序号 1 2
4.6.2 涵洞具体计算：
圆管涵的标准跨径通常取50、75、100、125、150（cm）。下面来计算排水总体规划图中K1+400处的涵洞，参考资料为《公路排水设计手册》（人民交通出版社 姚祖康编著），以下系数及表均由此书中摘取。
采用的方法为径流形成法，此法是以暴雨资料为主推算小流域洪水流量的一种方法，是公路部门目前普遍使用的一种计算方法，该公式只适用于汇水面积F≤30 km的小流域。
我国公路系统最常采用的是公路科学研究所提出的简化公式，其中未考虑洪峰削减的公式为：
2
涵洞位置 K1+400 K4+400 结构类型 钢筋混凝土圆管涵 钢筋混凝土圆管涵 交角（°） 90 90 孔数及孔径 1×Φ1.25 1×Φ1.25 洞口型式 一字 一字 QP??(h?Z)F??? （8-1）
式中 QP——规定频率为P时的雨洪设计流量（m/s）
F——汇水面积（km），根据详细设计平面图计算得：F=0.204km h——暴雨径流厚度（mm） 查得本地区为暴雨分区的第十六区 查得汇水区土的吸水类属第II类 取汇流时间为t＝30min
根据公路类型，本地区设计洪水频率为1/50 根据以上四个因素值查得h＝32mm Z——被植物或坑挖滞流的径流厚度
根据地面特征查表得Z＝10mm（灌木丛，山地水稻田，结合治理，坡面已初步控制） φ——地貌系数，根据地型、汇水面积F、主河沟平均坡度Iz决定 按主河沟平均坡度Iz（‰）＝10～20 汇水面积F（km） F＜10 km 查得φ=0.09
β——洪峰传播的流量折减系数，由汇水面积重心至桥涵的距离（L0＝0.3Km<1Km）及汇水区的类型（丘陵汇水区）综合查得，本设计取β=1；
γ——汇水区降雨不均匀的折减系数，由于汇水区得长度宽度均小于5Km，故不予考虑，取γ=1； δ——考虑湖泊或小水库调节作用对洪峰流量影响的折减系数，本地区没有水库，所以取1； 将各值带入公式计算得
2
2
2
2
3
3245Qp＝0.09?(32?10)?0.204?1?1?1＝2.6m/s
3
3245(1)
确定涵洞孔径d
初选临界水深hk时的充满度为
hkd?0.8。查表的，k=0.382。则管径为：
26
22.6 d?5?1.13m
9.81?0.382取管径d=1.25m。
(2)
临界水深
以d=1.25m代入计算时，可得
2.62?0.2264 k?51.25?9.81查表得到相应的hkd?0.704。故临界水深hk?0.704?1.25?0.8802m。
(3)
临界流速和临界坡度的确定
查表可得，当
hk?0.704时，k1?0.591 ，k2?0.913，k3?0.297。 d则：临界流速vk： vk
临界坡度ik为：
?k1gd0.591?9.81?1.25??2.817m/s k20.913ik?2vk?123???dk3???n?2?2.8172?1?1.25?0.297?23???0.014??2?5.84‰
采用临界坡度时，涵内正常水深h0和流速v0均与临界水深hk和临界流速vk相同。涵洞底坡等于临界坡度，涵前水深小于允许水深，涵洞进水口处得净空高度大于要求得最小净空高度，涵洞出口处水深（涵内水深）大于下游正常水深，涵洞水流状态为无压自由流。
(4)
最大纵坡的确定
，则涵洞纵坡可增大。 ?6.0m/s）
假设涵洞内正常流速采用允许流速（v0由流量公式，涵内过水断面面积为则
A?Qv0?2.6/6.0?0.434m2。
，查表的充满度
k1?Ad2?0.4341.252?0.278h0d?0.384。由此，正常水深
h0?0.384?1.25?0.48m。
查表知断面的流速特征相对值W0/Wd?0.882,其中Wd?28.35d23?28.35?1.2523?32.897,由此，
W0?0.882?32.897?29.012。
则i2?v0W02?6.0229.0122?42.8‰。
可见涵洞纵坡I可在ik=5.84‰～42.8‰范围内选择。
(5)
确定涵洞长度
27
L上＝B上?m（H?h上）6.0?1.5?（4?3.8）?＝5.33m
1?mi01?1.5?0.122L下＝
B下?m（H?h下）6.0?1.5?（4?3.5）?＝8.26m
1?mi01?1.5?0.122式中 B——路基宽度，为12.0米
B上 , B下——由路基中心至上，下游路基边缘的宽度，当路基无加宽时均为0.5B，即为6.0米； H——路基填土总高度，即由路基中心至路基边缘高度，此涵洞处为4米 h上，h下——涵洞上下游洞口建筑高度，h上取.3.8米，h下取3.5米 m——路基边坡坡度（按1：m），m=1：1.5 i0——涵底坡度（以小数表示） i0=12.2% L上，L下——涵洞上，下游长度
涵洞全长： L= L上+L下=5.33+8.26= 13.59m
第五章 路面设计
5.1.设计资料
表5.1 交通组成表
序 号 1 车型 解放CA10B 前轴重 19.4 后轴重 60.85 后轴数 1 后轴轮组数 后轴距（m） 双 交通量 697 3 4 5.2 轴载分析 东风EQ140 黄河JN150 23.7 49.0 69.2 101.6 1 1 双 双 595 408 路面设计以双轴组单轴载100KN作为标准轴载以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。 5.3以设计弯沉为指标的轴载换算
?Pi?轴载换算采用如下的计算公式：N?C1C2Ni??P?? 式中： N —标准轴载当量轴次，次/日
4.33
ni—被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日 pi—被换算车辆的各级轴载，KN
P—标准轴载，KN
K—被换算车辆的类型数
c1—轴载系数，c1?1?1.2(m?1)，m是轴数。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距
离小于3m时，应考虑轴数系数。
28
轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。 有上式轴载换算结果如表5.2所示：
表5.2 轴载换算表
车型 交通量ni 697 后轴 前轴 后轴系数 pi 60.85 c1 c2 1 1 pi 19.4 c1 1 c2 6.4 后轴系数 c1c2ni(83.87 pi4..35) P解放CA10B 东风EQ140 黄河JN150 80.31 3.56 595 69.2 1 1 119.95 23.7 1 6.4 7.26 127.21 408 101.6 1 1 437.17 49.0 1 6.4 117.28 554.45 ?P?N?C1C2Ni?i??P? 5.4 以设计弯沉为指标累计当量轴数计算
4.35765.53 根据《公路沥青路面设计规范》JTG50-2006，二级公路沥青路面的设计年限为12年，双向双车道的车道系数??0.65，
?=7%
设计年限内一个车道的累计当量轴次Ne
t?(1??)?1??365?N1??? Ne?
?式中 Ne——设计年限内一个车道的累计当量轴次
t ——设计年限
Nt ——设计竣工后第一年双向日平均当量轴次
?
——设计年限内的交通量平均增长率
? ——车道系数
?＝7%, 经计算Ne＝324.90 万次
由已知材料，可知t=12年，
5.5验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算
依据《公路沥青路面设计规范》JTG50-2006验算半刚性基底层底拉应力公式为
pN'??c1c2ni(i)Pi?1k''8
式中：
c1'——轴数系数，当轴间距大于3米时,按单独的一个轴载计算,则C=1m,当轴间距小于3m时,按双轴或多轴计
1
算, C1=1+2×(m-1)
m——轴数
29
'c2——为轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。
计算结果如5.3表所示：
表5.3 轴载换算表
车型 交通量ni 697 后轴 前轴 后轴系数 pi 60.85 c1 1 c2 1 pi 19.4 1 c1 c2 6.4 后轴系数 c1c2ni(''pi8) P解放CA10B 东风EQ140 黄河JN150 13.11 0.01 13.12 595 69.2 1 1 31.29 23.7 1 6.4 0.04 31.33 408 101.6 1 1 463.25 49.0 1 6.4 8.68 471.93 pN??c1c2ni(i)8P i?1k''516.38 5.6 以验算半刚性基层层底拉应力累计当量轴数计算
根据《公路沥青路面设计规范》JTG50-2006，二级公路沥青路面的设计年限为12年，双向双车道的车道系数??0.65，
?=7%
则累计当量轴次：
t?(1??)?1????365?N2? =219.16万次
N＝Ne?e
?5.7结构组合设计及各层资料的设计参数
路面面层采用沥青混凝土，厚度为10cm，其中:上面层采用细粒式密级配沥青混凝土（4cm），下面采用粗粒式密级配沥青混凝土（6cm）。基层采用20cm水泥碎石。底基层采用石灰土，厚度由计算确定。
以设计弯沉值计算路面厚度时，各层材料均采用20℃抗压回弹模量。验算层底拉应力时，沥青混合料采用15℃抗压回弹模量、15℃劈裂强度。结构组合设计及材料参数见表5.4。
查表，按设计弯沉值计算厚度时采用20验算面层底弯拉应力的采用15
??C抗压模量，细粒式沥青混凝土1400MPa，粗粒式密集配沥青混凝土1000MPa。
C抗压模量，细粒式沥青混凝土2000MPa，粗粒式密集配沥青混凝土1400MPa；二灰碎石抗
压模量1500MPa，石灰土550MPa。各层材料劈裂强度：细粒式沥青混凝土1.4MPa,粗粒式沥青混凝土0.8MPa，二灰碎石0.65MPa，石灰土0.225MPa。
表5.4 结构组合设计及材料参数汇总表
层位 材料名称 h（cm） 20℃模量（MPa） 15℃模量（MPa） 15℃劈强度（MPa） 30