高速公路路面设计及排水设计(参考).doc

第三章 排水设计计算说明书 气候与地质条件介绍 亚热带湿润季风气候整体气温变化幅度小，年均温13-14℃，1月均温3.0-6.3℃，7月均温19.8-22.0℃。气候宜人。地形起伏较大，局部地区气候差异明显。全市总水量约142.18亿立方米，其中地表水体平均年流量64亿立方米。 工程区年降水量具明显的季候性特征，5～10月为雨季，多暴雨，降水量占全年总量的三分之二，暴雨常造成洪水灾害，并诱使边沟设计验算 在K1+983.396至K1+020之间的侧挖方段为挖方最大汇水面积段，本次设计以沥青混凝土路面为例。路堑（坡度为1：,坡面流长度为m），路基宽度2.5m,取单侧路面和路肩横向排水宽度为1m,路拱横坡为2%在纵断面方面，此处属于竖曲线上，采用平均纵坡i=（-1516.70）/=0.03%,边沟坡脚和路肩边缘间设置形边沟。计算简图如图 计算汇水面积和径流系数： 由图一计算汇水区域在路堑一侧（由平台沟到边坡平台）的面积A1==274.53m2。由于坡面上采防护，则由《公路排水设计规范》得坡面径流系数取C1=0.。汇水区域在边沟平台上的面积A2=×36.604=36.604m2,取坡面径流系数(浆护面)C2=0.，汇水区域在路面一侧(公路路中线到边沟）的面积为A3=×12=439.248m2,由表查得沥青路面径流系数为C3=0.95。由此，总的汇水面积为F=+36.604+439.248=750.382m2，汇水区的径流系数为C=。 4.21 边沟计算示意图 计算汇流历时： 由克毕公式计算坡面汇流历时， 其中：L坡面流长度； i坡面流坡度； m地表粗糙系数； 由表查得防护路堑边坡的粗度系数m=0.4，且路堑坡度为1：.5,得路堑坡面汇流历时。 由表查得边沟平台（护面）的粗度系数m=0.,横向坡度为%，则 查表得沥青混凝土路面粗糙系数为m=0.013，横坡%，坡面流长度为1m，所以历时时间为。 因此取坡面汇流历时t=min(取最大值)。 设边沟底宽为0.m，高0.m，以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数n=0.025。设计水深为0.m。 求得过水断面段面积为A=，水力半径为R=m。 按曼宁公式,得沟内平均流速为： ，因此沟内汇流历时为 。 由上可得汇流历时为 。 计算降雨强度： 据设计手册，高速公路路界内坡面排水设计降雨重现期为15年。求设计重现期和降雨历时内的降雨强度（mm/min）,由于公路在境内，据《公路排水设计手册》，可取公式。 计算设计径流量： 可按降雨强度由推理公式确定：， 式中Q---设计径流量； C---径流系数； F---汇水面积（Km）; 所以。 检验径流： 设定边沟的截面形式为形底宽0.m,过水断面为底宽0.m，水深0.m，断面积为0.m2,则泄水能力Qc=0.×2.3=0.69m/s。 因为设计径流量Q=0.m/s泄水能力Qc=m/s，所以假定的边沟尺寸符合要求。 冲淤检验： 边沟的平均流速应使水流在设计流量条件下不产生冲刷和淤泥。为此，应保证设计流速在最大和最小允许流速范围内。 对于浆砌片石边沟，最大允许速度为3.0m/s，由于水深不大于0.m，则修正系数为0.85,故修正最大允许流速为2.55m/s,而最小允许速度为0.4m/s。 对于平均流速V=m/s在最大与最小范围内，故满足冲淤检验。 综上所述，边沟尺寸符合要求。 拦水带设计验算： 本次设计以沥青路面设计为例，单侧路面和路肩横向排水的宽度为1m,出水口的间距初拟为50m，以K+983.396～K11+020段为设计段，纵坡坡度为%,路拱横坡度为%。计算图见图： 4.31 拦水带设计示意图 设计径流量计算 设计重现期 按公路重要程度（高速公路），对路面和路肩表面排水取设计重现期为5年。 汇水面积和径流系数 设出水口间距为50米，则两个出水口之间的汇水面积为F=50×1×10-6=600×10-6km2,对于沥青混凝土路面取径流系数C=0.95。 汇流历时 由克毕公式计算坡面汇流历时t1，由表查得地表粗度系数m1=0.013,路面横坡为is=%,坡面流长度LS=1m,可计算得到坡面汇流历时=1.min 由沟底（即路线）纵坡ig=%,则由齐哈近似估算： ==m/s,所以沟内汇流历时为： ts=50/(60×)=5.411min 由此，可得到汇流历时为t=t1+t2=min 降雨强度 的降雨强度公式为：3.mm/min, 由此得到设计径流量为： =16.67×0.95××600×10-6=0.030m3/s 确定路缘带内的水深与水面宽度 硬路肩宽为m,外侧边缘设沥青路缘带，近路缘带60cm宽度范围内路肩横坡采用5%，由以上求得设计径流量Q=0.03m3/s。折