同济大三下路基排水设计

1、交通运输工程学院道路与机场工程路基工程100%100%1 1% %路基排水设计双向四车道高速公路，路面形状尺寸如图:本文所有图表数据均采用 公路排水设计规范(JTGJTG 018018-9797)设计，下文中不在说明。、路基咼度2m由于路堤路线平缓，汇水量不大，所以路面表面水采取坡面漫流的形式排放。排水设施有中央分隔带排水设施和排水沟。中央分隔带中央分隔带采用无铺面封闭的形式，降落在分隔带上的表面水汇集在带中央的低洼处，由分隔带内的排水设施排走。中央分隔带央分隔I带排水系统中央分隔带排水系统集水井俯水井俯视LiLi4%集水井正立集水井正立井正立面集水井侧立面集水井侧立面层基层基层底基层匸1道路

2、横断面4%uH10cm横向排水罰排水管分隔带中央分卩中央分隔带面层基层10cn10cn 纵向排水管cn纵12%4%4%交通运输工程学院道路与机场工程路基工程100%100%2 2% %100%11 0集水井集水井集水井1% 1%I2%-3 -TO跑JI UNFVERSI.TY由表查得高速公路路面和路肩表面排水的设计重现期为5 5 年;2、汇水面积和径流系数100%100%设横向排水管间距为 40m40m，两个排水管之间的汇水面积为F = 40 2 - 80m2由表查得径流系数 -0.953、汇流历时设汇流历时为 5min5min;4、降雨强度由图查得上海市 5 5 年重现期 10min10mi

3、n 降雨历时的降雨强度：q5,10= 2.0mm/min；由表查得该上海市 5 5 年重现期时的重现期转换系数为Cp=1.00。由图查得上海市 60min60min降雨强度转换系数为C60= 0.40，再由表查得 5min5min 降雨历时转换系数为C5=1.25。按照公路排水设计规范，计算降雨强度为：q =cpGq5,10= 1.00汇1.25汉2.0 = 2.5mm/min5、设计流量设计流量为：Q = 16.6 7- q F式中：Q Q设计径流量（m3/sm3/s）;q q- 设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度（mm/minmm/min ）;“一一径流系数；F F汇水面积（km2km2

4、）;计算可得：2%中央分隔带排水系统2% 1%4%2%交通运集水井1:1底基层2%4%路基工程备注：本图中所有单位均以 cnicni 十。10cm10cm 横向排水管集水井10cm10cm 纵向排水管集水井俯视中央分隔带I2%-4 -TO跑JI UNFVERSI.TYQ =16.67- q F =16.67 0.95 2.5 10 - 60 80 = 0.053m3/s同闹交通运输工程学院道路与机场工程路基工程-5 -6、检验汇流历时假设由表查得地表粗度系数为mij =0.013，中央分隔带侧边坡度为汇流历时：100%100%，可计算得到侧面= 1.445(0.013 1丫1.000.4670

5、.190 min由纵向排水管坡度ig=1%，可计算得到平均流速为:v=2Oig0.6=2O O.O10.6= 1.26m/s可计算得到纵向排水管汇流历时：l40.t20.53 min60v60 1.26汇流历时为：t-鮎+t2=0.19十0.53 = 0.72min c5min假设汇流历时验算合格，设计径流量取为:7、中央分隔带的泄水能力验算0.053m3/s式中：Q Q 沟或管的泄水能力(m2/s);(m2/s); v v 沟或管内的平均流速(m/s);(m/s);A A 过水断面面积(m2)(m2)。计算横向排水管过水断面的面积：A =3 0.12=0.0314m2排水管的水力半径：计算排

6、水管的平均流速:0.2-0.05式中：n n 沟壁或管壁的粗糙系数，采用塑料材质,R R水力半径(m)(m)；I I 水力坡度，可取用沟或管的底坡。n=0.010n=0.010 ；由此，平均流速为:A fTOGJl UNFVERSITT交通运输工程学院道路与机场工程路基工程避翳/TONGJI LfNFVERSLTV排水管的泄水能力：Q=vA=1.92 0.0314 =0.0603m3/s . 0.053m3/s所以，满足要求。排水沟排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流，引至桥涵或者路基范围以外的指定地点。排水沟的断面形式一般采用梯形，其截面尺寸由水力、水文计算确定。排水沟底宽不

7、应小于 0.5m0.5m，深度按流量确定，且不宜小于 0.5m0.5m。边坡坡度视土质而定， 一般土沟边坡可用 1 1: 1 1 1 1: 1.51.5o沟底纵坡以 1%1%3%3%为宜，当纵坡大于 3%3%,需进行 加固，大于 7%7%时，应设置跌水或急流槽。排水沟的长度应根据实际需要确定，通常宜 在 500m500m 以内。排水沟距路基的距离一般不小于3 34m4m，不宜大于 300300 米。根据以上规定，采用梯形排水沟，用浆砌片石防护，其内侧边坡为1 1: 1 1;地面宽度为0.6m0.6m，深度为 0.6m0.6m，其中水深为排水沟深度的3/43/4，排水沟纵坡为 1%1%,距坡脚

8、3m3m。排水沟横断面1 设计重现期按公路的重要程度，由表查得设计重现期为1515 年；2、 汇水面积和径流系数出水口间距为 40m40m 汇水面积：_6-42F =40 (13 3 3) 10=7.9 10 km由表查得径流系数：屮=空09込07 “87193、 汇流历时设汇流历时为 5min5min;4、 降雨强度由图查得上海市 5 5 年重现期 10min10min 降雨历时的降雨强度：q5 = 2.0mm/min；由表查得该上海市1515 年重现期时的重现期转换系数为Cp=1.27。由图查得上海市10.0100.0530.02=1.92m/s： ：3m/s交通运输工程学院道路与机场工程

9、路基工程-7 -TOGJI UNFVERSI.TV60min60min 降雨强度转换系数为C6。= 0.40，再由表查得5min5min 降雨历时转换系数为c3=1.25。按照公路排水设计规范，计算降雨强度为：q=cpc q5j =1.2 1.22.3.175mm/min5、设计流量Q = 16.67- q F =16.67 0.87 3.175 10-3“60 790 = 0.606m3/s6、检验汇流历时假设由表查得地表粗度系数为 叶=0.013，行车道横向坡度为 2%2%,硬路肩横向坡度为 4%4%, 可计算得到地面汇流历时:0.467=1.445(0.013 8.25)0.4671.4

10、45(0.013 3.75)0.4671.445(0.02 6严2.020.04J0.67=2.612.61 minmin由线路纵坡ig=1%，可计算得到平均流速为：v =2Oig0.6二20 0.010.6= 1.26m/s可计算得到沟管汇流历时：l40.t?0.53 min60v60 1.26汇流历时为：t=h+t2=2.61+0.53 =3.14min 5min假设汇流历时验算合格；7、排水沟泄水能力验算排水沟的泄水能力按下式计算：Q = v A式中：Q Q- 沟或管的泄水能力(m2/s);(m2/s);V V- 沟或管内的平均流速(m/s);(m/s);A A 过水断面面积(m2)(m

11、2)。 计算排水沟过水断面的面积：1八1.445交通运输工程学院道路与机场工程路基工程-8 -TOGJl UNFVERSI.TYA =0.5 (0.6 1.5) 0.45 =0.4725m2排水沟的水力半径:计算排水沟的平均流速:1 -1v二丄R3I2n式中：n n沟壁或管壁的粗糙系数，采用浆砌片石防护,R R水力半径（m m）；I I 水力坡度，可取用沟或管的底坡。由此，平均流速为:1 - -0.252330.0120.025所以，排水沟的泄水能力：33Q二v A =1.6 0.4725 =0.75m /s 0.606m /s泄水能力满足要求。8、检验容许的最大和最小流速为避免沟渠残生泥沙淤

12、积，设计时应保证沟渠内的水流具有一定得流速，沟渠的最小流 速Vmin（m/s）同水中所含泥沙粒径有关，可按下列经验公式计算:1/2Vmin二R式中：a与所含土粒有关的系数；R R- 水力半径（m m）。当a =05时，Vmin= 0.5汉0.25231/2= 0.25m/s查表可得容许的最大流速Vmax= 3.0m/ s故排水沟平均流速满足要求。、路基咼度4m由于路堤较高，坡面易受到路面表面水的冲刷应在硬路肩外侧边缘设置拦水带，并通过0.5(b|b2)h0.5 (1.50.6) 0.450.6 0.45仁11. 1 1)=0.2523mn=0.025n=0.025 ；=1.60m/ s交通运输

13、工程学院道路与机场工程路基工程-9 -TOGJl UNFVERSI.TY一定距离间隔设置出水口，通过急流槽排入排水沟。交通运输工程学院道路与机场工程路基工程-10 -TOiGJI UNFVERSI1T4%集水井正立面2%4%2%中央分隔带中央分隔带排水带排水系统中央分隔带排水系统J100r3tr4%4%2%2%2%4%2%4%i il10. U-12%4%2%4%4%2%10cm纵向排水們10cm10cm 纵向排水管集水井正立水井正立开正立面集水开横向排开管10cn横向排m横向排水管10cm10cm 横向排水管中央分隔中央分隔带2%2%2%1、2%2%2%中央分隔带排水系统2%1% -集水开侧

14、立面斤T%叶IF底基层集水井侧立面集水井侧立开侧中央分隔带中央分隔带10cm10cm 横向排水管集水井俯视水井俯视2%Jf 12%2%r面层基层底基层11：11：2%面层1:1基层2底基层丿I备注: :本图中所有单位均以 cncni十J备注: :本图中所有单位均以 cncnito备注：本图中所有单位均有单位均以集水井正立面100%100%10cm10cm 纵向排水管集水井俯视1%1%集水井侧立面100%100%中央分隔带100%面层1%1%集水井苴冃基层2%- 底基层集水井集水井备注I：本图中所有单位均以 cncn 计。由表查得高速公路路面和路肩表面排水的设计重现期为5 5 年;2、汇水面积和

15、径流系数100%100%设横向排水管间距为 40m40m,两个排水管之间的汇水面积为F = 40 2 = 80m21%1%由表查得径流系数集水井= 0.953、汇流历时设汇流历时为 5min5min ；4、降雨强度由图查得上海市 5 5 年重现期10min10min 降雨历时的降雨强度：q5,10= 2.0mm/min；交通运输工程学院道路与机场工程路基工程-11 -TOiGJI UNFVERSI1T交通运输工程学院道路与机场工程路基工程-12 -TOGJl LINFVERSI.TV由表查得该上海市 5 5 年重现期时的重现期转换系数为Cp=1.00。由图查得上海市 60min60min降雨强

16、度转换系数为C60= 0.40，再由表查得 5min5min 降雨历时转换系数为C5=1-25。按照公路排水设计规范，计算降雨强度为：q =cpctq5,10= 1.00 x 1.25 x 2.0 = 2.5mm/min5、设计流量设计流量为：Q = 16.6 7-：q F式中：Q Q设计径流量(m3/s)(m3/s)；q q- 设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度(mm/min(mm/min ) );“一一径流系数；F F汇水面积(km2)(km2);计算可得：Q =16.67- q F =16.67 0.95 2.5 10亠60 80 =0.053m3/s6、检验汇流历时假设由表查得地表粗

17、度系数为g =0.013,中央分隔带侧边坡度为 100%100%，可计算得到侧面 汇流历时：m1Ls 0.4670.01310.467t|=瓦1.445()=1.445()=0.190 minVisV1.00由纵向排水管坡度ig-1%，可计算得到平均流速为：v =2Oig0.6=20 O.O10.6=1.26m/s可计算得到纵向排水管汇流历时：l40t20.53min60v60 1.26汇流历时为：t=b +t2=0.19 + 0.53 = 0.72min v5min假设汇流历时验算合格，设计径流量取为：0.053m3/ s7、中央分隔带的泄水能力验算式中:Q Q- 沟或管的泄水能力(m2/s

18、);(m2/s);v v- 沟或管内的平均流速(m/s);(m/s);A A 过水断面面积(m2)(m2)。厲幣厲幣+ +、号、号交通运输工程学院道路与机场工程路基工程-13 -建醪/TOfKrJI UNIVERSITY计算横向排水管过水断面的面积:A二0.12= 0.0314m2排水管的水力半径:d054计算排水管的平均流速:1v R3In式中：n n-沟壁或管壁的粗糙系数，采用塑料材质，n=0.010n=0.010 ；R R水力半径（m m）；I I 水力坡度，可取用沟或管的底坡。由此，平均流速为:1-丄0.0530.022=1.92m/s：3m/s0.010Q二v A =1.92 0.0

19、314 = 0.0603m3/s . 0.053m3/s所以，满足要求。拦水带沿硬路肩外侧或路面外侧边缘设置的拦截路面和路肩表面水的堤埂，由沥青混凝土铺筑或水泥混凝土预制而成。选用沥青混凝土路面，单侧路面和路肩横向排水的宽度为11.25m11.25m，行车道横向坡度为2%2%,硬路肩横向坡度为 4%4%,线路纵向坡度为 1%1%；拦水带1 汇水面积和径流系数排水管的泄水能力:/皿/W交通运输工程学院道路与机场工程路基工程-14 -建醪/TOfKrJI UNIVERSITY设拦水带出水口间距为 40m40m，两个出水口之间的汇水面积为交通运输工程学院道路与机场工程- 15建醪/TONGJ1 UN

20、FVERSITY路基工程F =40 11.25 10占=4.5 10*km2由表查得径流系数 - =0.952、汇流历时设汇流历时为 5min5min ；3、设计重现期由表查得高速公路路面和路肩表面排水的设计重现期为5 5 年；4、降雨强度由图查得上海市 5 5 年重现期 10min10min 降雨历时的降雨强度：q5,i0= 2.0mm/min；由表查得该上海市 5 5 年重现期时的重现期转换系数为Cp=1.00。由图查得上海市 60min60min降雨强度转换系数为C60= 0.40，再由表查得 5min5min 降雨历时转换系数为C3=1.25。按照公路排水设计规范，计算降雨强度为：q

21、=CpGq5,10=1.00汉1.25;2.0 = 2.5mm/min5、设计流量设计流量为：Q = 16.6 7q F式中：Q Q设计径流量(m3/s)(m3/s)；q q- 设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度(mm/min(mm/min ) );“一一径流系数；F F汇水面积(km2(km2) )；计算可得：Q =16.67- q F =16.67 0.95 2.5 10 ”亠60 450 =0.297m3/ s6、检验汇流历时假设由表查得地表粗度系数为0=0.013，行车道横向坡度为 2%2%,硬路肩横向坡度为 4%4%,可计算得到地面汇流历时：丁m1Ls0 4670.013 X 8.

22、250 467丄0.013汇30 467t,1.445(P)= 1.445(- )0.4671.445(- )= 1.94min訂isV0.02 0.297m3/s0.02 9013故设计满足要求。急流槽交通运输工程学院道路与机场工程路基工程-17 -迸醪/TONGJI UNFVTRSITT急流槽设计示意图1 23?00 -4%上11 22.0 = 3.175mm/min8、设计流量Q = 16.6 q F =16.67 0.84 3.175 10-360 880 = 0.652m3/ s交通运输工程学院道路与机场工程路基工程6、检验汇流历时假设由表查得地表粗度系数为m! =0.013，行车道

23、横向坡度为 2%2%,硬路肩横向坡度为 4%4%,可计算得到地面汇流历时：1八1.445(叽)0.467=1.445(0.013 8.25)0.4671.445(0.013 3.75)0.4671.445(0.02 9)0.467JsJ0.020.04V0.67=2.732.73 minmin由线路纵坡ig=1%，可计算得到平均流速为：v =20ig.6二20 0.010.6= 1.26m/s可计算得到沟管汇流历时：l40.t20.53min60v60 1.26汇流历时为：t* t2=2.73 0.53 = 3.26min : 5 min假设汇流历时验算合格；7、排水沟泄水能力验算排水沟的泄水能力按下式计算：Q = v A式中