路基排水沟、边沟水力计算书.doc

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1、大庆至广州高速公路粤境连平至从化段D1合同段路基排水设施水力计算书一、双向八车道大庆至广州高速公路粤境连平至从化段D1合同段，选用沥青砼路面，路面和路肩（半幅）横向排水的宽度为19.75m（双向八车道），路面和硬路肩横坡为2%，土路肩为4%，路线最小纵坡为5‰。本项目拟设置排水沟、急流槽、边沟、平台截水沟和截水沟等排水设施来排除和拦截路界范围内外的雨水。现按照《公路排水设计规范》JTJ018-97的规定，通过计算设计径流量反算各种排水设施各型号的最大排水距离(即出水口距离)和面积，为确定各路段各种排水设施型号的选取提供参考。1．拦水路缘石最大排水距离

2、的计算1）降雨历时降雨历时取设计控制点的汇流历时，其值为汇水区最远点到排水设施（出水口）处的坡面汇流历时与沟内的沟管汇流历时之和。设降雨历时为3min。拦水路缘石与路肩铺面构成的浅三角型过水断面的泄水能力为：Qc＝0.377×h8/3×I1/2/（ih×n）＝0.377×0.058/3×I0.5/（0.02×0.013）注：水力坡度I取路线纵坡；水深h＝250×0.02＝5cm（即水深小于5cm时，浅三角型过水断面的水面入侵硬路肩小于2.5m，保证行车安全。）2)汇水面积和径流系数当出水口间距为l时，两个出水口之间的汇水面积为F=l×19.75×10

3、-6km2取径流系数Ψ=0.95。3)设计重现期根据《公路排水设计规范》JTJ018-97的规定，高速公路路面和路肩表面排水设计重现期为5年。4）降雨强度按公路所在地区，查《公路排水设计规范》JTJ018-97得5年设计重现期10min降雨历时的降雨强度为q5,10＝2.8mm/min，5年设计重现期时的重现期转换系数为cp=1.0,60min降雨强度转换系数为c60=0.5，3min降雨历时转换系数为c5=1.40。于是，暴雨强度为q=1.0×1.40×2.8=3.92mm/min5）设计径流量根据《公路排水设计规范》JTJ018-97，设计径流量

4、为Q=16.67ΨqF=16.67×0.95×3.92×l×19.75×10-6m3/s6）拦水缘石最大排水距离的计算...当路线纵坡为5‰时，浅三角型过水断面的泄水能力为Qc＝0.377×h8/3×I1/2/（ih×n）＝0.377×0.058/3×0.0050.5/（0.02×0.013）=0.035m3/s浅三角型过水断面的泄水能力必须大于其设计径流量，即Qc>Q0.035>16.67×0.95×3.92×l×19.75×10-6那么，当路线纵坡为5‰时，拦水路缘石最长排水距离l（出水口最大间距）为l＝0.035/（16.67×0.95×3.9

5、2×19.75×10-6）＝28.55m7）检验汇流历时假设由表查得地表粗度系数为m1=0.013,路面横坡为is=0.02,坡面流长度为Ls=19.75m，可计算得到坡面汇流历时==1.909min按式v=20ig0.6得v＝20×0.0050.6=0.83m/s，再按式t2=li/(60×v)=28.55/(60×0.83)=0.57min由此，可得到汇流历时为t=t1+t2=1.909+0.57=2.48min<3min当路线纵坡为其它数值时，按照上述计算过程对拦水路缘石最大排水距离进行计算，并对汇流历时进行检验，结果列于表1。表1不同路线纵坡

6、拦水路缘石最大排水距离路线纵坡(%)泄水能力(m3/s)出水口间距(m)汇流历时(min)0.5%0.035282.480.7%0.041342.461.0%0.049402.441.5%0.060492.422.0%0.070572.402.5%0.078632.393.0%0.085702.383.5%0.092752.384.0%0.098802.37由表1可知，拦水路缘石的最大排水距离随着路线纵坡的加大而增大，汇流历时均小于3min。因此，现拟定:当路线纵坡为0.5%~0.7%时，出水口间距设为30m；当路线纵坡为0.7%~1.0%时，出水口

7、间距设为35m；当路线纵坡为1.0%~1.5%时，出水口间距设为40m；当路线纵坡为1.5%~2.0%时，出水口间距设为50m；当路线纵坡为大于2.0%时，出水口间距设为60m。...2．急流槽水力计算拦水缘石汇集路面水后，通过设置一定间隔的急流槽将水排到路堤边坡底部的排水沟。由急流槽槽底纵坡（即路堤边坡坡度ig=1:1.5）ig=66.7％，可计算得到矩形(b=0.4，h=0.2)沟平均流速现拟采用的矩形急流槽宽0.40m，高0.2m。若矩形急流槽的过水能力按水深达到16cm计算（留20％安全高度），则过水断面面积A为0.064m2，过水断面湿周ρ

8、为0.72m，水力半径，R=bh/(b+2h)=0.089v=n-1R2/3I1/2=0.015-10.08