公路排水計算

1、公路排水設(shè)計公路排水設(shè)計明渠排水的水文水力計算明渠排水的水文水力計算蘇交科集團(tuán)股份有限公司2021年11月22日星期一一、概述一、概述1.1.公路排水系統(tǒng)公路排水系統(tǒng)截水溝截水溝鋼波紋管涵鋼波紋管涵鋼筋砼蓋板涵鋼筋砼蓋板涵排水總體布置排水總體布置排水溝排水溝過路涵過路涵吊溝吊溝截水溝截水溝邊溝邊溝急流槽急流槽攔水帶攔水帶一、概述一、概述3.3.水對路面的影響水對路面的影響一、概述一、概述3.3.水對路面的影響水對路面的影響 1）降低路面材料強(qiáng)度； 2）加快路面材料損壞； 3）唧漿、沖刷； 4）使路面因支撐不足而出現(xiàn)疲勞損壞。一、概述一、概述4.4.水對路基的影響水對路基的影響一、概述一、概述4

2、.4.水對路基的影響水對路基的影響 1）地面水對路基產(chǎn)生沖刷和滲透； 2）地下水使路基濕軟、膨脹、凍脹、翻漿、邊坡滑坍、山坡滑坡等。二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算 1、主要明渠及注意事項1)邊溝邊溝排水量不大，一般不需要水文和水力計算，選用標(biāo)準(zhǔn)斷面形式。邊溝不宜過長，邊溝出水口的間距，一般地區(qū)不宜超過500米，多雨地區(qū)不宜超過300米，三角形和碟形邊溝不宜超過200米。邊溝的縱坡盡可能與路線縱坡坡度保持一致，并不宜小于0.5%的縱坡。邊溝出水口附近以及排水困難路段，應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計。二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算邊溝的橫斷面形式：有梯形、矩形、U形（或帶蓋板矩形、U形

3、）、三角形、碟形橫斷面。高速、一級公路邊溝的底寬和深度不應(yīng)小于0.6米，其他等級公路不應(yīng)小于0.4米。二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算2)排水溝主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)的各種水源的水流,引排至橋涵或路基范圍以外的指定地點(diǎn)。u 排水溝的橫斷面形式一般采用梯形，尺寸大小應(yīng)經(jīng)過水力水文計算選定。邊坡1：1.01：1.5，深度和底寬不宜小于0.5米。u 排水溝的位置，離路基盡可能遠(yuǎn)些，距路基坡腳不宜小于2米；平面上應(yīng)力求直捷，連續(xù)長度宜短，長不宜超過500米。u 排水溝應(yīng)具有合適的縱坡，通過水力水文計算選定，一般情況下，可取0.5%1.0%，溝底縱坡不宜小于0.5%。二、明渠的水力水

4、文計算二、明渠的水力水文計算3）截水溝截水溝長度以200500米為宜；超過500米時，可在中間適宜位置處增設(shè)泄水口，由急流槽或急流管分流排引。截水溝一般采用梯形橫斷面，溝坡坡度為1:1.01:1.5;溝底寬度和溝的深度不宜小于0.5米。地質(zhì)或土質(zhì)條件差，有可能產(chǎn)生滲漏或變形時，應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。溝底縱坡不宜小于0.5%。二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算4)急流槽u 急流槽的構(gòu)造按水力計算特點(diǎn)，亦由進(jìn)口、槽身和出口三部分組成。u 急流槽可采用由漿砌片石鋪砌或水泥混凝土澆筑的的矩形橫斷面或梯形橫斷面。u 漿砌片石急流槽的槽底厚度可為0.20.4米，槽壁厚度為0.30.4米。混凝土急

5、流槽的厚度可為0.20.3米。槽頂應(yīng)與兩側(cè)斜坡表面齊平。槽深不小于0.2米，槽底寬最小 0.25米。u 急流槽槽底每隔2.55.0米應(yīng)設(shè)置一個凸榫，嵌入坡體內(nèi)0.30.5米，以避免槽體順坡下滑。二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算 1、方法一 按照規(guī)范的方法步驟驗算是否滿足二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算1.1.確定匯水區(qū)域確定匯水區(qū)域匯水面積=路面匯水面積+坡面匯水面積二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算1.1.確定匯水區(qū)域確定匯水區(qū)域二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算路塹一側(cè)邊坡匯水面積A1=200（3+4.5+6+6）=3900m2碎落臺匯水面積A2

6、=22004=1600m2瀝青路面中線至邊溝匯水面積A3=6200=1200m2總的匯水面積F= A1+ A2+ A3=3900+1600+1200=6700 m21.1.確定匯水區(qū)域確定匯水區(qū)域2.2.計算徑流系數(shù)計算徑流系數(shù)查公路排水設(shè)計規(guī)范（JTGT D2012）表9.1.8知：二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算2.2.計算徑流系數(shù)計算徑流系數(shù)查公路排水設(shè)計規(guī)范（JTGT D2012）表二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算3.3.計算匯流歷時及平均流速計算匯流歷時及平均流速1）按公路排水設(shè)計規(guī)范（JTGT D2012）式9.1.4計算坡面匯流歷時0 .4 6 71 .4

7、 4 5ppsLti式中：t坡面匯流歷時，min； Lp坡面流的長度，m； ip坡面流的坡度； s地表粗度系數(shù)，按公路排水設(shè)計規(guī)范（JTGT D2012） 表9.1.4確定。二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算路塹邊坡的粗度系數(shù)s1=0.10，坡度分別為1：0.5、1：0.75、1：1、1：1。坡面匯流歷時：碎落臺的粗度系數(shù)s2=0.1，橫向坡度為3%，匯流歷時：瀝青路面的粗度系數(shù)s3=0.013，橫坡為2%，坡面流長度為12.25m，匯流歷時：二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算按照規(guī)范，在斷面尺寸、坡度變化初分段計算各段匯流歷時，

8、再疊加，因此，坡面匯流歷時：2）按公路排水設(shè)計規(guī)范（JTGT D2012）式9.1.5-1計算管溝匯流歷時二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算設(shè)邊溝底寬b=0.4m，高h(yuǎn)=0.4m，漿砌片石砌筑，溝底粗糙系數(shù)n=0.025，設(shè)計水深為0.2m（路基設(shè)計規(guī)范P28要求0.2m，排水設(shè)計規(guī)范P12要求0.1m），過水?dāng)嗝婷娣eA=0.5（0.4+0.8）x0.2=0.12m2，水力半徑二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算溝內(nèi)平均流速為：溝內(nèi)匯流歷時為 t5=200/1.704=1.96min；綜上，可知匯流總歷時 t=t+t5=1.41=9.46+1.96=11.42min。 則邊溝

9、的泄水能力Qc： Qc=vA=1.704x0.12=0.204m/s4.4.計算泄水能力計算泄水能力二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算5.5.計算降雨強(qiáng)度計算降雨強(qiáng)度根據(jù)規(guī)范，高速公路、一級公路路界內(nèi)坡面排水設(shè)計降雨的重現(xiàn)期為15年，其他等級公路為10年，公路采用降雨強(qiáng)度公式計算：二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算（通常年降雨量200mm以下為干旱區(qū)，200mm-500mm之間為半干旱區(qū)）二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算（通常年降雨量200mm以下為干旱區(qū)，200mm-500mm之間為半干旱區(qū)） 查圖9.1.7-2 得

10、該區(qū)60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為C60=0.40由表9.1.7-2 可查得降雨歷時t =12min的轉(zhuǎn)換系數(shù)為 Ct=0.93二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算查圖9.1.7-1 該區(qū)5年重現(xiàn)期10min降雨歷時的降雨強(qiáng)度為強(qiáng)q5，10=1.2 mm/minq p，t=cpctq5,10=1.34x0.93x1.2=1.447mm/min6.6.計算設(shè)計徑流量計算設(shè)計徑流量可按照降雨強(qiáng)度由推理公式計算設(shè)計徑流量Q設(shè)計流量Q= 0.129m3/s泄水能力Qc=0.204 m3/s，所以設(shè)計邊溝尺寸符合要求。二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力

11、水文計算7.7.沖淤檢驗沖淤檢驗邊溝的平均流速應(yīng)使水流在設(shè)計流量條件下不產(chǎn)生沖刷和淤泥。為此，應(yīng)保證設(shè)計流速在最大和最小允許流速范圍內(nèi)。 對于漿砌片石邊溝，最大允許速度為3.0m/s，由于水深不大于0.5m，則修正系數(shù)為0.85，故修正最大允許流速為2.55m/s，而最小允許速度為0.4m/s。對于平均流速V=1.704m/s在最大與最小范圍內(nèi)，故滿足沖淤檢驗。綜上所述，邊溝尺寸符合要求。二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算2、方法二 通過假設(shè)排水段落長度L，匯流歷時t的方法求縱坡與排水段落長度的關(guān)系。路塹一側(cè)邊坡匯水面積A1=L（3+4.5+6+6）=19.5Lm2碎落臺匯水面積A2

12、=2L4=8Lm2瀝青路面中線至邊溝匯水面積A3=6L=6Lm2總的匯水面積F= A1+ A2+ A3=33.5L m21 1）. .確定匯水區(qū)域確定匯水區(qū)域二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算2 2）. .計算徑流系數(shù)計算徑流系數(shù)查公路排水設(shè)計規(guī)范（JTGT D2012）表二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算3 3）. .降雨歷時及溝內(nèi)平均流速降雨歷時及溝內(nèi)平均流速降雨歷時取設(shè)計控制點(diǎn)的匯流歷時，其值為匯水區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)到排水設(shè)施（出水口）處的坡面匯流歷時與溝內(nèi)的溝管匯流歷時之和。設(shè)降雨歷時為12min。4 4）. .設(shè)計重現(xiàn)期設(shè)計重現(xiàn)期根據(jù)規(guī)范，高速公路、一級公路路界內(nèi)坡面排水設(shè)

13、計降雨的重現(xiàn)期為15年，其他等級公路為10年。二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算5）降雨強(qiáng)度按公路所在地區(qū)，查公路排水設(shè)計規(guī)范得5年設(shè)計重現(xiàn)期10min降雨歷時的降雨強(qiáng)度為q5,101.2mm/min，10年設(shè)計重現(xiàn)期時的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為cp=1.34，60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為c60=0.4，10min降雨歷時轉(zhuǎn)換系數(shù)為c5=1 。于是，暴雨強(qiáng)度為q=1.21.341=1.608mm/min6）邊溝最大排水距離計算根據(jù)公路排水設(shè)計規(guī)范JTJ018-97，設(shè)計徑流量為Q=16.67qF=16.670.81.60833.5l10-6m3/s當(dāng)路線縱坡為3%時，邊溝的泄水能力為Qc=v

14、A=1.704x0.12=0.204m/s二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算邊溝泄水能力必須大于其設(shè)計徑流量，即QcQ0.20416.670.81.60833.5L10-6那么，當(dāng)路線縱坡為3%時，邊溝最長排水距離l（出水口最大間距）為L0.204/（16.670.81.60833.510-6）284m7）檢驗匯流歷時假設(shè)因為坡面匯流有兩部分，一部分是路面水匯流，另外一部分是路塹坡面水匯流，兩部分各自同時發(fā)生，因此，坡面匯流歷時應(yīng)取二者的大者。由前面的計算可得，路面匯流歷時為1.09min；路塹邊坡匯流歷時為9.46min。因此取t1=9.46min。二、明渠的水力水文計算二、明渠的水力水文計算再按式t2= l /(60v)=283/(601.704)=2.77min由此，可得到匯流歷時為 t= t1+ t2=9.46+2.77=12.23min10min再假設(shè)降雨歷時為13min，通過內(nèi)插得出降雨歷時轉(zhuǎn)換系數(shù)ct=0.89，通過以上過程的計算得到，當(dāng)路線縱坡為3%時，邊溝最長排水距離l（出水口最大間距）為319m，且匯流歷時t=12.58min13min,因此，取