m06.68V;3616.2mV;（3）桥墩圆头墩体积：3211211m27.37rr31r）（）（RRHRHBV（4）护拱台顶护拱用经验公式，313.8m=3.61.056AB=V护近似计算得；A=1.0562m，6.32)3t2-h(5.3211cBBmt护拱高度，t=2f0；n：1，拱上侧墙背坡坡度；1h拱上侧墙最大宽度（m）；c拱上侧墙顶宽。（5）锥形护坡正锥坡正锥坡一般为椭圆椎体的1/4。正锥坡主要尺寸如下。锥底椭圆方程：)(222222mbayaxb锥底椭圆面积：A=ab=48.3562m锥底椭圆周长：KS)ba(=24.87m(查表知K=1.0025)椭圆锥体体积：3m5.147ab31HV长半轴：a=mH=4.4m短半轴：b=nH=3.5m片石护坡垂直厚度：6m4.0mm1u2t0.56mtnn1v2(m=0.48,n=0.38,t=0.2m)（6）工程数量1、锥坡填土体积3Hmn12土V=30.783m；m64.8t)(21u21-BAHVHH）（；8）（m3.2mm12A；）（m8.2nn12B2、锥坡片石砌体体积3333m78.5-mn12-mn12）（土片石HHVHV3、锥坡片石基础砌体体积300m34.11dbb-e2nm4HKV）（基0b锥坡基础宽度（m）;d锥坡基础厚度（m）4、锥坡表面积22m5.30mn12HBABAA）（坡7.工程量计算表工程量计算表位置材料用量拱圈块石111.43m圆弧拱上侧墙C30混凝土、钢筋23.53m其他侧墙C30混凝土、钢筋86.813m桥台块石、C30水泥砂浆37.273m护拱C20混凝土3.83m椭圆锥形体体积片石、填土147.53m锥坡填土天然土30.783m锥坡片石砌体M7.5砂浆砌30号片石5.783m锥坡片石基础砌体C20混凝土、钢筋11.343m锥坡表面积M7.5砂浆30.52m9参考文献[1]JTG/TD65-042007，公路涵洞设计细则[S]．北京：人民交通出版社，2007．[2]JT/GBQ003-2003．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．