1、公路排水設(shè)計(jì)中明渠排水的水文水力計(jì)算，蘇州交科集團(tuán)有限公司，2020年8月5日，星期三，1。概述，1 .公路排水系統(tǒng)、排水溝、穿越涵洞、懸溝、截水溝、邊溝、急流槽和止水帶。概述，3 .水對(duì)路面的影響。概述，3 .2)加速路面材料的損壞；3)抽水沖刷；4)支撐不足導(dǎo)致路面疲勞損壞。1.概述；4.水對(duì)路基的影響；1.概述；4.水對(duì)路基的影響；1)地表水對(duì)路基的侵蝕和滲透；2)地下水使路基濕軟、膨脹、凍脹、翻漿、邊坡坍塌、邊坡滑坡等。2.明渠水力和水文計(jì)算，1。主要明渠及注意事項(xiàng)1)邊溝通常不需要進(jìn)行水文和水力計(jì)算，采用標(biāo)準(zhǔn)斷面形式。溝渠不應(yīng)過長(zhǎng)，一般地區(qū)溝渠出口間距不應(yīng)超過500米，多雨地區(qū)不應(yīng)超

2、過300米，三角形和碟形溝渠不應(yīng)超過200米。邊溝的縱坡應(yīng)盡可能與路線一致，且不應(yīng)小于0.5%。在邊溝出口附近和排水困難的路段應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。2.明渠水力和水文計(jì)算。邊溝斷面形式：梯形、矩形、U形(或帶蓋板的矩形和U形)、三角形和碟形斷面。高速公路和一級(jí)公路的邊溝底寬和深度不應(yīng)小于0.6米，其他等級(jí)公路不應(yīng)小于0.4米。2.明渠水力和水文計(jì)算；2)排水溝，主要用于將路基內(nèi)各種水源的水引至橋涵或路基以外的指定地點(diǎn)。排水溝的橫斷面形式一般為梯形，其尺寸應(yīng)通過水力和水文計(jì)算選擇。坡度為1: 1.01: 1.5，深度和底寬不應(yīng)小于0.5m.排水溝的位置應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離路基，離路基坡腳不應(yīng)小于2米；在平面上

3、盡量直快，連續(xù)長(zhǎng)度要短，長(zhǎng)度不要超過500米。排水溝應(yīng)有合適的縱坡，縱坡由水力和水文計(jì)算選擇。一般以0.5%至1.0%為佳，溝底縱坡不應(yīng)小于0.5%。2.明渠水力和水文計(jì)算，3)截水溝，長(zhǎng)度為200，500米；當(dāng)超過500米時(shí)，可在中間適當(dāng)位置增設(shè)出水口，通過射流通道或射流管分流排水。截水溝一般采用梯形斷面，溝坡坡度為1:1.0133601.5；溝底寬度和溝深不應(yīng)小于0.5米。當(dāng)?shù)刭|(zhì)或土質(zhì)條件差，可能發(fā)生滲漏或變形時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施。溝底縱坡不應(yīng)小于0.5%。(2)明渠水力和水文計(jì)算；(4)根據(jù)水力計(jì)算特點(diǎn)，射流通道的結(jié)構(gòu)也由入口、通道體和出口三部分組成。急流槽可采用由漿砌片石鋪設(shè)或由水

4、泥混凝土澆筑的矩形或梯形斷面。漿砌片石急流槽底部厚度為0.20.4米，壁厚為0.30.4米?；炷亮锊鄣暮穸瓤梢允?.20.3米。凹槽頂部應(yīng)與兩側(cè)的斜面齊平。槽深不小于0.2m，槽底寬度至少為0.25米.急流槽底部每隔2.55.0米設(shè)置一個(gè)榫頭，榫頭應(yīng)嵌入斜坡0.30.5米，以防止急流槽滑下斜坡。2.明渠水力和水文計(jì)算，1。按照標(biāo)準(zhǔn)方法步驟2檢查是否符合要求。明渠水力和水文計(jì)算，1。確定集水面積，等于道路集水面積和斜坡集水面積，2。明渠水力和水文計(jì)算，路塹一側(cè)邊坡集水面積A1=200(3 4.5 6 6)=3900m2，破碎平臺(tái)集水面積A2=22004=1600m2，瀝青路面中線集水面積A3=

5、6200=1200m2，總集水面積F=A1A2 A3=3900 1600 1200=6700 m2。1.公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGT D2012)表9 . 1 . 8:2。明渠水力和水文計(jì)算；2.計(jì)算徑流系數(shù)；公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范檢查表(JTGT D 2012)；2。明渠水力和水文計(jì)算；3.計(jì)算匯流持續(xù)時(shí)間和平均流速；1)根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范，Lp坡面流的長(zhǎng)度為米；ip斜率流量的斜率；表面粗糙度系數(shù)根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGT D2012)表9.1.4確定。2.明渠水力和水文計(jì)算。路塹邊坡的糙率系數(shù)S1為0.10，坡度分別為1: 0.5、1: 0.75、1: 1和1: 1。坡面匯流歷時(shí)：s2=0.

6、1，橫向坡度為3%，匯流歷時(shí)：s3=0.013，橫向坡度為2%，坡面流長(zhǎng)度為12.25米，匯流歷時(shí)：2。明渠的水力和水文計(jì)算，根據(jù)規(guī)范，在斷面尺寸和坡度變化之初，分段計(jì)算。2)根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGT D2012)公式9.1.5-1計(jì)算管溝合流歷時(shí)；2.明渠水力和水文計(jì)算，設(shè)置邊溝底，寬度b=0.4m，高度h=0.4m，漿砌片石砌筑，溝底糙率系數(shù)n=0.025，設(shè)計(jì)水深0.2m(路基設(shè)計(jì)規(guī)范P28要求0.2m)。明渠水力和水文計(jì)算表明，渠道平均流速為0，渠道匯流持續(xù)時(shí)間為T5=200/1.704=1.96min；綜上所述，可以看出總的匯合持續(xù)時(shí)間是t=t5=1.41=9.46 1.96=

7、11.42分鐘。則邊溝的排水能力QC:QC=va=1.7040.12=0.204米/秒；4.計(jì)算排水能力；2.明渠水力和水文計(jì)算；5.計(jì)算降雨強(qiáng)度。根據(jù)規(guī)范，高速公路和一級(jí)公路范圍內(nèi)的邊坡排水設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期為15年，其他等級(jí)公路為10年。公路按降雨強(qiáng)度公式計(jì)算(一般年降雨量在200毫米以下為干旱，年降雨量在200毫米至500毫米之間為半干旱)；2.明渠水力和水文計(jì)算；(一般來說，200毫米以下的年降雨量是干旱的，200毫米至500毫米之間的年降雨量是半干旱的)；根據(jù)圖9.1.7-2，該地區(qū)60分鐘降雨強(qiáng)度換算系數(shù)C60=0.40。根據(jù)表9.1.7-2，降雨歷時(shí)t=12分鐘的換算系數(shù)為Ct=0.

8、93。其次是明渠的水力和水文計(jì)算，其次是明渠的水力和水文計(jì)算，參見圖9.1.7-1，該地區(qū)五年一遇10分鐘降雨強(qiáng)度為強(qiáng)q5，10=1.2 mm/min，q p，t. 10=1.34x0.93x1.2=1.447mm/min。6.計(jì)算設(shè)計(jì)徑流。根據(jù)降雨強(qiáng)度，可通過推理公式計(jì)算出設(shè)計(jì)徑流Q。設(shè)計(jì)流量Q=0.129m3/s，泄流能力Qc=0.204 m3/s，設(shè)計(jì)邊溝尺寸滿足要求。2.明渠水力和水文計(jì)算；7.沖淤試驗(yàn)中，邊溝的平均流速應(yīng)使水流在設(shè)計(jì)流量條件下不產(chǎn)生沖淤。因此，設(shè)計(jì)流量應(yīng)在最大和最小允許流量范圍內(nèi)。漿砌片石邊溝的最大允許速度為3.0m/s。由于水深不大于0.5m，修正系數(shù)為0.85，因

9、此修正后的最大允許流速為2.55米/秒，最小允許流速為0.4米/秒，平均流速V=1.704m米/秒在最大和最小范圍內(nèi)，滿足沖淤試驗(yàn)。綜上所述，邊溝尺寸符合要求。2.明渠水力和水文計(jì)算；2.方法2?？v向坡度和排水?dāng)嗝骈L(zhǎng)度之間的關(guān)系是通過假設(shè)排水?dāng)嗝鎭碛?jì)算的，路塹邊坡集水面積A1=L(3 4.5 6 6)=19.5 M2碎石平臺(tái)集水面積A2=2L4=8Lm2瀝青路面從中線到邊溝的集水面積A3=6L=6Lm2總集水面積F=A1 A2 A3=33.5L m2，1)。確定集水區(qū)；2)明渠水力和水文計(jì)算。查看公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGT D2012)表、2。明渠水力和水文計(jì)算，3)降雨歷時(shí)和溝內(nèi)平均流速，降

10、雨歷時(shí)取設(shè)計(jì)控制點(diǎn)匯流歷時(shí)，其值為集水區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)到排水設(shè)施(出口)的坡度匯流歷時(shí)與溝內(nèi)溝管匯流歷時(shí)之和。假設(shè)降雨持續(xù)12分鐘。設(shè)計(jì)重現(xiàn)期根據(jù)規(guī)范，高速公路和一級(jí)公路邊界邊坡排水設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期為15年，其他等級(jí)公路為10年。2.明渠水力和水文計(jì)算；5)根據(jù)公路所在區(qū)域，根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范，5年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期10分鐘降雨強(qiáng)度為q5，101.2毫米/分鐘，10年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為cp=1.34，60分鐘降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為c60=0.4，10分鐘降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為c5=1。因此，暴雨強(qiáng)度為q=1 . 21 . 341=1.608毫米/分鐘；6)邊溝最大排水距離的計(jì)算依據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018

11、-97，設(shè)計(jì)徑流量為q=16.67 Qf=16 . 670 . 81 . 60833 . 5 l 10-6 m3/s，視為路線Qc=vA=1.704x0.12=0.204m/s，2。明渠水力和水文計(jì)算時(shí)，邊溝的泄流能力必須大于其設(shè)計(jì)徑流量，即QcQ 0.20416.670.81.60833.5L10-6，然后當(dāng)路線縱坡為3%時(shí)，邊溝最長(zhǎng)排水距離l(出口間最大距離)為l0.204/(16 . 670 . 81 . 60833 . 510-6)284m，7)檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)，因?yàn)榍覂刹糠滞瑫r(shí)發(fā)生，因此，坡面匯流持續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)前面的計(jì)算，道路匯流持續(xù)時(shí)間為1.09分鐘；路塹邊坡匯流時(shí)間為9.46分鐘，因此t1=9.46min分鐘.其次是明渠的水力和水文計(jì)算，然后根據(jù)公式T2=l/(60v)=283/(601.704)=2.77分鐘，我們可以得到匯流歷時(shí)t=t1t2=9.462.77=12.23min分鐘和10分鐘，然后假設(shè)降雨歷時(shí)為13分鐘，我們可以通過插值得到降雨歷時(shí)換算系數(shù)ct=